引导电力市场走向快速脱碳（英）

引导电力市场快速脱碳 国际能源署 IEA全面审查 能源问题，包括石油、天然气和煤炭供需、可再生能源技术 、电力市场、能源效率、能源获取、需求侧管理等等。通过其工作，IEA倡导将提高其能源可靠性、可负担性和可持续性的政策。 31成员国， 11协会国家及其他地区。 请注意，本出版物受到限制其使用和分发的特定限制。条款和条件可在www.iea.org/t&c/上在线获取 本出版物和此处包含的任何地图均不影响任何领土的地位或主权，不影响国际边界和边界的划定以及任何领土、城市或地区的名称。 资料来源：国际能源署。版权所有。国际能源署网站：www.iea.org 国际能源署成员国： 澳大利亚奥地利比利时加拿大 捷克共和国丹麦爱沙尼亚 芬兰法国德国希腊匈牙利爱尔兰意大利日本韩国立陶宛 卢森堡墨西哥荷兰新西兰挪威波兰葡萄牙 斯洛伐克共和国西班牙 瑞典瑞士土耳其共和国英国美国 欧盟委员会也参与了 IEA的工作 IEA协会国家： 阿根廷巴西中国埃及印度印度尼西亚摩洛哥新加坡 南非泰国乌克兰 国际能源署。版权所有。 抽象的 到2050年实现净零排放将需要显着减少电力部门的排放，其中大约一半来自目前已开放电力市场的系统。为了支持电力系统的快速脱碳，这些市场的设计需要不断发展，以确保它们最大限度地利用现有和新的低碳技术提供的价值。当政策制定者设计电力市场时，他们需要考虑市场所有部分之间的相互作用，包括批发、零售和容量市场。同时，必须确保与低碳投资框架和其他脱碳政策的协同作用。 本报告根据全球电力市场的证据确定了设计市场不同部分的关键原则，并提供了可操作的指导方针，以帮助政策制定者将脱碳承诺与行动相匹配。报告以短期批发市场作为产生有效价格信号的起点，系统地考虑了电力市场的不同部分，整合分布式资源和存储等技术的观点，以及设计过程如何与其他脱碳政策和系统相适应规划。从该分析中得出的原则为政策制定者提供了新技术和低碳转型背景下的市场设计工具。 磷年龄|页 国际能源署。版权所有。 致谢 该报告是在可再生能源整合和安全电力(RISE)部门负责人CésarAlejandroHernándezAlva的指导下进行的。IEA能源市场与安全(EMS)主任KeisukeSadamori提供了专家意见和高级指导。该报告由PabloHevia-Koch领导和协调。 主要作者是PabloHevia-Koch、KeithEverhart、EnriqueGutiérrez、JuliaGuyon、LuisLopez和JacquesWarichet。ZoeHungerford为本报告做出了宝贵贡献。 PaoloFrankl、PeterFraser、SylviaBeyer、PaulineHenriot、StefanLorenczik和VidaRozite提供了宝贵的意见和建议。 作者还要感谢MarilynSmith巧妙地编辑了手稿以及IEA通信和数字办公室， 我们还要感谢外部审稿人，包括： 美国DougArent国家可再生能源实验室 ManuelBaritaud欧洲投资银行诺曼湾WillkieFarr&Gallagher马库斯·贝克尔通用电气 丽娜·博勒·泽勒·维斯塔斯罗曼卡帕尔迪导游 RebeccaCollyer欧洲气候基金会EnriqueDeLasMorenasMoneoEnelLaurensDeVries代尔夫特理工大学 磷年龄|页 国际能源署。版权所有。 菲利波·加多·奥雅纳CraigGlazerPJM互连迈克尔·格拉布UCL RenatoHaddadEmpresadePesquisaEnergética，巴西埃德温·海森ENTSO-E SommerHenrike极光能源研究迈克尔霍根监管援助项目VasilikiKlonariWindEurope 让·米歇尔·格拉尚欧洲大学研究所 SumieNakayamaJ-POWERMagnusOlofsson瑞典能源研究所 MichaelPaunescu加拿大自然资源部 ChristophRiechmann前沿经济学FereidoonSioshansiMenlo能源经济学伊丽莎白拉罗斯通用电气 ChristianNabe导览室 为本研究做出贡献的个人和组织对其包含的任何意见或判断概不负责。所有错误和遗漏均由 IEA承担。 磷年龄| 国际能源署。版权所有。 目录 执行摘要8 第1章优化批发市场18 短期批发市场通过价格信号揭示资源的系统价值18 市场设计必须平衡规划和适应性20 设计市场以从低碳技术中获取价值24 最终建议32 第2章.