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國外可再生能源參與電力市場模式分析

2017-09-22

  電力市場化改革是我國電力體制改革的重要方向,。國外電力市場建設(shè)已經(jīng)走過了 30 多年的歷程,,很多國家已經(jīng)建立了競爭性的電力市場。隨著世界范圍內(nèi)新能源的大規(guī)??焖侔l(fā)展,近年來國外電力市場在促進(jìn)新能源發(fā)展和協(xié)調(diào)相關(guān)方訴求方面也進(jìn)行了很多探索,。

  總結(jié)國外新能源參與電力市場的經(jīng)驗與教訓(xùn),,對我國電力體制改革形勢下進(jìn)行頂層設(shè)計,更加充分地考慮含大規(guī)模波動性電源的電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和要求,,更好地解決棄風(fēng)棄光等當(dāng)前中國新能源消納突出問題具有重要意義,。

  德  國

  在德國,新能源參與電力交易,,主要有兩種模式:

  一是采用基于固定上網(wǎng)電價,,由電網(wǎng)運(yùn)營商購統(tǒng)銷。

  在可再生能源發(fā)展初期,,由于可再生能源成本高,,直接參與電力市場沒有價格競爭優(yōu)勢。為了促進(jìn)可再生能源的發(fā)展,,德國在 2000 年頒布了第一步《可再生能源法》,。在 EEG2000中,確定了以固定上網(wǎng)電價,,收購可再生能源發(fā)電量的模式,。

  這種模式下,政府依據(jù)可再生能源發(fā)電成本,,確定其確定可再生能源發(fā)電商的固定上網(wǎng)電價,。可再生能源商無需直接參與市場交易,,而是由電網(wǎng)運(yùn)營商以固定電價統(tǒng)購統(tǒng)銷,,以極低的價格納入現(xiàn)貨市場的日前交易之中,由于現(xiàn)貨市場的日前交易為邊際機(jī)組定價模式,,保證了新能源的售出和優(yōu)先消納,。

  二是在溢價補(bǔ)貼下參與電力市場競價交易,收益由現(xiàn)貨市場價格和市場溢價補(bǔ)貼決定,。

  隨著可再生能源成本不斷下降,,可再生能源已經(jīng)具有足夠競爭力,可以參與電力市場交易,。為了推動可再生能源的直接市場化,,在 EEG2012 中,,引入了市場溢價機(jī)制,可再生能源可以選擇固定上網(wǎng)電價機(jī)制,,也可以選擇溢價機(jī)制,。

  對于選擇市場溢價機(jī)制的可再生能源發(fā)電商,通過直接參與日前或日內(nèi)現(xiàn)貨市場交易出售電力,。在結(jié)算上,,除了售電所獲得的市場價格之外,還能獲得一定程度的溢價補(bǔ)貼,。

  為有效促進(jìn)可再生能源參與電力市場,,德國對電力市場機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)。例如,,為了滿足新能源接入后所市場對超短期交易需求,,2011年,德國引入一種新的日內(nèi)交易產(chǎn)品,,即 15 分鐘日內(nèi)產(chǎn)品交易,。它采用連續(xù)競價交易的模式,保證了有意愿的交易雙方能第一時間達(dá)成交易,。

  15分鐘產(chǎn)品交易,有別于此前的所存在的小時級日內(nèi)產(chǎn)品交易模式,,其時限更短且交易更為靈活,,有利于新能源發(fā)電參與電力市場的日內(nèi)交易。

  從圖 2-1 與圖 2-2 可以看出,,德國日內(nèi) 15 分鐘產(chǎn)品交易最為活躍的時間,,正是光伏發(fā)電發(fā)電量最大的時間,例如圖 3-14中八月份正是德國日照最為強(qiáng)烈的月份,。

  日內(nèi)15分鐘產(chǎn)品,,很好的適應(yīng)了德國新能源發(fā)展所帶來的,對交易時限和交易靈活度的新要求,,提高了德國電力市場對新能源發(fā)電的消納能力,。

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  圖 2-1 某日德國光伏發(fā)電與 15 分鐘日內(nèi)交易量對比圖

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  圖 2-2 2012 年德國現(xiàn)貨市場日內(nèi)交易 15 分鐘產(chǎn)品占比圖

  美  國

  在美國,可再生能源參與電力市場,,主要有以下三種模式:

  模式一:通過簽訂購電協(xié)議,,向公用事業(yè)電力公司售電

  受益于可再生能源配額制(Renewable Portfolio Standard,RPS)政策,,可再生能源發(fā)電商可通過簽訂長期購電協(xié)議(Power Purchase Agreement, PPA),,將可再生能源電力和證書,捆綁出售給公用事業(yè)電力公司,。

