清华大学 陈启鑫，房曦晨等：电力现货市场建设进展与关键问题

陈启鑫, 房曦晨, 郭鸿业, 等/电力现货市场建设进展与关键问题/2021, 45(6):3-15.

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能源革命风口上的现货市场

在我国建设以新能源为主体新型电力系统的背景下，电力现货市场在适应性与有效性上面临着许多新挑战：市场范围的不断扩展、交易主体数量的激增与类型的多元化，以及可再生能源接入带来的现货价格降低和电力系统形态变化。为此，以欧洲、美国为代表的先行电力市场，致力于推动现货市场的机制变革。

2017年9月以来，我国也启动了以广东、浙江、山东为代表的8个现货市场试点。进入到现货时代，中国面临着更复杂的局面与更艰巨的挑战：其一，我国在现货市场建设初期即面临国外成熟市场当前面临的新问题；其二，中国需要实现计划、市场的“双轨并行”等体制机制的特殊问题。

为了满足市场路径规划的高要求，本文结合国外、国内市场建设的新形势、新挑战、新进展，总结市场建设的关键问题和前进方向，并尝试对国内市场建设提出建议。

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现货市场如何实现边界扩展与融合？

在发展高比例可再生能源的背景下，区域市场可通过融合扩展，实现电力互济，以减少备用需求，提高系统运行的可靠性和经济性。

欧洲统一电力市场采用了两级协同架构，在日前、日内由交易中心组织统一交易，以交易结果作为边界条件，各国输电网运营商再组织实时平衡市场。日前市场的统一出清模型内嵌了跨区输电权的隐式拍卖，实现了能量和输电权的联合优化，增进了市场效率。近年来，在计算和分配跨区传输容量时，欧洲逐步从可用传输容量模型过渡到潮流耦合模型，更精细地考虑区域内电网的物理参数，提高资源优化配置的效率。此外，欧洲在推进价区的拆分，并根据长期的电网阻塞情况来重新划定价区，提高分区定价的细粒度和合理性。2019年欧洲日前市场各价区价格（单位：欧元/（MW·h））如图1所示。

图1  2019年欧洲日前市场各价区价格

加州系统运营商（CAISO）和周围尚未市场化的调度平衡区2014年建立了美西能量不平衡市场（EIM）。在日前市场出清完成后，平衡区的资源可在EIM中买入或卖出不平衡电量，这实现了日内时序上多区域电力市场的市场化融合与协同运行。近年来，EIM的参与者将逐步由2个扩展到22个，并计划从日内进一步扩展到日前，实现更大范围内的寻优。

协调交易机制（CTS）最早开始于2017年，目前存在于美国东部多个市场之间。市场成员提交CTS投标，表示该成员愿意在两市场价格差大于阈值时，从传输断面一侧的市场购电而向另一侧的市场售电，市场组织者随后根据预测的市场间价差，出清确定跨区潮流，并作为各区域市场的边界条件。这实际上利用金融投标机制激励市场成员去发现最优跨区潮流。

03

现货市场如何引入容量充裕性机制？

由于可再生能源的引入会降低边际电价，发电机组容易面临成本回收困难的问题，容量充裕性机制对激励机组投资、保证系统可靠性至关重要。

在2016年欧洲发布的第4个清洁能源政策包中，监管层要求各国论证引入容量充裕性机制的必要性，并自行决定使用何种机制。目前的主要思路包括战略备用、集中式容量市场、分散式容量义务、固定容量补偿等。固定容量价格补偿能提供稳定激励，但价格未市场化发现。战略备用方法在市场化机组之外保留一部分机组给予容量支付，但需预留可观的额外容量。分散式容量义务要求各主体通过购买或自建完成容量义务，但无法形成统一的容量价格信号。集中式容量市场由容量拍卖确定容量补偿的单位价格，但也需正确核定需求参数、设计支付机制等。欧洲各国采用的容量充裕性机制如图2所示。

图2  欧洲各国采用的容量充裕性机制

在美国，除德州市场（ERCOT）以外，其他市场都已建立了容量市场，并致力于推动容量市场成熟化。在结算方面，各市场开始引入“按表现付费”的机制，考察各机组在系统电能稀缺状态下实际的容量支撑，核定机组的表现。此外，为解决燃料问题造成的充裕性不足，PJM等高比例气电市场也制定了相关举措，以增强供气安全性。

