中國儲能網(wǎng)訊：隨著可再生能源比例的不斷攀升，跨地區(qū)大范圍電力交易已經(jīng)成為國外電力市場的發(fā)展趨勢。美國各大市場范圍不斷擴大，歐洲統(tǒng)一電力市場建設(shè)取得了階段性進展，日本也采用了多種措施促進跨區(qū)電力交易。本文首先總結(jié)跨國跨區(qū)電力市場總體模式，在此基礎(chǔ)上詳細研究對比美國、歐洲、日本三個典型跨地區(qū)電力市場，分析各模式特點及建設(shè)背景，提出對我國電力市場建設(shè)的借鑒意義。
跨國跨區(qū)電力市場模式分析與啟示
執(zhí)筆人：曲昊源、楊素
國網(wǎng)能源院企業(yè)戰(zhàn)略研究所
一、跨國跨區(qū)電力市場模式總體概況
根據(jù)交易方式不同，現(xiàn)階段跨國跨區(qū)電能交易主要包括兩種機制：雙邊交易和集中交易。雙邊交易主要指參與交易的兩國市場主體通過雙方洽談協(xié)商，開展電力交易的機制，以中長期交易為主。集中交易是發(fā)電企業(yè)、電力用戶和售電公司等通過交易機構(gòu)統(tǒng)一集中開展交易，一般以短期交易為主。雙邊交易與集中交易對比見表1。
表1 雙邊交易與集中交易對比
1.雙邊交易
雙邊交易中兩國市場主體通過雙邊協(xié)商的方式達成跨國購售電協(xié)議。從參與主體來看，雙邊交易可以分為兩種交易類型：
一是在兩國電力市場開放程度較低的情況下，一般由兩國電網(wǎng)公司或垂直一體化的電力公司代理市場主體開展購售電協(xié)商，即代理協(xié)商。代理模式下的雙邊交易示意如圖1所示。
圖1 代理模式下的雙邊交易示意圖
二是由兩國發(fā)電企業(yè)、電力用戶、售電公司等市場主體進行直接對接協(xié)商，開展電力交易。協(xié)議達成后，市場主體應(yīng)將協(xié)議在規(guī)定的時間內(nèi)提交至所在國家或地區(qū)的電力調(diào)度、交易機構(gòu)。市場化雙邊交易示意如圖2所示。
圖2 市場化雙邊交易示意圖
2.集中交易
集中交易指不同國家的市場主體在交易平臺上開展競價與出清，從而達成跨國電力交易協(xié)議的機制。常見的集中交易有兩種模式：“聯(lián)合市場”模式和“統(tǒng)一市場”模式。
一是“聯(lián)合市場”模式：即兩國市場主體分別在各自的電力交易平臺進行注冊和競價，通過兩國電力市場的聯(lián)合出清達成跨國交易電量。目前，歐洲主要采用“聯(lián)合市場”模式開展跨國電力交易，日前市場已基本實現(xiàn)大范圍聯(lián)合出清。聯(lián)合出清時不考慮各國（價區(qū)）內(nèi)部輸電阻塞，僅考慮跨國（價區(qū)）之間的輸電線路容量限制。此外，歐洲目前正在積極建設(shè)日內(nèi)統(tǒng)一市場，通過搭建統(tǒng)一的信息系統(tǒng)實現(xiàn)訂單共享。集中交易“聯(lián)合市場模式”示意如圖3所示。
圖3 集中交易“聯(lián)合市場”模式示意圖
二是“統(tǒng)一市場”模式，即將多個電力市場融合為一，形成統(tǒng)一的電力市場，集中開展多種周期的電力交易。例如，美國各州獨立性較強，但形成了多個區(qū)域統(tǒng)一電力市場，在同一個市場平臺開展日前市場、實時平衡市場交易，充分發(fā)揮集中優(yōu)化調(diào)度和各類資源互補互濟的協(xié)同優(yōu)勢。集中交易“統(tǒng)一市場模式”示意如圖4所示。
圖4 集中交易“統(tǒng)一市場”模式示意圖
二、美國區(qū)域統(tǒng)一市場機制
近年來，在資源大范圍優(yōu)化配置需求驅(qū)動下，美國建立了新英格蘭（ISO-NE）、紐約（NYISO）、PJM、西南部（SPP）、得州（ERCOT）、加州（CAISO）和中西部（MISO）等七個有組織的區(qū)域電力市場。每個區(qū)域電力市場的日前、實時平衡市場由所屬市場運營機構(gòu)考慮電網(wǎng)安全約束集中組織、統(tǒng)一優(yōu)化，采用節(jié)點邊際電價機制。各區(qū)域市場之間主要開展中長期雙邊交易。