  在電力批發(fā)市場中,,由電力公司競價出售可再生能源發(fā)電,。事實(shí)上,除可再生能源電力和證書之外,,購電協(xié)議還可以約定,,將可再生能源可提供的輔助服務(wù)等其他可調(diào)度的產(chǎn)品出售給電力公司,由電力公司對這些產(chǎn)品在電力市場中競價出售,。

  在該模式下,,購電協(xié)議中往往會約定棄風(fēng)、棄光補(bǔ)償機(jī)制,,有助于調(diào)動電力公司在批發(fā)市場出售可再生能源的積極性,。考慮到棄風(fēng),、棄光無法完全避免,,購電協(xié)議中通常協(xié)定,允許一定限額的棄風(fēng)棄光,。

  在限額內(nèi),,電力公司不對可再生能源發(fā)電商進(jìn)行補(bǔ)償。超過規(guī)定限額時,,由電力公司根據(jù)原本應(yīng)發(fā)而未發(fā)的可再生能源電量,,向可再生能源發(fā)電商支付補(bǔ)償。

  為減少補(bǔ)償支付,,電力公司有積極性售出盡量多的可再生能源發(fā)電,,因此其市場報價一般會低于購電協(xié)議價格,更接近短期邊際成本,。在這種情況下,,可再生能源往往可獲得某種意義上的優(yōu)先調(diào)度權(quán),收益穩(wěn)定性得到進(jìn)一步保障,。

  此外,,購電協(xié)議中可設(shè)定分時電價,從而引導(dǎo)可再生能源依照價格信號安排發(fā)電,。例如,,在不同季節(jié)、工作日和周末分別設(shè)定電力負(fù)荷高峰和低谷時段,,并通過協(xié)定適當(dāng)?shù)姆骞入妰r,,激勵可再生能源采取一定的功率調(diào)節(jié)措施,滿足系統(tǒng)實(shí)時運(yùn)行需求,。該模式在一定程度上保障了市場運(yùn)營效率,。

  該模式多存在于加州等ISO運(yùn)營的電力批發(fā)市場。在該模式下,可再生能源的收益主要來源包括生產(chǎn)稅抵減(PTC),、投資稅體抵減(ITC)等政策補(bǔ)貼以及購電協(xié)議收益,。

  模式二:基于套期保值及可再生能源證書,直接參與電力批發(fā)市場

  可再生能源直接參與電力市場,,并通過購買電力或天然氣套期保值,,以規(guī)避價格風(fēng)險,提高收益穩(wěn)定性,??稍偕茉粗苯訁⑴c電力批發(fā)市場競價的模式,通過日前和實(shí)時市場信號,,可有效引導(dǎo)可再生能源適當(dāng)控制發(fā)電功率,,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。

  為規(guī)避現(xiàn)貨市場的價格風(fēng)險,,可再生能源發(fā)電商可以購買套期保值,,在賣出電力的同時,在期貨市場上買進(jìn)相同數(shù)量的期貨合約,。如此一來,,當(dāng)價格變動在現(xiàn)貨市場造成虧損時,可由期貨合約交易上的盈利得到彌補(bǔ)甚至抵消,。電力或天然氣套期保值執(zhí)行期限一般為十年左右,,不涉及現(xiàn)貨交割,而是獨(dú)立進(jìn)行,。通過出售可再生能源證書,,可再生能源發(fā)電商可進(jìn)一步增加收益。

  該模式下,,符合條件的可再生能源證書,可基于實(shí)際發(fā)電情況在證書市場單獨(dú)出售,,有時也會將已經(jīng)規(guī)劃好的證書通過遠(yuǎn)期合約提前出售,,以降低證書價格風(fēng)險。同時,,對于符合條件的可再生能源發(fā)電商,,可根據(jù)實(shí)際發(fā)電量享受風(fēng)能生產(chǎn)稅抵減。

  該模式多存在于德克薩斯州,、紐約州以及 PJM 等電力批發(fā)市場,。在該模式下,可再生能源的收益來源主要包括生產(chǎn)稅抵減(PTC),、投資稅抵減(ITC)等政策補(bǔ)貼,、可再生能源電力收益和證書收益。

  模式三:基于差價合約或綜合/虛擬購電協(xié)議,直接參與電力批發(fā)市場

  可再生能源發(fā)電商直接參與電力市場,,并通過簽訂中期或長期差價合約或綜合/虛擬購電協(xié)議,,降低因價格波動帶來的收入風(fēng)險。在差價合約(Contracts-for-Difference, CFD)下,,發(fā)電商像往常一樣通過電力市場出售電力產(chǎn)出,,然后獲得電力售價與執(zhí)行價(strike price)之間的差別支付(difference payment)。

