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建设多层次市场机制,促进西北新能源高比例发展

2022-08-15-中国电力圆桌向***
建设多层次市场机制,促进西北新能源高比例发展

2021年10月 专题报告 建设多层次市场机制 促进西北新能源高比例发展 中国电力圆桌项目课题组 2022年8月 中国电力圆桌项目 中国电力可持续发展圆桌(简称电力圆桌)项目于2015年9月启动,旨在紧扣应对气候变化、调整能源结构的国家战略,邀请业内专家和各利益方参与,共同探讨中国电力部门低碳转型的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制,电力圆桌将各方关心的、有争议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论,选出核心问题委托智库开展高质量研究,并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见,从而支持相关政策的制定和落地,推动中国电力行业的改革和可持续发展,提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 项目课题组 中国能源研究会于1981年1月成立,是由从事能源科学技术的相关企事业单位、社会团体和科技工作者自愿结成的全国性、学术性、非营利性社会组织。接受业务主管单位中国科学技术协会、社团登记管理机关民政部的业务指导和监督管理。中国能源研究会坚持“研究、咨询、交流、服务”的宗旨,团结能源领域的科技工作者,发挥能源科技高端智库的作用,服务能源科技进步和体制机制创新,积极开展能源领域的决策咨询服务和重大政策与课题研究,以及能源科技评估、团体标准制定、科学普及等工作,推动国内外的学术交流与合作,成为国家能源管理部门与企业联系的桥梁和纽带,是中国能源领域最具影响力的学术团体之一。中国能源研究会是国家能源局首批16家研究咨询基地之一,为政府决策、部署能源工作发挥了积极作用。 西安交通大学是“七五”“八五”重点建设单位,首批进入国家“211”和“985”工程建设学校。2017年入选国家“双一流”建设名单A类建设高校,8个学科入选一流建设学科。西安交通大学电气工程学科是国家一级重点学科,电力系统及其自动化学科是国家级二级重点学科。参与团队长期从事电力系统规划与可靠性,电力市场等相关研究,在新能源电力系统建模、可靠性评估、用户灵活互动用电、需求侧响应及电力市场等方面具有良好的研究基础。 自然资源保护协会(NRDC)是一家国际公益环保组织,成立于1970年。NRDC拥有700多名员工,以科学、法律、政策方面的专家为主力。NRDC自上个世纪九十年代起在中国开展环保工作,中国项目现有成员40多名。NRDC主要通过开展政策研究,介绍和展示最佳实践,以及提供专业支持等方式,促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。NRDC在北京市公安局注册并设立北京代表处,业务主管部门为国家林业和草原局。更多信息,请访问:www.nrdc.cn。 建设多层次市场机制促进西北新能源高比例发展 MarketMechanismsforExpeditingRenewableEnergyDevelopmentinNorthwestChina 课题负责人 中国能源研究会黄少中 报告撰写人 西安交通大学李更丰谢海鹏王昀王子桐 2022年8月 目录 执行摘要����������������������������������������������������������������������������������������31�西北地区新能源发展的情况���������������������������������������������������������7 1�1西北地区新能源发展现状�����������������������������������������������������������������7 1�2双碳目标下西北地区新能源发展前景������������������������������������������������9 2�西北地区新能源消纳的实践�������������������������������������������������������11 2�1西北地区新能源消纳的现状�����������������������������������������������������������11 2�2西北地区电网的运行特点���������������������������������������������������������������13 2�3西北区域促进新能源消纳的手段�����������������������������������������������������14 2�4高比例新能源接入下西北地区面临的新挑战������������������������������������15 3�西北地区高比例新能源的电力市场机制设计��������������������������������17 3�1现货市场机制设计�������������������������������������������������������������������������17 3.1.1现货市场在促进新能源消纳方面的作用17 3.1.2西北地区现有现货市场的建设情况18 3.1.3区域现货市场两阶段建设路线18 3.1.4市场监管机制及配套措施21 3.1.5小结与建议21 3�2辅助服务市场机制设计������������������������������������������������������������������22 3.2.1辅助服务市场在促进新能源消纳方面的作用22 3.2.2西北地区辅助服务市场建设情况22 3.2.3辅助服务市场两阶段建设路线22 3.2.4辅助服务市场评价体系24 3.2.5小结与建议25 