下面以美國 PJM市場為例進行具體說明：PJM屬于“集中式”市場模式，包括電能市場、輔助服務(wù)市場、金融輸電權(quán)市場和容量市場?，F(xiàn)貨市場由日前電能市場和實時電能市場組成。美國PJM電力市場具有如下特點：
一是考慮物理約束集中組織、統(tǒng)一優(yōu)化。在日前市場和實時市場中，PJM均應(yīng)用基于安全約束的市場出清工具，在滿足發(fā)用電平衡、電網(wǎng)安全、機組運行和輔助服務(wù)需求等多種約束條件下，以生產(chǎn)成本最低為目標，出清各市場成員的中標電量電價。實時市場的出清結(jié)果用于發(fā)用電調(diào)度。
二是調(diào)度交易一體，電網(wǎng)獨立。PJM市場采用調(diào)度交易一體化、電網(wǎng)獨立的管理模式。
三是節(jié)點邊際電價定價。 PJM市場采用節(jié)點邊際電價（LMP）的電能定價機制。在日前和實時電能市場中，每個母線節(jié)點的價格由發(fā)電報價、購電報價和輸電網(wǎng)絡(luò)共同決定。
三、歐盟跨國聯(lián)合市場機制
2006年以來，歐盟已陸續(xù)實現(xiàn)多國、多區(qū)域市場的聯(lián)合交易，基于統(tǒng)一市場核心規(guī)則、實現(xiàn)聯(lián)合出清的市場機制正在逐步建立。歐洲統(tǒng)一電力市場建設(shè)主要包括四個方面：跨境雙邊物理合約、日前市場、日內(nèi)市場、實時平衡市場。歐盟跨國電力市場框架如圖5所示。
圖5 歐盟跨國電力市場框架
1.跨境雙邊合約
跨境雙邊合約主要由市場成員自行簽訂，一般為中長期物理跨境交易。為保證雙邊合約能夠執(zhí)行，需要由市場成員向交易涉及國家的輸電運營商（TSO）購買物理輸電權(quán)，并且在規(guī)定時間內(nèi)向電力送出國和受入國的TSO提交跨境輸電計劃。
2.日前市場耦合
各國的日前市場通過市場耦合的方式實現(xiàn)跨境交易和聯(lián)合出清。截至2019年12月，歐洲已實現(xiàn)日前市場聯(lián)合的國家共27個。歐盟日前市場采用跨國聯(lián)合出清、分區(qū)電價模式，基本上一個國家為一個價區(qū)。日前市場出清采用同一算法進行聯(lián)合出清，由各大交易所輪值負責；日內(nèi)市場、實時平衡市場主要由各成員國調(diào)度機構(gòu)負責。日前市場聯(lián)合出清忽略各國（價區(qū)）內(nèi)部輸電阻塞，僅考慮跨國（價區(qū)）之間的輸電線路容量限制。若跨國輸電系統(tǒng)無阻塞則整個耦合市場形成統(tǒng)一價區(qū)；若系統(tǒng)存在阻塞，則分割成不同價區(qū)。
3.日內(nèi)市場
近年來，隨著可再生能源在歐洲的快速發(fā)展，風能、太陽能的大規(guī)模并網(wǎng)給歐洲區(qū)域電網(wǎng)的實時功率平衡帶來了巨大挑戰(zhàn)，為有效平抑可再生能源的不確定性與波動性，歐洲各國進一步加強能源領(lǐng)域合作以破除市場壁壘實現(xiàn)可再生能源的跨區(qū)域消納。在日前市場聯(lián)合出清的基礎(chǔ)上，多家交易所啟動了歐洲跨境日內(nèi)電力市場項目（XBID）來進一步推進歐洲電力市場的一體化建設(shè)。目前，XBID項目已成功上線運行，并于2018年6月進行了首次跨境電力交易與電力傳輸，覆蓋了14個歐盟國家。
4.平衡市場
近年來，隨著歐洲統(tǒng)一電力市場建設(shè)的推進，在ENTSO-E的協(xié)調(diào)組織下，各國正積極探索建立跨國平衡和輔助服務(wù)采購機制。
四、日本跨區(qū)交易機制
實施市場化改革之前，日本電力市場是典型的區(qū)域壟斷市場。發(fā)輸配售一體化的十大電力公司在各自的經(jīng)營區(qū)域自給自足?？鐓^(qū)的電力聯(lián)絡(luò)線薄弱，交易量較少。東日本大地震后，局部地區(qū)出現(xiàn)了嚴重的電力短缺，區(qū)域電力的互濟變得尤為重要。日本采取了多種方式促進跨區(qū)交易。
