高比例可再生能源需要什么樣的市場

　　上周搬運了清華大學(xué)魯璽教授及其團隊關(guān)于中國高比例可再生能源情境下的技術(shù)挑戰(zhàn)，這周呂某接著和大家討論一下魯教授對于同樣情境下體制挑戰(zhàn)的一些觀點。為了更好地容納高比例可再生能源，中國電力市場需要經(jīng)歷大規(guī)模的改革。魯教授指出，在諸多解決措施中，以下幾個因素對可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)十分關(guān)鍵：

　　市場化的管理體制

　　為輔助服務(wù)提供有效的激勵

　　覆蓋面積更廣、時間精度更高的市場

　　精度更高的可再生能源產(chǎn)出預(yù)測能力。

　　從中央計劃為主向更健全的市場邁進(jìn)

　　美國獨立研究組織“未來資源”(Resources for the Future)的Mun Ho、 Zhongmin Wang等研究人員在2017年發(fā)布的報告《中國的電力調(diào)度》中提出，中國電力調(diào)度系統(tǒng)有著“長期計劃+長期合同”的傳統(tǒng)。地方政府會以年、月或季度為周期，給每個發(fā)電者分配發(fā)電量任務(wù)，調(diào)度中心負(fù)責(zé)實際發(fā)電任務(wù)的分配，以使這些任務(wù)指標(biāo)得到實現(xiàn)。

　　在電力系統(tǒng)還不夠靈活的過去，“長期計劃+長期合同”的模式確實可以算是一個便捷且有效的管理方式。然而，在可再生能源比例逐漸增高的當(dāng)下，這種模式導(dǎo)致的系統(tǒng)靈活性較低、無法在短期做出調(diào)整的弊端就顯現(xiàn)了。當(dāng)可再生能能源產(chǎn)出處于高峰時，系統(tǒng)必須放棄新增的可再生能源發(fā)電量，令煤電等不靈活機組按原定計劃發(fā)電。

　　我們需要承認(rèn)，“長期計劃+長期合同”這種模式長久以來保證了中國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。因為電力調(diào)度中心始終以“保證供電的安全穩(wěn)定”為首要目標(biāo)。在保證安全(盡可能選擇輸出穩(wěn)定的煤電機組)的前提下再優(yōu)先選擇經(jīng)濟性高的機組，而不是完全以最大化經(jīng)濟性為首要目標(biāo)。但也正是因為這種穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，我們能夠看到煤電廠長期以來作為“基荷”存在。由于系統(tǒng)對可靠性和“基荷”概念的偏愛，以及最低利用小時的保證等保護性政策的存在，這種機制已然成為電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中的障礙。

　　輔助服務(wù)市場為用電安全保駕護航

　　為了應(yīng)對大規(guī)?？稍偕茉床⑷胂到y(tǒng)增加的波動性，只有電力現(xiàn)貨市場是不夠的。經(jīng)濟有效地配置輔助服務(wù)也必不可少。

　　輔助服務(wù)是指為維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，保證電能質(zhì)量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)，包括：一次調(diào)頻、自動發(fā)電控制(AGC)、調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動服務(wù)等。

　　盡管東北、山西、福建、山東、新疆、寧夏、廣東、甘肅等8個電力輔助服務(wù)市場改革試點工作正穩(wěn)步推進(jìn)，現(xiàn)有的輔助服務(wù)激勵機制仍偏計劃，較難經(jīng)濟地為未來所需的多種輔助服務(wù)提供適當(dāng)激勵?，F(xiàn)有的有償輔助服務(wù)政策是2006年發(fā)布的《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》(電監(jiān)市場[2006]43號)，由電網(wǎng)公司按發(fā)電企業(yè)的成本和合理盈利水平確定補償水平。這樣的配置方式效率低且很難調(diào)動企業(yè)的積極性，難以滿足高可再生能源滲透率的安全性要求。

　　此外，能量市場也不足以為輔助服務(wù)提供這樣的激勵—邊際成本優(yōu)先次序(Marginal Cost Merit Order)是一般電力市場的調(diào)度原則，然而這樣的調(diào)度原則以只反映邊際發(fā)電成本的順序選擇市場參與者，無法反映一些靈活性機組的系統(tǒng)價值。

　　為了給輔助服務(wù)提供合適的經(jīng)濟激勵，需要一個將容量和電力分離交易、與現(xiàn)貨電力市場獨立的市場。中國能源局東北局在2017年初啟動了一項試點項目，這一試點項目深刻地改變了一些煤電廠的盈利模式——從基荷發(fā)電者轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活性資源，在提高系統(tǒng)安全性的同時為消納風(fēng)電提供了更多的空間。

　　打破省間壁壘，擴大市場足跡

　　由于電力部門為政府貢獻(xiàn)了大量的稅收和就業(yè)，一些省份為了保障本省份的就業(yè)、稅收，同時考慮到外來電力在現(xiàn)有系統(tǒng)下可能會出現(xiàn)的不穩(wěn)定、不便宜(遠(yuǎn)距離輸送的風(fēng)電很可能比本地的煤電更貴)等問題，往往不愿意接收外來電力，就是我們常說的“省間壁壘”。

　　打破“省間壁壘”，有利于降低整體系統(tǒng)成本、增加可再生能源消納，但忽略經(jīng)濟性的強買強賣并不可取。呂某在之前的推送里也說過，將更大地理范圍內(nèi)的可再生能源發(fā)電者聯(lián)通，能夠顯著減小可再生能源輸出的波動性，從而在減少對靈活性資源需求(降低系統(tǒng)成本)的同時挽回了棄用可再生能源導(dǎo)致的電力損失。

　　以美國西部的電力不平衡市場為例，2014年建立至今，為加州等8個州減少810GWh的棄風(fēng)棄光棄水，相當(dāng)于減少了34.6萬噸CO2當(dāng)量的溫室氣體排放，也減少了48%的備用容量需求。

　　交易更頻繁的市場讓可再生能源變得不再難以預(yù)料

　　交易時間精度的提升有利于發(fā)電者提交更精準(zhǔn)的預(yù)測。

　　什么是交易的時間精度呢?以北歐的現(xiàn)貨市場為例，它包括日前市場、日中市場和實時市場，三個市場共同調(diào)劑。用戶和發(fā)電企業(yè)在三個市場中提交自己的預(yù)計用電、出力和報價。時間精度越高，提前時間越少。提前時間越少，預(yù)測發(fā)生偏離的概率就越低，需要調(diào)用的資源就越少。

　　預(yù)測精度升高時，可再生能源發(fā)電者的實際出力和計劃出力差別減小，降低了系統(tǒng)用于平衡偏差消耗的資源。

　　能源轉(zhuǎn)型是全球大趨勢，如何調(diào)整各自的體制以平穩(wěn)高效的適應(yīng)轉(zhuǎn)型是每個國家和地區(qū)要需要攻克的挑戰(zhàn)。在中國，要實現(xiàn)高比例的可再生能源，進(jìn)一步完善市場管理體制，激勵輔助服務(wù)等都會是關(guān)鍵步驟。當(dāng)然，這是一個宏大的議題，不同且有趣的觀點還有很多。大家如果有什么見解，或者說看到一些有意思的見解，歡迎隨時來信交流!

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