11月30日，業(yè)界期盼已久的電改“9號(hào)文”6個(gè)配套文件悉數(shù)下發(fā)，配套文件對(duì)輸配電價(jià)、交易機(jī)構(gòu)、發(fā)用電計(jì)劃、售電側(cè)等重點(diǎn)領(lǐng)域改革進(jìn)行了部署，為分布推進(jìn)電改描繪了路線圖。同一天，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第21次締約方會(huì)議 (COP21)在巴黎又一次起航，近200個(gè)國家和地區(qū)的談判代表為一份具有約束力的國際減排協(xié)議艱難談判。在此背景下，本期觀察版精選了兩篇由深度參與電改進(jìn)程的資深電力專家撰寫的文章，試圖從電改視角切入，深入探討電力市場(chǎng)如何實(shí)現(xiàn)減排，以及我國電力交易機(jī)構(gòu)建設(shè)面臨的問題和可借鑒的國際經(jīng)驗(yàn)。
11月30日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第21次締約方會(huì)議在巴黎召開。在本屆大會(huì)上，中國作為全球應(yīng)對(duì)氣候變化的重要參與者，與各國一道就達(dá)成新的全球協(xié)議，對(duì)2020年后遏制溫室氣體排放、保護(hù)地球免遭災(zāi)難性氣候做出努力。
截至2014年末，我國發(fā)電裝機(jī)容量136019萬千瓦。其中，火電機(jī)組裝機(jī)容量占67.32%，水電裝機(jī)22.19%。核電、風(fēng)電和光伏等清潔能源受益于國家政策大力支持，其在總裝機(jī)容量的占比不斷提升，2014年末其合計(jì)占比已超8%。2015年1至9月，全國基建新增發(fā)電設(shè)備容量7429萬千瓦，其中水電新增1085萬千瓦，火電新增3955萬千瓦，核電新增546萬千瓦，并網(wǎng)風(fēng)電新增1160萬千瓦，并網(wǎng)太陽能發(fā)電新增683萬千瓦。截至2015年9月，全國發(fā)電裝機(jī)容量已超14億千瓦。中國水電、風(fēng)電裝機(jī)和核電在建規(guī)模均為世界第一，電力綠色發(fā)展成主流。
隨著“電改9號(hào)文”及其配套文件的發(fā)布，我國的新一輪電力改革進(jìn)程已穩(wěn)步啟動(dòng)。那么電力市場(chǎng)如何促進(jìn)節(jié)能減排呢?
“廠網(wǎng)分開”以來，在各地確定發(fā)電機(jī)組上網(wǎng)電量方面，逐漸形成了由各地政府制定年度上網(wǎng)電量分配方案的方式。同時(shí)，部分地方政府還將年度電量預(yù)控性目標(biāo)改為年度電量約束性指標(biāo)，進(jìn)一步加強(qiáng)電量分配的行政管理特色。發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電價(jià)在核定后相對(duì)固定，因此年度電量分配直接決定了其年度經(jīng)營效益。為保證年度電量計(jì)劃的公平性，目前國內(nèi)各電網(wǎng)企業(yè)均采用“三公調(diào)度”原則，分配發(fā)電計(jì)劃。其制定發(fā)電計(jì)劃的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)各機(jī)組年度上網(wǎng)電量的完成，在考慮機(jī)組檢修計(jì)劃等情況下，盡可能使發(fā)電機(jī)組電量計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度一致。由于年度負(fù)荷預(yù)測(cè)與實(shí)際情況難以保持完全一致，當(dāng)年度電量與實(shí)際執(zhí)行情況發(fā)生偏差時(shí)，采取各機(jī)組等比例調(diào)整方式調(diào)整年度電量。隨著電力工業(yè)大發(fā)展，及可再生能源快速增長(zhǎng)，現(xiàn)行年度上網(wǎng)電量分配機(jī)制已暴露出多方面不足，在調(diào)峰矛盾上尤為突出。該機(jī)制難以充分考慮水電、風(fēng)電等受自然條件影響較大的機(jī)組發(fā)電出力的變化，且火電機(jī)組因可再生能源發(fā)電量的增加而帶來的利益沖突，無法通過合理的機(jī)制設(shè)計(jì)得以疏導(dǎo)，亟需調(diào)整當(dāng)前以電量計(jì)劃為基礎(chǔ)的行政管理模式。
