電力改革文件起草專家談電力市場與電能交易
一、中長期合約交易需要著重考慮偏差電量處理機制
為了貫徹落實《中共中央國務院關于進一步深化電力體制改革的若干意見》(中發[2015]9號)及其配套文件的主要精神與提出的各項改革任務,國家能源局于近期發布了《電力市場運營基本規則》和《電力中長期交易基本規則》的征求意見稿,以確保各地在推進電力體制改革時有章可循、有規可依。其中,《電力市場運營基本規則》主要適用于國內開展現貨交易的電力市場,《電力中長期交易基本規則》主要適用于國內未開展電力現貨市場試點的地區。
從原理上,現貨市場是實現電力資源優化配置、發現電力時空價值的核心環節,中長期市場則是市場成員規避價格波動風險、提前鎖定基本收益的重要手段,兩者缺一不可。實際的市場運行中,市場成員在中長期市場中簽訂的合約電量往往會存在執行偏差或與現貨市場交易進行銜接和協調的問題。因此,需要詳細考慮中長期合約交易偏差電量的處理機制,以確保電力市場的平穩有序運行。
對于要建立現貨交易的市場。《電力市場運營基本規則》中規定:“對于實物合同,在不違背安全約束的前提下,合同電量需要予以剛性執行,再通過現貨市場對系統的偏差電量進行調整。對于差價合同,合同電量不需要剛性執行,在日前階段,將以社會福利最大化為目標制定電網次日的發用電曲線,并通過現貨市場不斷更新修正,針對其與差價合同所分解出來的曲線的偏差電量,按現貨市場的價格進行偏差結算。”
市場成員簽訂中長期實物合同時,可于日前將次日的發用電計劃曲線和調整出力的報價(包括上調報價和下調報價)提交至電力調度機構,調度機構據此初步安排電網運行方式。實時平衡階段,調度機構應該盡量保證市場成員所提交的發用電計劃曲線能夠執行,對于負荷預測偏差和新能源出力波動等引起的發用電負荷不匹配的情況,調度機構應在考慮市場成員提交的調整出力報價基礎上,按照系統調整成本最小化的目標按需調用發用電資源,以確保電力實時供需平衡和進行阻塞管理。市場成員事后實際發用電與經過實時平衡階段調整后的發用電計劃曲線之間的偏差量則按照市場規則進行事后偏差量結算。
市場成員簽訂中長期差價合同時,可由市場運營機構按規則將各市場成員的差價合同分解為每天的金融結算曲線,以作為市場成員的基本收益依據。日前市場出清后,市場成員的日前發用電計劃曲線與金融結算曲線之間的偏差量按照日前市場的出清電價進行結算。實時市場出清后,市場成員事后實際的發用電曲線與其日前發用電計劃曲線之間的偏差量則按照實時市場的出清電價進行結算。
對于未建立現貨交易的市場。《電力中長期交易基本規則》中規定:“推薦采取預招標方式按月平衡偏差,是指月度交易結束后,通過預招標方式確定次月上調機組調用排序(按增發價格由低到高排序)和下調機組調用排序(按補償價格由低到高排序)。月底最后一周,調度機構根據各個機組的合同完成率,判斷當月基本電力供需形勢。當月度系統實際用電需求大于月度系統總合同電量時,基于預招標確定的機組排序,優先安排增發價格較低的機組增發電量,其余機組嚴格按合同電量安排發電計劃;當月度系統實際用電需求小于月度系統總合同電量時,優先安排補償價格較低的機組減發電量,其余機組嚴格按合同電量安排發電計劃”。
采用預招標方式來處理月度電量合同執行偏差是試圖用市場化的方式來激勵市場成員共同去維護系統電力電量平衡的問題,而不是仍然按照原先以計劃電量“兜底”的方式來處理。市場成員的年度直接交易電量和公益性、調節性電量需要由市場運營機構按市場規則分解到月來進行交割,并將分解后的月度發用電計劃固定下來。月度交易市場閉市后,市場成員需要向市場運營機構提交次月調整其月度發用電計劃的價格,包括增發/用電量和減發/用電量兩個方面,并且將其報價進行封存。待執行月的最后七天時,由調度機構依據最新的負荷預測和新能源發電預測綜合判斷本月的電力供需形勢,并按照調整成本最小的原則安排市場成員增減發用電量。對于市場成員月度計劃的部分,按直接交易價格和政府定價分成分進行結算;對于市場成員調整電量和事后實際的偏差電量,需按市場規則進行結算。其中,價格機制和結算機制一方面要給予市場成員適當的激勵來主動地參與系統平衡,另一方面還需要促使市場成員按其真實的發電和調整成本來進行報價,避免其動用市場力、擾亂市場秩序的行為。
綜上分析,《電力市場運營基本規則》和《電力中長期交易基本規則》對于中長期合約執行過程中的偏差電量,均采取了市場化的方式(現貨市場或預招標方式)來進行處理。其根本目的是既要引導市場成員理性參與市場交易、盡量確保合約完成,又要給予市場運營機構多樣化的手段來調用安排資源、確保電力電量平衡。
二、輔助服務的市場化應以電能現貨市場為前提
由于電力目前尚無法實現大規模存儲,使得電力系統需要滿足發電和負荷電力的實時平衡。這就造成了四個主要方面的影響:1.電力價格隨時間變化而波動;2.系統運行和輸電屬于公共品且受到管制;3.當前運行狀態需要考慮如何應對后續可能發生的狀況;4.對于電力變化的響應具有價值。因此,電力系統需要依靠輔助服務來保證可靠性和實現基本的電力傳輸。這就是輔助服務的需求和意義之所在,雖然談及電力市場時,人們往往更關注電能交易,但輔助服務卻承載了電力系統運行和電力交易實現的特殊需求。