日本跨區(qū)交易模式接近于歐洲跨國日前市場耦合模式。日前市場交易出清僅考慮區(qū)域間物理約束，在區(qū)域間輸電通道無阻塞的情況下，整個市場形成統(tǒng)一的價格；若存在阻塞，則采用“市場分裂”的方式，阻塞區(qū)域形成分區(qū)電價。
為了實現(xiàn)跨區(qū)電力交易，日本采取了一系列措施，主要包括完善過網(wǎng)費機制、建立統(tǒng)一的輸電運行協(xié)調(diào)機構(gòu)、跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線擴容、完善輸電權(quán)分配機制等。
1.廢除“調(diào)撥供電費制度”減少跨區(qū)交易成本
2005年4月，日本政府為了促進跨區(qū)交易的發(fā)展,實現(xiàn)用戶可以不受供電服務(wù)區(qū)域的約束選擇供電公司，廢除了調(diào)撥供電費制度。在原制度下，在A電力公司經(jīng)營區(qū)域的PPS向在C電力公司經(jīng)營區(qū)域的用戶供電，要根據(jù)調(diào)撥供電合同（即過網(wǎng)送電合同）向A、B電力公司支付過網(wǎng)送電費。改革后，向A、B電力公司支付的過網(wǎng)送電費不再由PPS承擔，改由C電力公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)的所有用戶分攤。
2.建立廣域系統(tǒng)運行協(xié)調(diào)機構(gòu)（OCCTO）
2015年4月，日本改革的第一階段開始，正式掛牌成立了廣域系統(tǒng)運行協(xié)調(diào)機構(gòu)，負責協(xié)調(diào)全國各個電力公司調(diào)度機構(gòu)運營。設(shè)立廣域系統(tǒng)運行協(xié)調(diào)機構(gòu)的目的是負責協(xié)調(diào)各個電力公司的調(diào)度運營，強化日常和緊急情況下的電力穩(wěn)定供應(yīng)能力，以及全國范圍內(nèi)的電力供需平衡能力。該機構(gòu)除了接管電力系統(tǒng)利用協(xié)會（ESCJ）的職責外，還賦予其在全國范圍的電力供需平衡與調(diào)整、跨區(qū)域電力線路的建設(shè)規(guī)劃、運營等方面的職能，并且加強了其在災(zāi)害期間電力調(diào)配的權(quán)限。在現(xiàn)貨市場交易中，也負責跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線阻塞情況的校核。
3.區(qū)域聯(lián)絡(luò)線擴容
電改后，日本一直持續(xù)增強跨區(qū)電力輸送能力，如表10-2所示。到2018年底，連接北海道地區(qū)和東北地區(qū)北本聯(lián)絡(luò)線已從原來的600 MW增加到900 MW，連接東京地區(qū)和中部地區(qū)的東西聯(lián)絡(luò)線從1200 MW增加到2100 MW。此外，日本政府還考慮將長野地區(qū)的直流互聯(lián)將功率提高到2100 MW。
五、對我國的啟示
一是加強電力市場頂層設(shè)計。歐盟在2011年明確提出建設(shè)歐盟內(nèi)部統(tǒng)一能源市場的目標，要求各成員國加快電網(wǎng)互聯(lián)，實現(xiàn)能源在歐盟范圍內(nèi)的自由輸送和供應(yīng)，并為推進能源市場立法、統(tǒng)一運行規(guī)則和技術(shù)標準等各項工作列出完成時間表。我國電力市場建設(shè)經(jīng)歷了較長的實踐探索過程，當前中長期市場、現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場等已具雛形，下一步應(yīng)深化全國電力市場頂層設(shè)計研究，明確提出全國電力市場建設(shè)路徑，加強各市場、各地區(qū)間的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。