依據(jù)配套文件《關(guān)于有序放開發(fā)用電計(jì)劃的實(shí)施意見》，優(yōu)先發(fā)電分為一類優(yōu)先保障和二類優(yōu)先保障。一類優(yōu)先保障主要包括納入規(guī)劃的風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源發(fā)電，滿足調(diào)峰調(diào)頻和電網(wǎng)安全運(yùn)行需要的電量，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電”電量等;二類優(yōu)先保障主要包括跨省跨區(qū)送受電中的國家計(jì)劃、地方政府協(xié)議送電量，水電、核電、余熱余壓余氣發(fā)電、超低排放燃煤機(jī)組發(fā)電等。各省(區(qū)、市)可根據(jù)本地區(qū)實(shí)際情況，按照確保安全、兼顧經(jīng)濟(jì)性和調(diào)節(jié)性的原則，合理確定優(yōu)先順序。目前優(yōu)先發(fā)電的保障措施主要包括四個(gè)方面：一是留足計(jì)劃空間。二是加強(qiáng)電力外送和消納。三是統(tǒng)一預(yù)測(cè)出力。四是組織實(shí)施替代發(fā)電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先發(fā)電可交易。
電力除具有商品屬性外，還具有特殊物理屬性，無論購售雙邊合同期限長(zhǎng)短，也不論雙方在日以上的時(shí)間段達(dá)成了什么樣的合同，都必須通過日前市場(chǎng)，或由購售雙方自行協(xié)商形成一條可以在次日?qǐng)?zhí)行的電力曲線，按約定曲線發(fā)、用電，保證發(fā)、用電功率的實(shí)時(shí)平衡，也需要通過實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)調(diào)整在日前市場(chǎng)不平衡。市場(chǎng)化對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃最大的改變，是從資源優(yōu)化配置角度出發(fā)確定不同時(shí)段各機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃，不再以平均分配為原則。實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置的依據(jù)是機(jī)組對(duì)于不同時(shí)段的發(fā)電報(bào)價(jià)。在上述合同約定電力曲線的基礎(chǔ)上，結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)信息，以價(jià)格優(yōu)先的次序確定發(fā)電機(jī)組的開機(jī)方式和實(shí)時(shí)出力，形成最終的發(fā)電計(jì)劃。
以光伏風(fēng)電為主的可再生能源，其最顯著的特征是間歇性和波動(dòng)性。沒有太陽照射的時(shí)候光伏不發(fā)電，沒有風(fēng)力吹動(dòng)的時(shí)候風(fēng)機(jī)也不發(fā)電，在很大程度上是靠天吃飯，其預(yù)測(cè)精度很難保證。從系統(tǒng)運(yùn)行安全的角度來講，由于要考慮負(fù)荷電力和電源出力的不確定性，為了保持電力供需的實(shí)時(shí)平衡，需要預(yù)留一定運(yùn)行備用容量。因?yàn)闆]有承擔(dān)系統(tǒng)故障停運(yùn)的全部成本，如果沒有電力系統(tǒng)的調(diào)整，每一個(gè)電源都會(huì)面臨外部性成本。運(yùn)行備用容量在負(fù)荷偏離預(yù)測(cè)值、可再生能源發(fā)電出力波動(dòng)，或機(jī)組故障時(shí)投入運(yùn)行，根據(jù)需要向上或向下調(diào)整出力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率的實(shí)時(shí)平衡。
