公用事业行业研究：掘金市场，拥电为王

行业观点 加快新能源发电高速发展、火电安全有序发展是实现‚双碳‛目标的必由之路。为促进新能源发电企业的良性竞争，推动新能源资源优化配臵，将持续推动适应新能源参与的市场化交易机制，利用市场机制引导新能源的投资建设与消纳利用。 火电有望通过‚能涨能跌‛的电力市场，保障合理收益。近期通过煤电联动加强火电成本传导，维持发电合理收益；远期有望通过火电容量补偿机制、辅助服务场等灵活性资源市场获得调峰收益。 持续完善绿电交易机制，提振收益，保证新能源高速发展。2022年绿电交易规模有望通过发电侧绿电交易主体范围逐步扩大，用户侧绿电消费规模扩张，大力推行‚证电合一‛的绿电交易机制，不断扩大绿电市场化交易份额。 储能参与电力市场的机制逐步完善，源网荷储一体化协调发展机制初步建立。储能有望通过独立市场主体地位多元化收益，抽水蓄能与新能源或可联合优化运行方案；中长期，新能源参与现货市场的比重不断加大，将推动独立储能电站的迅速发展，为储能发展创造更大空间。 投资建议 2022年电价回归商品属性，火电电价上行趋势确定，绿电、核电等市场化交易溢价抬升。重点推荐火电板块业绩修复，加速推进绿色转型的华能国际；核电板块依托市场化电量价齐增增厚业绩，十四五依托新能源高速发展的中国核电。 建议关注得益于光伏、风能度电成本不断下降，绿电市场化溢价叠加装机高速增长的新能源运营商龙源电力、三峡能源；受益于市场化推动的电网侧独立储能运营商，有望迎来抽蓄与新型储能双增长的文山电力。 风险提示 市场化进程中，电力市场化进度可能不及预期；煤价过高，维持高位，成本无法完全传导带来的风险；用电增速不及预期，导致新能源消纳不充分的风险。 一、新型电力系统与电力市场化推进共促行业新生 1.1新型电力系统：‚双碳‛目标倒逼电力系统改革 发展历程：纵观我国电力工业已经发展44年，发展历程根据推进程度可以分为两个阶段：1）1978-2015年称之为电力体制初步形成阶段2）2015年至今称之为电力市场新一轮深化建设阶段。通过改革与发展，我国电力市场成长迅速，在‚双碳‛政策驱动下，电力系统‚电气化‛+‚能源转型‛转型是实现碳中和的主要途径，新型电力系统的发展促进电力这一传统行业换发新生。 图表1：电力系统发展历程 排放现状：消费侧电力排放 CO2 占比最高。我国温室气体排放中， CO2 占比约80%； CO2 排放中90%来自于能源活动；能源相关 CO2 从消费侧角度来看， 主要来自于电力/工业/建筑/交通， 分别占比40+%/40-%/10-%/10+%。另据国网能源研究院《中国能源电力发展展望2020》研究显示，深度碳减排情境下，2060年我国电气化率将由2020年的26.8%上升至69.8%，终端能源需求主要由电力满足，一次能源需求主要由风、光、水、核等非化石能源发电满足，所以电力系统转型升级‚电气化+能源转型‛是实现碳中和的主要路径，新型电力系统升级是我国实现‚双碳‛目标的决定性因素。 图表2：目前我国温室气体排放构成 新能源爆发式增长重构电力系统物理形态。‚双碳‛目标的转型催生新能源爆发式增长，从发电侧实现清洁能源电力化、电力供应低碳化，风电、光伏作为新增的主要装机来源将迎来长足发展。根据中国能源统计年鉴数据预计2030年风光发电占比将从2020年的9.5%提升至2030年的39.7%； 与此同时，风光作为一次能源以电力的形式出现，要求需求侧在建筑、交通等领域大力推动电气化，大幅提升电能占终端能源消费比重，助力实现碳达峰与碳中和。 图表3：2021E-2030E年各类型发电量（亿千瓦时） 图表4：2021E-2030E各类型发电占比（%） 新型电力系统目前问题:灵活性、电网、辅助服务市场、设备耦合。 电力系统灵活性：电力系统灵活性是指在某一时间尺度下，满足电网运行、经济约束，电力系统快速而有效地调配现有资源，匹配负荷波动和可再生能源出力随机变化的能力。