二是擴大市場優(yōu)化范圍。從美國、歐洲跨國跨區(qū)市場經(jīng)驗來看，不斷擴大市場范圍，實現(xiàn)資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置是國外電力市場的發(fā)展趨勢。歐盟正在致力于擴大日內(nèi)聯(lián)合市場覆蓋范圍，美國西南電力庫等區(qū)域統(tǒng)一市場不斷有新成員加入。我國已經(jīng)初步形成全國聯(lián)網(wǎng)的格局，跨省跨區(qū)資源優(yōu)化配置需求顯著，市場建設(shè)應(yīng)以大范圍資源優(yōu)化配置為主要目標之一。
三是研究探索跨省跨區(qū)輸電權(quán)交易機制。從國外經(jīng)驗來看，為了促進電力資源的大范圍優(yōu)化配置，各國根據(jù)國情和市場模式均采用了輸電權(quán)交易的方式進行跨境輸電通道容量分配。建議研究探索適應(yīng)全國電力市場建設(shè)的省間輸電權(quán)交易機制，充分挖掘省間輸電通道資源利用空間，有利于省間交易開展。
專家介紹
曲昊源，國網(wǎng)能源院企業(yè)戰(zhàn)略研究所改革與市場研究室研究員。主要從事電力市場、輔助服務(wù)市場、電力體制改革等領(lǐng)域的研究，熟悉歐洲、美國等國外電力市場設(shè)計。連續(xù)三年主筆《國內(nèi)外電力市場化改革分析報告》。曾主持、參與多項政府有關(guān)部門的委托項目以及國家電網(wǎng)有限公司重大科技項目、重大戰(zhàn)略課題、管理咨詢項目等的研究與管理工作，多次獲得國家電網(wǎng)有限公司軟科學成果獎。
楊素，博士，畢業(yè)于清華大學電機系，師從盧強院士。國網(wǎng)能源院企業(yè)戰(zhàn)略研究所改革與市場研究室專家。長期從事電力市場、電力體制改革、電力行業(yè)節(jié)能減排等領(lǐng)域研究。曾作為負責人承擔了50多項國家電網(wǎng)公司重大科技項目、重大戰(zhàn)略課題、管理咨詢項目等的研究與管理工作，項目內(nèi)容涉及售電側(cè)改革、大用戶直接交易、增量配電業(yè)務(wù)放開、現(xiàn)貨市場等領(lǐng)域，具有豐富的理論、技術(shù)和實踐經(jīng)驗。
團隊簡介：企業(yè)戰(zhàn)略研究所（以下簡稱戰(zhàn)略所）成立于2009年，原名為企業(yè)戰(zhàn)略與管理咨詢研究所，2010年12月單獨設(shè)立企業(yè)戰(zhàn)略研究所，是國網(wǎng)能源院核心研究所之一。經(jīng)過多年實踐和積累，在企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃、體制改革與電力市場、企業(yè)國際化發(fā)展等領(lǐng)域已形成顯著優(yōu)勢，培養(yǎng)造就了一支專業(yè)素質(zhì)高、研究能力強的研究咨詢隊伍。戰(zhàn)略所內(nèi)設(shè)企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃研究室、改革與市場研究室、國際化發(fā)展研究室，共有32名員工，平均年齡32歲，其中博士27人，碩士5人，具有高級職稱12人，國家電網(wǎng)公司優(yōu)秀專家人才后備3人，是一只充滿活力、善于思考、凝聚力強的團隊。曾獲得“2010年度國家電網(wǎng)公司先進黨支部”、“2011-2012年度國家電網(wǎng)公司科技工作先進集體”、“2018年度國家電網(wǎng)有限公司先進班組”、國網(wǎng)能源院“2011-2017年度先進集體”以及“課題攻關(guān)黨員先鋒團隊”等稱號。2016年，設(shè)立“馬莉勞模創(chuàng)新工作室”。