雖然可再生能源生產(chǎn)的電能邊際成本非常低，但其外部性成本相對(duì)于傳統(tǒng)能源卻很高。可再生能源的間歇性和波動(dòng)性在很大程度上決定了其總體經(jīng)濟(jì)價(jià)值，或者說其社會(huì)成本。發(fā)電的社會(huì)成本主要由以下三個(gè)方面決定，首先是電源和負(fù)荷的波動(dòng)性，其次是電源出力的可預(yù)測(cè)性，再次是建立維持系統(tǒng)所需備用電源的成本。由于目前電能無法大量存儲(chǔ)，為了保持電力的實(shí)時(shí)平衡，電力系統(tǒng)需要昂貴的備用發(fā)電容量來應(yīng)對(duì)大規(guī)模光伏的間歇性。大規(guī)模的可再生能源接入，需要投資、運(yùn)行、需求側(cè)管理等方面全面的變革，來降低其社會(huì)成本。因此，促進(jìn)可再生能源消納的優(yōu)化調(diào)度過程需要考慮權(quán)衡用戶缺電損失、需求側(cè)管理成本與維持系統(tǒng)備用容量的成本之間的關(guān)系。
以光伏發(fā)電為例，國外機(jī)構(gòu)對(duì)美國亞利桑那州光伏數(shù)據(jù)的測(cè)算顯示，隨著光伏發(fā)電滲透率提高，其社會(huì)成本也水漲船高，從10%滲透率的126.7美元/MWh，提升到20%滲透率的138.4美元/MWh。這一成本的上漲是由于較貴的光伏發(fā)電取代了便宜的火電機(jī)組發(fā)電造成的。隨著光伏發(fā)電自身投資成本的逐步下降，如果其固定成本從目前的4.41美元/W下降到業(yè)界所期望的2美元/W，其社會(huì)成本將降低99美元/MWh，情況會(huì)有所改善。除了高成本，可再生能源間歇性的影響也很明顯。在20%光伏滲透率的情況下，如果光伏發(fā)電出力能夠精確預(yù)測(cè)，則社會(huì)成本會(huì)略微降低，大概6.1美元/MWh;而如果光伏發(fā)電能夠完全存儲(chǔ)，則社會(huì)成本將下降45.9美元/MWh。另外，光伏電站的分布也對(duì)其社會(huì)成本有一定影響，而跨省區(qū)輸電、光伏日內(nèi)預(yù)測(cè)、用戶側(cè)實(shí)時(shí)價(jià)格響應(yīng)等其他因素對(duì)社會(huì)成本的影響則相當(dāng)有限。
電力市場(chǎng)的本質(zhì)就是通過市場(chǎng)手段，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，是有利于節(jié)能減排的。火電、水電、核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電等各種電源具有各自的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，相應(yīng)的其發(fā)電出力的時(shí)空分布和邊際成本也有很大差異，再考慮到需要實(shí)現(xiàn)電力供需的實(shí)時(shí)平衡，發(fā)電資源的價(jià)值就體現(xiàn)出極大的多樣性。正是由于這種多樣性的存在，為資源優(yōu)化配置提供了豐富的素材和厚實(shí)的土壤。由于電力的價(jià)值隨時(shí)間、空間、供需等要素不斷變化，因此，相對(duì)固定的計(jì)劃性價(jià)格始終無法準(zhǔn)確的將其呈現(xiàn)出來，電力市場(chǎng)則正是為了體現(xiàn)電力的價(jià)值而設(shè)計(jì)和運(yùn)作的。這正是本次電力改革提出“還原電力商品屬性，形成由市場(chǎng)決定電價(jià)的機(jī)制”的初衷。更為準(zhǔn)確的價(jià)格信號(hào)不僅能夠反映電力供需的實(shí)時(shí)狀況，更能夠在長(zhǎng)期指導(dǎo)電源和電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)。
通過電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，要確保電價(jià)能夠體現(xiàn)能耗和排放的影響。應(yīng)通過建立排放權(quán)市場(chǎng)對(duì)包括發(fā)電行業(yè)在內(nèi)的各種廢氣、廢水等排放進(jìn)行管理。排放所產(chǎn)生的成本和發(fā)電能耗可以通過電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的報(bào)價(jià)體現(xiàn)，化石能源消耗越多，電源的邊際成本也就越高，例如燃煤、燃?xì)猓踔寥加偷膬r(jià)格對(duì)于火電成本就起著決定性的作用，而風(fēng)電、光伏等可再生能源的邊際成本近乎為零，無疑在現(xiàn)貨市場(chǎng)競(jìng)價(jià)中具有先天優(yōu)勢(shì)。