3�3容量市场机制设计�������������������������������������������������������������������������26 3.3.1容量市场在促进新能源消纳方面的作用26 3.3.2西北地区容量市场建设情况26 3.3.3“可靠性+灵活性”双轨运行制容量市场建设路线27 3.3.4小结与建议29 4�建设全方位、多层次的电力市场�������������������������������������������������31 4�1加快完善“全国-区域-省级”电力市场衔接方式���������������������������31 4�2发展现货电能量市场与辅助服务市场联合出清���������������������������������32 4�3丰富电力市场主体的多样性�����������������������������������������������������������33 5�研究发现与政策建议�����������������������������������������������������������������35 5�1研究发现��������������������������������������������������������������������������������������35 5�2政策建议�������������������������������������������������������������������������������������36 参考文献��������������������������������������������������������������������������������������38 执行摘要 截止2021年底,西北电网新能源装机1.43亿千瓦,占总装机的42%[1],新能源发电量2276.2亿千瓦时,占全年总发电量的21.18%[2],装机与发电量均走在全国前列。随着“双碳”目标的提出,西北地区的风光等新能源占比将进一步提高:预计2025年,西北电网的新能源装机将达到2亿千瓦[3],占比将超过50%,电力系统先于社会面实现碳达峰目标;2030年西北新能源装机将超过3.5亿千瓦[4]。同时根据现有增速推测,西北地区新能源发电量占比预计将于2025年超过1/4,于2030年超过1/3,并于2045年达到50%,实现发电量占比“三步走”发展路径。根据国际能源署(IEA)提出的可变可再生能源发展阶段,目前西北地区已进入“需要更先进技术方案保障新能源消纳”的第四阶段,并预计于2025年进入“新能源出力超过需求”的第五阶段,于2045年进入“新能源导致月度甚至季度过剩与短缺”的第六阶段。西北区域电网的新能源优势与挑战将进一步体现并逐步放大,研究西北电网新能源消纳问题势在必行。 在各方的努力下,西北地区已实现了弃风弃光率的持续下降,取得了新能源消纳的阶段性胜利。根据全国新能源消纳监测预警中心分析,2021年西北地区弃风率为5.45%,弃光率为5.10%[5],相比2016年的33.34%与19.81%实现“五连降”[6]。随着新能源更 大规模的接入电网、渗透率的进一步增加,系统消纳新能源面对着巨大挑战。预计2022年将打破2016年以来西北地区新能源利用率“五连升”的情况。预计2022年新能源利用率为92.5%,与2021年相比下降2.12%。新能源项目集中度增大,西部和北部部分地区消纳压力持续增大。 西北地区新能源的发展实践,其本质就是探索以新能源为主体的新型电力系统市场机制发展路径。因此,对西北新能源发展实践进行总结分析,将给我国其他地区和全国层面的新能源发展提供重要参考。自2018年以来,课题组聚焦西北地区的电力现货市场、辅助服务市场和新能源消纳的市场机制,先后开展了“西北区域电力现货市场及监管机制研究”、“适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场研究”和“‘双碳’背景下西北电网新能源消纳的市场化机制研究”,逐渐形成了建设全方位、多层次市场机制,支撑西北新能源高比例发展的基本设想。 一、研究发现 (1)西北新能源装机比例较大,系统同时面临保供与消纳压力 西北新能源装机预计在2022年达到1.8亿千瓦,装机比例达到47%,超过火电成为全国首个新能源装机第一大电源的电力系统[7]。在高比例新能源接入的背景下,系统同时面临腰荷时段的消纳与晚高峰的保供压力。考虑到系统保供的要求,系统运行的首要策略为保证高峰负荷需求。新能源消纳同时面对断面受阻与调峰受阻的挑战,系统消纳新能源的能力不足。系统调峰能力远小于实际需求,午间弃电比例逐年增加。 (2)西北地区市场主体组成形式复杂,亟待通过市场手段厘清运行关系 西北地区具有较多的市场主体,既有新能源机组、火电机组等传统电力系统中的市场主体;又有诸如独立储能、需求侧响应、整县光伏等新兴市场主体;还有自备电厂、电厂自备储能等市场主体地位尚不明确的市场参与形式;市场主体构成呈现多元化、复杂化的趋势,各类市场主体利益错综交织,“搭便车”现象明显,为电力市场的有序健康发展带来巨大挑战。 (3)“大送端”电网特性日益凸显,外送对消纳的影响越发重要 截至2021年底,西北电网已投运11条直流线路,直流总外送容量达到7000万千瓦[8],最大外送功率超过4000万千瓦[9],跨区外送电量相当于全网用电需求的37%,西北电网 作为大送端的特性日益凸显,并在全国电力资源配置中起到越发重要的作用。直流外送成为扩大电量平衡范围、促进新能源深度消纳的主要手段,外送交易的发展对西北地区的新能源消纳起到了越发关键的作用。 二、政策建议 (1)建议分阶段完善西北电力市场架构 以促进新能源消纳和资源优化配置为核心,建立全时间尺度、全市场形式的市场机制。拓展现有的以电能量市场为主,辅助服务市场为辅的单一市场模式。首先针对电力市场基础与核心的现货电能量市场,提出采用两阶段的市场发展路线;其次针对与现货市场具有极强相关性的辅助服务市场,提出了以现货市场发展为基点与参照的两阶段发展路径;最后通过容量市场政策提供现货与辅助服务市场的市场资源保障,从而充分形成市场合力,形成面向新型电力系统的电力市场机制。通过市场之间的配合充分发挥新能源消纳能力,形