王湛森 武圣祺 劉袁新

【摘 要】在廣東電力現(xiàn)貨市場中，發(fā)電企業(yè)基于自身的邊際成本進(jìn)行報價，電力調(diào)度機構(gòu)綜合考慮電網(wǎng)運行要求及發(fā)電設(shè)備運行約束條件，以社會福利最大化為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化計算，出清得到開機組合、電量曲線和節(jié)點電價。由于可再生能源發(fā)電的邊際成本低于火電發(fā)電，因此在現(xiàn)貨市場中的競爭力優(yōu)于火電企業(yè)。不斷增長的可再生能源裝機將擠壓火電企業(yè)的電量空間，同時將在一定程度上降低電力現(xiàn)貨市場價格。

【關(guān)鍵詞】廣東電力現(xiàn)貨市場;Merit-Order;可再生能源發(fā)電;火力發(fā)電

【中圖分類號】F426.61 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）11-0009-03

0 引言

2019年，全國包括廣東省在內(nèi)的8個省份先后開展了電力現(xiàn)貨市場試結(jié)算工作，這表明在這些省份的電力系統(tǒng)中，競爭性市場已經(jīng)具備進(jìn)一步推進(jìn)的條件。對參與市場的發(fā)電企業(yè)而言，盡快理解市場并對市場狀況做出正確響應(yīng)至關(guān)重要。

1 廣東電力市場的交易組織形式

根據(jù)規(guī)則內(nèi)容，未來廣東電力市場主要包括中長期電能量市場、現(xiàn)貨電能量市場及調(diào)頻輔助服務(wù)市場。在中長期市場中，開展發(fā)電企業(yè)與電力用戶的直接交易，交易結(jié)果為差價合約，差價合約明確了合約周期、合約電量、交易價格、分解曲線、結(jié)算參考點等要素。在日前和實時市場，則建立全電量競爭市場機制，以全社會發(fā)電成本最低為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行電能量市場出清，并按照出清結(jié)果進(jìn)行電網(wǎng)運行調(diào)度。中長期合約按照合約成交數(shù)量和現(xiàn)貨市場節(jié)點電價進(jìn)行差價結(jié)算，日前和實時市場則對偏差電量按照現(xiàn)貨市場價格進(jìn)行結(jié)算。

2 電力現(xiàn)貨市場的出清機制

2.1 供給和需求曲線

電力市場供應(yīng)與需求曲線如圖1所示。電能量作為現(xiàn)代社會生活的必需品，幾乎不具備可替代性，因此電力需求在短期內(nèi)價格彈力性很低，即使價格出現(xiàn)一定的上升，需求數(shù)量的變化也很小，因此電力需求曲線是近乎垂直的一條直線，表明市場價格的波動對電力需求的影響很小。

2.2 現(xiàn)貨市場出清機制

在組織日前市場交易時，發(fā)電企業(yè)和電力用戶需要向市場運營機構(gòu)提交各自的電量和報價。市場運營機構(gòu)在考慮輸電網(wǎng)絡(luò)安全約束的前提下，基于全社會發(fā)電成本最低原則，將不同發(fā)電企業(yè)不同出力區(qū)間電能量報價由低到高進(jìn)行排序（Merit-Order）形成供給曲線，并根據(jù)調(diào)度機構(gòu)預(yù)測的次日電能量需求曲線確定次日開機組合及電量價格情況。

假設(shè)電力市場是完全競爭市場，發(fā)電企業(yè)作為價格接受者參與市場，各發(fā)電企業(yè)的報價水平都將接近自身的邊際成本。因此，市場運營機構(gòu)實質(zhì)上是將市場中的不同機組按照邊際成本由低到高進(jìn)行了排序。

為便于說明，圖2假設(shè)同類型發(fā)電機組都擁有相同的邊際成本，各類型機組按照邊際成本由低到高進(jìn)行排列，階梯狀折線即可以理解為電力現(xiàn)貨市場的供給曲線。由于可再生能源（水、光伏、風(fēng)）燃料成本基本為0，短期邊際成本低于火電機組，因此排列在坐標(biāo)軸左側(cè)。