輔助服務原則上是一種控制實際機組容量的服務,通過系統運行者使用不同時間尺度來維持系統所需瞬時和連續的電力平衡。國內外關于輔助服務的定義和分類各有特點,目前國際上公認的輔助服務類型大致可以分為七類:調節和負荷跟蹤(或是快速電能市場)用于正常運行情況下的電力平衡;旋轉備用、非旋轉備用和替代備用只在發生事故等特殊性況下參加間歇響應,但要保持具有隨時響應的能力;還有兩種附加輔助服務類型:電壓支持和黑啟動。電壓支持能夠提供動態無功支持,并且是唯一一種非有功服務類型。黑啟動由無須電網提供支持、能夠自啟動發電機提供,通常能夠提供有功和無功容量,并且可用于控制重啟電網的其他部分。
輔助服務并非新生事物。早在一世紀前電力系統形成之初,垂直一體化公司就已經提出了輔助服務的概念和功能。只是隨著國際上電力市場結構的重組,各主要電力市場越來越重視這些服務的有償使用,并逐漸形成了輔助服務市場。輔助服務的成本由固定成本、變動成本和機會成本三部分構成。固定成本包括設備建設改造以及人員培訓等所進行的投資;由于不同發電機組的效率、燃料、資本成本、控制能力、響應速度等技術經濟特性各有差異,因此提供輔助服務的變動成本也隨之千差萬別;機會成本則是由于發電容量既可以用于電能的產出,也可以用來提供調頻、備用等輔助服務而發生的。
不同時段電力供需關系的變化造成了電能價格隨時間的波動。這一點同時適用于垂直一體化環境中基于經濟調度得到的邊際成本,以及市場化后通過現貨市場競爭得到的市場出清價格。電價波動對討論輔助服務具有十分重要的意義,有以下兩點原因:首先,受機會成本影響,輔助服務價格通常比電能價格更具有波動性;其次,受局部電源裝機以及電力市場結構的影響,每個小時的電能需求和電價隨時變化,這使得負荷跟蹤(或快速電能市場)更為復雜化,難以估算其價值,甚至難以決定其是否能成為一種輔助服務。與國內計劃調度模式下存在的調峰服務不同,在開展現貨市場后,電能可以通過日前和實時市場進行交易??梢酝ㄟ^現貨市場實現發電與負荷之間大部分的平衡,而無需購買額外的調峰服務。
國外主要電力市場中,主要對有功相關的調頻、備用等輔助服務開展交易,而無功服務由于受就地平衡和無法傳輸的限制,與黑啟動服務一起被排除在集中競價交易的產品范圍之外。隨著響應時間的延長,輔助服務的技術要求逐漸降低,相應的其價格也逐漸降低。因此,調頻是價格最高的服務,緊接著是旋轉備用、非旋轉備用和替代備用等。一些市場將調頻分為上調和下調,用來區分由于調節方向的不同造成的能效損失和機會成本的差異。輔助服務市場競爭過程中,起決定作用的主要驅動要素是機會成本。為了參與輔助服務市場,發電企業必須扣減進入電能市場的發電容量。為了提供備用服務,發電企業必須收取(或報價)的費用主要取決于發電企業的發電成本和當時電能價格的差值。例如,一臺發電成本為¥210/MWh的發電機,將以¥90/MW-hr的價格出售旋轉備用服務(如果能量價格是¥300/MWh)。在旋轉備用的價格高于¥90/MW-hr時,發電企業通過放棄出售電能量而轉為出售旋轉備用的方式獲得更多的利潤。相反,在旋轉備用的價格低于¥90/MW-hr時,發電企業將會留在電能市場。
最早的電力市場設計是每小時電能市場和備用市場順序出清。系統操作者首先選擇最便宜的一組發電機來提供能量,其次才選擇提供調頻服務的發電機,緊接著依次選擇提供旋轉備用、非旋轉備用和替代備用的發電機。一般認為是首先考慮電能市場,因為它的體量最大,并且在經濟上最重要。在備用服務中,有必要首先獲得技術要求最高的服務,其次才是眾多的發電機都可以提供的服務,這樣才是合理的。例如,這樣做是為了防止替代備用市場選用提供調頻服務的發電機。這是有一定意義的,因為可以提供調頻服務的發電機可能也可以提供旋轉備用、非旋轉備用和替代備用,但反過來就不一定了。可是,這種方式在某些情況下可能會事與愿違。例如,可能有足夠的低成本發電機組提供旋轉備用服務,但在市場最終出清的時候并替代備用的需要卻無法滿足。在這種情況下替代備用市場將以一個比旋轉備用市場更高的價格出清。這一結果顯然是不理想的,因為它給予了相對靈活的發電機組從旋轉備用市場扣減容量而將其投入到替代備用市場的動機。
雖然輔助服務市場增加了電力系統的復雜度,但同時也為發電企業等市場主體提供了額外收入,可以有效激勵其共同參保障系統安全運行和交易順利交割。對于發電企業而言,輔助服務的提供與電能和容量的提供存在相互影響。為實現收益最大化,發電企業必須對電能報價與各類輔助服務報價進行聯合優化。對于集中式電力市場運營者而言,同樣需要將電能和輔助服務的購買進行聯合出清,以實現系統總成本最低。無論從什么角度出發,輔助服務市場的報價均應基于電能市場的現貨價格,因此輔助服務的市場化應以電能現貨市場為前提。
責任編輯:電力交易小郭
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