  當(dāng)電力市場價格高于執(zhí)行價時,,發(fā)電商需要返還電力售價與執(zhí)行價之間的差別,,從而避免對發(fā)電商的過度支付,降低可再生能源發(fā)電商的收益風(fēng)險,。對于不允許使用購電協(xié)議或者購電協(xié)議無法滿足激增的可再生能源項目需求的地區(qū),,綜合/虛擬購電協(xié)議(Virtual PPA,VPPA)應(yīng)運(yùn)而生,成為新的融資產(chǎn)品,。

  電力用戶與可再生能源發(fā)電商簽署虛擬購電協(xié)議,,約定可再生能源電力的固定價格。當(dāng)發(fā)電企業(yè)按照實(shí)際市場電價賣給售電商時,,用電企業(yè)將向電力生產(chǎn)商支付實(shí)際市場電價與約定的固定電價之間的差價,。

  對不同的電力用戶來說,通過虛擬購電協(xié)議實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)兩個功能,。有些用戶目的是實(shí)現(xiàn)可再生能源電力的“虛擬”獲取和對可再生能源發(fā)電企業(yè)的定向支持,。此外,當(dāng)市場交易價格超過約定價格,,用戶將從虛擬的電力購買協(xié)議獲利,。

  與電力天然氣套期保值類似,差價合約以及虛擬購電協(xié)議并不涉及電力電量的實(shí)體銷售,。區(qū)別是前述的套期保值一般是購買電力或天

  然氣期貨進(jìn)行直接或間接套期保值,,對簽訂合約的對象沒有限制;差價合約或綜合/虛擬購電協(xié)議的套期保值商品是捆綁的電力和可再生能源證書,,且一般是與公用事業(yè)電力公司或者企業(yè)性質(zhì)的購電商簽訂合約,。

  該模式主要存在于新英格蘭地區(qū)以及其他一些 ISO 運(yùn)行的電力批發(fā)市場。

  英  國

  1,、可再生能源義務(wù)指令

  2014 年以前,,可再生能源義務(wù)3是英國政府支持集中式可再生能源項目的主要政策??稍偕茉戳x務(wù)于 2002 年制定,,其內(nèi)容與美國的可再生能源配額制相似,本質(zhì)是提高供電商對可再生能源的購電量,。

  同樣,,與可再生能源配額制類似,可再生能源義務(wù)證書是實(shí)施可再生能源義務(wù)的重要輔助工具??稍偕茉戳x務(wù)機(jī)制要求供電商向英國天然氣與電力辦公室(Office of Gas and Electricity Markets, OFGEM)證明其獲得了與要求比例的可再生能源義務(wù)證書(Renewables Obligation Certificates),,否則將會受到處罰。

  可再生能源義務(wù)證書由英國 OFGEM根據(jù)發(fā)電量向符合規(guī)定的可再生能源發(fā)電商頒發(fā),。發(fā)電商可以向電力供應(yīng)商或交易機(jī)構(gòu)出售可再生能源義務(wù)證書,,從而獲得電力批發(fā)價格之外的補(bǔ)貼。

  可再生能源義務(wù)指令有效推動了英國可再生能源快速發(fā)展,。該制度設(shè)立以來,,英國可再生能源裝機(jī)容量從 2002 年的 310 萬千瓦提高到了 2011 年的 1230 萬千瓦。

  2,、基于差價合約直接參與電力市場

  1)差價合約機(jī)制建立背景

  差價合同是英國新一輪電力市場改革的重要內(nèi)容,。英國能源與氣候變化部于 2013 年 7 月公布《有關(guān)從可再生能源義務(wù)向差價合同過渡的征求意見稿》,提出差價合約從 2014 年開始實(shí)施,,并在 2014 年至2017 年與可再生能源義務(wù)并行運(yùn)行,。

  2013 年 12 月,《電力市場改革執(zhí)行計劃》出臺,,正式明確了通過電力市場改革向差價合同機(jī)制過渡,。差價合約主要針對核電、可再生能源等低碳電力,。對于可再生能源采取差價合同機(jī)制,,主要原因如下。

  一是降低可再生能源項目的投資和收益風(fēng)險,,支持促進(jìn)可再生能源穩(wěn)定發(fā)展,。可再生能源義務(wù)指令下,,市場批發(fā)電價以及義務(wù)憑證價格的不確定性,,給可再生能源發(fā)電商帶來了很大的收益風(fēng)險。這些風(fēng)險在一定程度上影響投資商對可再生能源的投資決策,。

  為了應(yīng)對氣候變化,,實(shí)現(xiàn) 2020 年 15%的可再生能源發(fā)電量目標(biāo),英國政府需要進(jìn)一步吸引可再生能源投資,,并保障其發(fā)電收益穩(wěn)定性。2013 年發(fā)布的《電力市場改革實(shí)施計劃》中測算,,差價合約可能促使英國在 2020 年實(shí)現(xiàn) 43GW的可再生能源裝機(jī)容量,,并能夠滿足 30%-36%的電力需求。