当系统电力供应小于需求时，系统可以‚向上调节‛增加出力否则会导致电力短缺。当系统电力供应大于需求时，系统可以‚向下调节‛减少出力否则会造成‚弃风、弃光‛。新能源装机的出力具有随机性、波动性、间歇性等特征，在不同地域、不同季节表现出较为显著的差异，增大了保供难度。目前新能源需要与传统火电发电空间相匹配，提高电力系统灵活性，当新能源大发时，需要以火电为主的机组降低自身出力，为新能源让出发电空间，同时注意火电存在最小出力的限制和快速启停问题，合理调配发电空间，避免新能源的弃臵情况。 图表5：‚向上‛‚向下‛灵活性不足造成的影响 图表6：新能源与火电发电空间有待调节 电网：电力系统的功率平衡体现在电网频率上，通常情况下电网保持在50Hz的频率。如果发电功率不足用电功率，则电网频率则会下降；反之频率上升通常情况下，电网运行需要保持在50Hz±0.5Hz的频率范围内，调节空间小。分布式新能源具有离散性、随机性接入配电网就地消纳，增加了电网的复杂成都。电网建设是提升新能源接入能力的基础。 辅助服务：辅助服务是维持电力系统的安全稳定运行或恢复系统安全，保证电能供应，满足电压、频率质量等要求。1）备用：运行中开机的机组总容量应大于系统负荷需求，机组最小出力总和应小于系统负荷需求，偏差部分称为备用，分为上备用与下备用。2）调频：机组出力还需随电力系统的负荷波动而快速调整。机组还需要提前锁定一部分容量不能提供能量服务。因此，应对现货能量与辅助服务的市场交易进行联合考虑，提高资源优化配臵效率。 图表7：辅助服务市场如何优化配臵 设备耦合：电力系统的运行会受到物理定律（基尔霍夫定律）的约束。物理上，用户与发电之间不是‚点对点‛的供应与交易关系，每个节点的电功率变化，都会引致系统内多个节点的共同调节，并改变线路功率。当线路达到传输功率上限时候则会‚阻塞‛，因此需要根据物理特性的优化电路，适配最佳出清电价和出清容量。随着电网线路复杂度提升、和二次设备的增加，新型电力系统运行管理充分考虑海量网络元件的耦合关系以求最优解。 图表8：电路耦合约束模拟 图表9：有、无约束发电量对比 为解决上述问题新型电力系统至少应具备四个基本特征： 1）广泛互联：形成更坚强的互联互通网络平台，可以实现季节差互补、风光水火互调、跨地区跨领域补偿调节等，实现各类发电资源共享及备用； 2）智能互动：将现代通信技术与电力技术融合，将电网打造成高度感知、双向互动、智能高效的系统； 3）灵活柔性：电网要充分具备调峰调频能力，实现灵活柔性性质，增强抗扰动能力； 4）安全可控：加大支撑电源发展，解决顶峰出力问题，实现交流与直流电压等级协调发展，防范系统故障及大面积停电风险 图表10：新型电力系统面临的挑战 图表11：发电、电网、负荷特性 1.2电力市场化：政策指向明确2025年初步建成电力市场体系 政策指导电力市场体系建设迈入新阶段。《指导意见》正式印发，强调要推进适应能源结构转型的电力市场机制建设，有序推动新能源参与市场交易，科学指导电力规划和有效投资，发挥电力市场对能源清洁低碳转型的支撑作用。事实上，自2015年以来，我国电力市场建设稳步有序推进，市场化交易电量比重大幅提升，多元竞争主体格局初步形成，尤其是电力现货试点建设取得重大进展，首批试点中山西等地已实现长周期连续运行，市场在资源优化配臵中的作用显著增强。但同时，我们通过现货市场这个‚探针‛，也发现了电力市场仍然存在体系不完整、功能不完善、交易规则不统一、跨省跨区交易仍存在市场壁垒等问题，这些暴露出来的问题需要从更高层面、从全国统一电力市场体系的角度去统筹解决。此次《指导意见》的出台恰逢其时。《指导意见》在国家‚双碳‛战略目标指引下，为解决我国当前在推进电力市场改革过程中面临的深层次问题注入了一针‚强心剂‛，将有助于统筹市场机制的有效衔接，充分发挥市场机制在价格形成、价格传导和资源配臵上的决定性作用，更好地厘清市场与政府的关系，是继‚中发9号文‛之后，未来一段时间内推动电力市场改革、指引电力市场建设的又一重大纲领性文件。 