在此前提下，通過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，能耗較小的電源很自然地能夠獲得較大的市場(chǎng)份額。另一方面，為實(shí)現(xiàn)電力實(shí)時(shí)平衡，保障電力安全，可調(diào)節(jié)性較強(qiáng)的傳統(tǒng)電源將為可再生能源提供調(diào)頻、調(diào)壓、備用、黑啟動(dòng)等各類服務(wù)，相應(yīng)的也應(yīng)從各種服務(wù)中獲取足夠的回報(bào)。
單純的保障可再生能源全部發(fā)電量上網(wǎng)并不一定是最高效的調(diào)度方式。在部分情況下，由可再生能源通過適時(shí)的降低出力，承擔(dān)一部分下向調(diào)節(jié)的備用服務(wù)，避免傳統(tǒng)火電機(jī)組由于低負(fù)荷率運(yùn)行造成單位電量煤耗和設(shè)備磨損的增加，甚至被迫停機(jī)，將能夠使整個(gè)系統(tǒng)獲得更好的經(jīng)濟(jì)性。這一過程可以稱經(jīng)濟(jì)棄風(fēng)或經(jīng)濟(jì)棄光，但對(duì)于可再生能源發(fā)電商會(huì)造成電量損失，這一損失可以通過下備用服務(wù)費(fèi)用進(jìn)行一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。
在美國的集中式電力批發(fā)市場(chǎng)中，以往人工減棄可再生能源出力的方式，正逐漸被基于市場(chǎng)報(bào)價(jià)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度所取代。基于報(bào)價(jià)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，也可能使得可再生能源的可發(fā)電量不能完全中標(biāo)。隨時(shí)間尺度的縮短，可再生能源的預(yù)測(cè)精度可以顯著提高。為此，美國德州將發(fā)電計(jì)劃的時(shí)間精度從15分鐘調(diào)整到了5分鐘。在德國，雖然從2008年到2014年，其可再生能源裝機(jī)容量增長(zhǎng)了一倍，但其備用容量卻下降了20%，而備用成本更是降低了50%。德國可再生能源與備用容量和成本之間看似不可思議的現(xiàn)象，說明了盡管可再生能源的增加會(huì)帶來社會(huì)成本的上升，但仍然有很多方式可以進(jìn)行補(bǔ)償，可以完全抵消甚至超過可再生能源帶來的社會(huì)成本上升。這些方法包括：建立平衡市場(chǎng)鼓勵(lì)包括可再生能源在內(nèi)的各種資源共同提供平衡服務(wù);建立不平衡結(jié)算機(jī)制，對(duì)可再生能源的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行約束，促使市場(chǎng)主體自行設(shè)法保障自身發(fā)電計(jì)劃的可用性;開展更靈活的跨區(qū)交易，利用電網(wǎng)的傳輸優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)調(diào)用更大范圍的可調(diào)節(jié)資源。
綜上所述，科學(xué)的電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)和價(jià)格機(jī)制，有利于可再生能源充分發(fā)揮其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，又能夠給予保障可再生能源消納的調(diào)節(jié)資源足夠的激勵(lì)，從而實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)成員的共贏和節(jié)能減排的全局目標(biāo)。市場(chǎng)電量規(guī)模有一個(gè)逐步放開的過程。在這一過程中，計(jì)劃電量和市場(chǎng)電量之間的有效銜接也非常重要。
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