  二是降低可再生能源項目融資成本和差價合約執(zhí)行電價,,進(jìn)而遏制電價上漲,。自 2011 年起,英國開始關(guān)閉大量的老舊核電站和造成嚴(yán)重污染的燃煤發(fā)電站,預(yù)計到 2020 年,,2010 年 1/5 的發(fā)電設(shè)施將被陸續(xù)關(guān)閉,。電站關(guān)閉和電力基礎(chǔ)設(shè)施的更換升級,需要耗費(fèi)約 1100 英鎊的投資,,進(jìn)而將導(dǎo)致電價上漲,。

  按照新一輪改革前的市場條件,如不采取新的市場機(jī)制,,預(yù)計到 2030 年居民平均電價將上漲 60%左右,。差價合約機(jī)制主要針對新增可再生能源項目,采用招標(biāo)方式確定合約的執(zhí)行電價和合約預(yù)算分配,。通過在可再生能源之間引入競爭,,可有效降低項目融資成本和執(zhí)行電價,從而使供電商能夠以較低批發(fā)電價購買可再生能源電力,,對遏制居民電價上漲起到一定作用,。

  2)差價合約機(jī)制主要內(nèi)容

  差價合約機(jī)制建立后,可再生能源發(fā)電商參與電力市場方式不變,,依舊通過競價的方式參與電力市場,。差價合約機(jī)制下的主要變化在于,發(fā)電商可以獲得市場參考電價和合約執(zhí)行電價的差別支付(difference payment),。

  可再生能源發(fā)電商與政府成立的差價合約訂約方(CfD Counterparty)簽訂差價合約,,并規(guī)定執(zhí)行電價。當(dāng)市場參考電價低于執(zhí)行電價(strike price)時,,由政府向發(fā)電商補(bǔ)貼電力售價與執(zhí)行價之間的差價,;當(dāng)參考電價高于執(zhí)行電價時,發(fā)電商需要向政府退還差價,。

  市場參考電價是差價合約的重要內(nèi)容,,用來反映市場電價,從而決定可再生能源發(fā)電商可以獲得的差別支付,。雖然參考電價不一定與電力交易的實(shí)際價格完全吻合,,但是該價格的制定需要能夠反映發(fā)電商能夠獲得的價格水平。

  可再生能源的參考電價為英國大不列顛地區(qū)日前市場各小時的區(qū)域電價,。參考電價的制定,,可以在一定程度上避免可再生能源發(fā)電商無限度壓低市場競價??稍偕茉窗l(fā)電商會盡量以接近參考電價的水平競價,,從而獲得差價合同的收益。

  對于陸上風(fēng)電,、光伏等較為成熟的可再生能源技術(shù),,政府通過招標(biāo)機(jī)制對新增可再生能源項目分配差價合約額度,,確保合約簽訂一定的競爭性。為了鼓勵低碳技術(shù)同時確保成本最低化,,對于較為成熟的可再生能源技術(shù),,政府采取競爭性分配機(jī)制確定差價合約額度。

  目前,,政府偏向于實(shí)施“清算價格支付(pay-as-clear)”,,即所有競標(biāo)成功的差價合約項目獲得相應(yīng)的執(zhí)行價格?;谀壳暗募夹g(shù)成本,,政府預(yù)計垃圾與污水沼氣以及配有熱電聯(lián)產(chǎn)的垃圾發(fā)電項目投標(biāo)額度最低,但這些技術(shù)可能只占差價合約預(yù)算的很小一部分,。陸上風(fēng)電,、水電和光伏項目會競標(biāo)其余的預(yù)算。對于海上風(fēng)電,、潮汐能等較不成熟技術(shù),,為確保其獲得充足投資,目前不必參與競標(biāo),,所有項目都可以政府約定的執(zhí)行價格簽訂差價合約,。

  根據(jù)《有關(guān)從可再生能源義務(wù)向差價合約過渡的征求意見稿》,可再生能源義務(wù)與差價合約將在 2014 年至 2017 年并行運(yùn)行,。期間,,新項目可以選擇申請兩者之一。2017 年 4 月起可再生能源義務(wù)不再接受新申請,,但是會繼續(xù)為已經(jīng)獲得可再生能源義務(wù)證書的項目提供最多20 年的支持,。

  根據(jù)英國《電力市場改革實(shí)施計劃》中的測算,差價合約將使英國2020 年可再生能源裝機(jī)達(dá)到 4300 萬千瓦,。(雷雪姣 王彩霞 李瓊慧 李梓仟)


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