圖2還展示了電力現(xiàn)貨市場中現(xiàn)貨價格形成的大致機制。電力需求曲線隨著一天當(dāng)中負(fù)荷需求的高低變化而橫向水平移動，需求曲線左側(cè)的發(fā)電機組均中標(biāo)，與供給曲線相交的點決定了現(xiàn)貨市場的價格。在圖2中，當(dāng)電力需求較低時，電力需求曲線與供給曲線相交于屬于燃煤機組的點A，點A對應(yīng)的P2即低負(fù)荷時的市場價格，Q2左側(cè)的機組全部開機，右側(cè)備用，由于此時電力系統(tǒng)只需要征調(diào)部分煤電機組即可滿足系統(tǒng)需求，且煤電機組邊際成本低，因此此時的現(xiàn)貨市場價格較低;當(dāng)電力需求較高時，電力系統(tǒng)需要調(diào)峰性能更好的燃?xì)鈾C組開機運行，電力需求曲線向右平移與供給曲線相交于屬于燃?xì)鈾C組的點B，點B對應(yīng)的P1即高負(fù)荷時的市場價格，此時，Q1左側(cè)的機組全部開機，右側(cè)備用，該點對應(yīng)的發(fā)電機組也被稱為邊際機組。

3 通過現(xiàn)貨出清機制探求可再生能源對節(jié)點電價的影響

由于新能源、水電、核電等可再生能源的邊際成本相較于火電低，因此在Merit-Order排序中總能排在供給曲線的左側(cè)，可再生能源的增加會直接影響系統(tǒng)節(jié)點電價的高低，同時還會擠占火電的利用小時數(shù)。具體從以下兩個方面體現(xiàn)出來。

（1）由于可再生能源通常具有更低的邊際成本（風(fēng)、光的燃料成本為0），因此在供給曲線中總是位于左側(cè)?？稍偕茉囱b機增加將導(dǎo)致供給曲線向右平移，可能導(dǎo)致較高成本的機組無法出清，市場價格出現(xiàn)下降的同時氣價利用小時數(shù)也下降。同理，當(dāng)用電負(fù)荷處于低谷時，需求曲線向左平移，煤機利用小時數(shù)也將下降。

（2）在可再生能源出力增加時電網(wǎng)可能出現(xiàn)阻塞，按照節(jié)點電價的形成機制，此時電網(wǎng)將出現(xiàn)分區(qū)節(jié)點電價。在送出受限的區(qū)域，傳統(tǒng)火電機組受發(fā)電邊際成本的限制會出現(xiàn)利用小時數(shù)的降低，在大多數(shù)情況下，送出受限區(qū)域的節(jié)點電價也會下降。此外，在夜間時段，隨著電力需求的降低，電力供應(yīng)主要依靠基荷電源，此時電力供應(yīng)曲線較為平滑，因此可再生能源發(fā)電對現(xiàn)貨價格的影響力在用電低谷時段小于用電高峰時段。

4 國外可再生能源發(fā)電對現(xiàn)貨市場價格的影響

通過上一章節(jié)可以看到，可再生能源發(fā)電出力的提高將導(dǎo)致現(xiàn)貨市場節(jié)點電價降低，現(xiàn)貨市場發(fā)展成熟且新能源裝機規(guī)模較大的德國，其相關(guān)數(shù)據(jù)更有參考意義。圖3為2020年1月1日至2020年5月25日德國電力價格（細(xì)線）及可再生能源發(fā)電出力情況（陰影部分），通過圖3可以看到，新能源發(fā)電出力增加的時候（陰影部分面積擴(kuò)大），電力市場價格出現(xiàn)明顯下降。

在EWEA關(guān)于歐洲風(fēng)電發(fā)展的一篇報告中，針對歐洲風(fēng)電裝機對現(xiàn)貨市場價格的影響進(jìn)行了測算，分析2020年歐洲風(fēng)電裝機達(dá)到200 GW時，可以降低現(xiàn)貨市場價格10.8～12.7元/MWh。