图表12：中国电力市场体系建设文件 多层次电力市场体系（时间周期）。电力商品在时间、空间维度具有价值，现货价格为中长期交易提供参考，现货价格、中长期价格逐渐趋同维持市场动态平衡。 中长期市场：电力中长期交易在‚日‛以上的时间尺度上组织，包括：年度、月度和周，交易标的物主要是电量。中长期合同本质上属于金融合约，合同约定的电量不强制要求物理执行，不会对电网安全运行造成限制。 一次能源价格、电力电量平衡、电网运行方式等影响价格的因素不确定，所以未来现货价格存在波动风险；为了规避风险，市场主体依据对未来预测、参照过去现货市场价格，买卖双方签订中长期合同。 现货市场：电力现货市场是在‚日‛以内的时间尺度上，即：日前、日内和实时，实现电能量与辅助服务交易的市场，交易标的物具有电力属性，本质上是每个小时的平均发/用电功率。现货市场基于电网安全约束统一出清，形成发电计划及用于市场结算的分时分区价格，确保市场出清结果可调度执行，有效保障电网安全运行。 1）日前市场。市场成员申报全电量发电能力，并倾向于按照发电成本报价； 满足次日不同时段的电力平衡，发现电力商品在不同时段的价格；满足电网。 2）实时市场。电力平衡的市场化调节、电网安全约束的市场化调整；发现电力商品在不同时段的价格，实时平衡调整；发现电力商品在不同地区的价格，实时阻塞管理 图表13：时间周期维度分析多层次电力市场体系 多层次电力市场（电力平衡），电离平衡由粗略到精细。中长期市场包括双边交易（场外）、集中撮合交易（场内）、挂牌交易（场内）、容量交易（场内）。进而锁定远期价格，规避现货市场价格波动风险。日前市场设备状态基本确定，形成可执行交易计划，形成日前分时价格。实时市场目的修正日前预测偏差，确保实时电力平衡，反应系统超短期资源稀缺程度。 图表14：电力平衡维度分析多层次电力市场 多层次电力市场（合约处理模式）。中长期合约分为物理合约与差价合约两类物理合约：中长期签订的合约分解后的电力合约曲线，在电力现货市场中需实际执行，现货市场优化的是增量空间，交易空间小、竞争程度低、优化效果差差价合约：中长期签订的合约分解后的电力合约曲线，在电力现货市场中无需实际执行，现货市场优化的是全电量空间，交易空间大、竞争程度高、优化效果好。 图表15：合约处理模式分析多层次电力市场 建设多层次的电力市场。电力无法大量储存的特点使得电力必须分层次，计划体制时代，发用电计划的分配制度包括两个层次：第一保证年度电量平衡，主要由地方经信委和政府安排年度发用电指标分配制度（市场化签订年内长协，签订完除非双方同意，否则无法修改，月度可以实时定）；第二实时电力平衡：电力调度机构（电网）执行的按天、按小时的发用电指标分配制度。放开发用电计划后，市场机制推动直接交易，随着计划电的大幅缩减，市场交易的结果将主要决定机组的开机及发电负荷，从而影响电网的潮流分布，影响大电网的安全稳定运行。 图表16：市场机制下的电量平衡与电力平衡 美国目前电力市场交易标的物为分为电能、辅助服务、输电权和容量。 2002年美国成立由多个电力市场构成PJM市场，交易标的物分为电能、辅助服务、输电权和容量，其中辅助服务又细分为调频服务、备用服务、无功电压服务和黑启动服务。目前PJM市场已经成为美国最大的区域电力市场，覆盖13个州和哥伦比亚特区。加州ISO于2014年11开始建立EIM市场（美国西部平衡市场），先后将西部8个州及加拿大部分地区的平衡资源纳入市场。 电力市场：采用节点边际电价（LMP）的电能定价机制，在日前和实时电能市场中，每个母线节点的价格由发电报价、购电报价和输电网络共同决定。 输电权市场：为规避电网阻塞带来的价格风险，拥有输电权的市场成员可以获取阻塞收益。 容量市场：根据对未来负荷需求的预测，出清容量电价，引导发电投资，保障电力的长期可靠供应。 图表17：美国西部平衡市场覆盖地域（EIM） 我国目前