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现货市场如何纳入新型资源参与？

新型市场主体，包括分布式电源、产消者、储能、电动汽车等，能为市场提供新的灵活性来源。

欧洲电力市场致力于对产消者的赋能，推进了多项改革：第一，完善信息披露制度，减少信息不对称；第二，加强零售市场竞争，赋予用户自由选择售电公司和聚合商的权利；第三，加强用户数据的保护，减少用户对隐私泄露的担忧。

美国则充分认识到了储能、分布式资源等新型资源与电网互动的潜力。2018、2020年，美国能源监管委员会（FERC）分别发布了841号和2222号命令，要求各市场推进储能、分布式资源聚合商参与市场，保证其拥有公平的市场地位，并考虑潜在双向功率流、分布式小规模等物理特性。

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现货市场如何提升运营水平？

市场运营水平的提高将有利于提升系统的可靠性、灵活性和经济性，尤其有助于消纳具有波动性和不确定性的可再生能源。

美国的独立系统运营商集市场、调度职能于一体，在四个方面大力推动了市场运营的精细化：第一，美国引入了稀缺定价机制，根据系统失负荷价值生成弹性备用需求曲线。在系统备用裕度紧张时生成合适的价格。第二，美国对辅助服务市场进行改良，包括引入分区采购、修正标的等，更好地保障电网运行安全，精细化地衡量市场成员提供的安全服务。第三，美国计划增加出清的细粒度和预见度，如加州（CAISO）等市场计划将日前市场的出清细粒度从1小时降低到15分钟，中部（MISO）等市场计划引入“向前看”机组组合策略以考虑多日层面的优化。第四，美国部分市场考虑引入了动态传输线容量机制，根据环境温度修正传输线的容量，并考虑到紧急状态下传输线功率短暂过载的潜力。

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对中国现货市场建设的建议

结合欧美市场的建设经验和中国市场建设面临的挑战，提出以下建议。

在市场化推进过程中，各试点依旧有相当规模的非市场电量，这引致了关于公平性的争议和资金不平衡的问题。为此，在保留必要居民用计划电的基础上，建议电能资源的配置应主要通过市场的方式完成，并按照权责对等的方式疏解不平衡资金。

大多数试点现货市场的中长期合约通过财务合同的方式与现货市场衔接，但仍缺乏可充分体现各方意愿与市场运行需求的中长期交易曲线分解方法。为此，建议培育各方将中长期电量分解到现货电力曲线的能力，另外也提供按标准曲线分解电量的服务。

目前，跨省跨区交易大多以年度、月度为主，亟待引入市场机制推动日以内短时序的跨省跨区交易，帮助可再生能源消纳。为此，建议在逐步提高市场化交易规模的基础上，建成覆盖更大市场范围、兼容完整交易时序、交易品种灵活、市场机制完善、市场体系健全的全国统一电力市场。

在价格机制上，多个试点已经实现了边际电价结算，但这无法体现发电资源的容量价值，发电机组将面临投资成本回收困难的问题。为此，需要关注边际能量电价机制下机组的收入水平，必要时考虑引入容量支付。

我国各试点均实现了发电侧竞价上网，但用户侧与新型资源的市场参与仍然不足。为此，需要积极引入用户等新型资源参与市场，创造竞争性的市场环境，并考虑其特殊物理特性。

随着清洁能源占比的提升，未来的市场需要引入清洁能源参与现货报价以提供竞价空间，但出清模型未必能保障清洁能源消纳。为此，建议妥善协调市场出清目标函数的经济性与低碳性，以较小的市场干预达成可再生能源消纳。

目前，部分试点的辅助服务标的依旧不完善，与能量市场分开组织，且未建立分摊费用至用户侧的机制。为此，建议不断完善辅助服务的市场标的、出清机制、价格机制，并建立“谁受益、谁承担”的成本分摊机制。

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结语

对现货市场建设关键问题的梳理，有利于我们更好地认识中国市场建设的现实情境，理清建设思路。希望本文的研究成果，能更好地促进现货市场建设，推动我国建成以新能源为主体的新型电力系统。