長期來看，在電力現(xiàn)貨市場Merit-Order排序模式下，在新能源、水電、核電裝機容量不斷增長的背景下，火電企業(yè)的上網(wǎng)電價及利用小時均將出現(xiàn)下滑，甚至體現(xiàn)火電企業(yè)重要性的基荷電源地位，也將由于儲能、調(diào)峰、智能電網(wǎng)等可以提升電力系統(tǒng)靈活性的技術(shù)進(jìn)步而受到?jīng)_擊。

5 從出清機制看未來廣東電力現(xiàn)貨市場的變化

根據(jù)廣東電力現(xiàn)貨市場規(guī)則，在市場運行初期，新能源及核電、水電、A類機組包括外送電都不進(jìn)入市場，相關(guān)機組的電量計劃作為現(xiàn)貨市場運行的邊界條件優(yōu)先安排，不參與市場競爭，煤電和氣電進(jìn)入市場。

對于新能源及水電、核電機組而言，就算今后被納入電力現(xiàn)貨市場范圍，但其邊界成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤電及燃?xì)獍l(fā)電，在Merit-Order排序模式下，依然具有很強的市場競爭力。

對于煤電及燃?xì)獍l(fā)電而言，影響將是消極的。優(yōu)先安排非市場機組發(fā)電計劃，實質(zhì)上相當(dāng)于將非市場機組全部作為邊際成本為0的發(fā)電能力安排在供給曲線左側(cè)，人為地將廣東省火電以外甚至廣東省外的發(fā)電能力引入廣東電力市場供給側(cè)，這勢必將造成供給曲線整體向右平移。在電力需求增長緩慢或出現(xiàn)停滯的情況下，供給曲線右側(cè)的煤電及氣電發(fā)電利用小時數(shù)將下降，節(jié)點電價也勢必會走低。隨著新能源及水電、核電裝機的不斷增加，外加不斷增加的西電東送電量，廣東省的火電企業(yè)在現(xiàn)貨市場中的生存處境將更加艱難。

6 火電企業(yè)未來應(yīng)對措施

2020年5月18日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于建立健全清潔能源消納長效機制的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，文件明確提出要“加快推進(jìn)電力現(xiàn)貨市場”“電力現(xiàn)貨市場運行初期，風(fēng)電、光伏發(fā)電、核電保障性收購電量按‘保量保價方式進(jìn)行收購，超出保障性收購利用小時數(shù)的電量以‘報量不報價或‘報量報價方式參與市場”。因此，可以判斷至少在電力現(xiàn)貨市場運行初期，新能源及核電的量價均可以得到較好保障。

對于火電企業(yè)而言，在電力現(xiàn)貨市場中將要更多的和同類型機組展開肉搏戰(zhàn)。自“十二五”末期以來，電力市場長期供大于求，發(fā)電裝機容量過剩，利用小時與上網(wǎng)電價“雙降”的局面一直得不到改善，在現(xiàn)貨市場啟動后，火電企業(yè)“雙降”的壓力將進(jìn)一步加大，因此在企業(yè)管理重點方面，應(yīng)將管理重心放在降低燃料成本以及提高機組運行效率上，在有邊際利潤的前提下，盡量使自己在供給曲線中排在同類型機組的左側(cè)有助于獲取更高的利用小時數(shù)。在企業(yè)經(jīng)營方面，應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)只管發(fā)電的經(jīng)營思路，探索新的商業(yè)模式，可以嘗試在交通用能、建筑用能、通信數(shù)字用能領(lǐng)域推廣“電能替代”，提高電能在終端能源消耗所占的比重，由單一發(fā)電企業(yè)向電、熱、冷集成聯(lián)供的綜合分布式智慧能源服務(wù)商、儲能服務(wù)供應(yīng)商轉(zhuǎn)型。

參 考 文 獻(xiàn)

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