加速脱碳的市场工具33 利用批发市场和支持政策是加速脱碳的关键33 碳定价是评估低碳技术的关键34 VRE支持计划需要鼓励长期确定性和系统集成37 脱碳工具应鼓励对电力进行最高价值投资系统39 长期拍卖提供了收入确定性，并允许发电商披露所需的支持水平41 技术特定和中性机制在成本方面产生不同的结果和创新42 基于市场的机制可以更好地了解技术带来的最大影响对系统的价值43 市场工具设计应反映政策目标44 调整市场工具对于确保对低碳可调度的投资至关重要技术45 最终建议46 第三章分布式能源48 DER重塑电力市场的结构和运作48 快速分布式能源部署导致向配电网的转变49 获取DER服务为电网带来的价值51针对DER优化市场设计的建议55最终建议61 第4章。脱碳电力系统中的存储63 利用存储进行脱碳63 存储价值和部署趋势64 具有成本效益的存储部署的市场设计67 最终建议74 第5章充分性机制76 确保系统安全76 解决缺钱问题的方法79 最终建议88 磷年龄|页 国际能源署。版权所有。 第六章零售市场监管89 在鼓励创新的同时保护消费者89 为什么电是独一无二的90 时变费率可以降低费用并提高系统效率91 但零售市场也应保护消费者92 最近的事件促使人们重新思考许多国家的零售市场政策94 当极端价格转嫁到消费者账单上时95 最终建议96 第7章电力系统规划97 规划创造了市场运作的框架97 规划为市场和政策指明道路98 不断变化的环境正在挑战传统的规划方法100 ……但是一些好的做法正在出现101 最终建议112 磷年龄|页 执行摘要 电力在到2050年实现净零排放方面发挥着至关重要的作用 电力部门已发展成为最重要的能源之一。2020年，全球电力需求为23230TWh，占最终能源消耗总量的20%，其发电量产生了与能源相关的CO总量的40%2全球排放，使其成为此类排放的最大单一来源。 到2050年，随着目前依赖化石燃料的行业实现电气化，预计需求将增加一倍以上，达到60 000TWh。鉴于既定的全球气候变化目标，电力部门脱碳是到2050年实现净零排放的核心。 在IEA的2050年净零排放情景中，到2030年代，发达经济体的发电排放量（总量）降至零 ，新兴市场和发展中经济体将在2040年左右实现这一目标。要实现这一情景，需要加快全球脱碳进程。部门。 二氧化碳总量2每个部门的排放量，净零排放情景，2010-2050 GtCO₂ 15 10 5 0 -5 20102020203020402050 电力建筑交通其他 资料来源：IEA(2021)，到2050年净零。 国际能源署。版权所有。 国际能源署。版权所有。 磷年龄|页 国际能源署。版权所有。 可再生能源发电的扩大预计将对电力脱碳做出最大贡献，到2030年，这些能源的产量几乎翻了三倍，到2050年增长了八倍——主要是由于太阳能光伏(PV)等可变可再生能源(VRE)的大量部署和风。其他低碳发电（如核能和氢能）和提供灵活性的技术（如电池存储系统和需求响应）也将在实现净零排放的道路上发挥主导作用。 电力市场是该行业脱碳的核心 目前，全球约50%的电力来自依赖自由市场的电力系统；一旦中华人民共和国（以下简称“中国”）完成实施电力市场，这一比例将增加到约76%。因此，必须在短期和中期内在依赖电力市场以最小化运营成本并在不同程度上吸引投资的系统中刺激大部分加速脱碳。 2022年全球电力市场状况 国际能源署。版权所有。 磷年龄| 国际能源署。版权所有。 在实施旨在匹配净零目标的政策（包括有效的投资框架、碳定价和其他脱碳工具）的指导和补充下，市场力量可以支持电力部门的脱碳。 与任何其他市场一样，只有当所有参与者都对其行为产生的所有成本和收益负责时，才能实现社会最优均衡。这是市场可以提供价格信号的机制，这些价格信号作为激励（或抑制）来指导市场参与者的决策。在脱碳的背景下，此类价格信号尚未最佳对齐。在世界上大多数电力系统中，无论是由电力市场协调还是由垂直整合的公用事业公司协调，CO造成的外部性2排放并未完全包含在电力部门成本中。 这产生了严重扭曲的价格信号，使碳密集型技术的投资和运营比应有的利润更高，并且没有正确认识低碳技术的价值。 市场设计需要能够适应不断变化的环境 在过去的几十年里，电力市场的自由化一直被用作一种机制，以确保资源根据需求进行有效调度，并从系统运营和投资的竞争中获得收益。自1982年在智利创建第一个自由化电力市场以来，市场设计不断发展和成熟。这并不意味着电力市场设计已经解决，或者任何解决方案本质上都可能是静态的。政策和技术的持续变化要求市场的设计适应新的环境。在电力部门脱碳的中短期加速背景下尤其如此。 系统服务的采购就是这种变化的一个例子。随着电力系统从化石燃料发电向更高份额的VRE过渡，确保系统安全运行将需要基于不同组件的不同配置。能源、灵活性、峰值容量和稳定性等基本服务必须通过使用所有可用技术来采购到足够的水平。反过来，所需的资产及其对系统的各自价值也会不断发展。例如，VRE可以提供大量清洁、低成本的能源，但对企业产能的贡献要小得多。相比之下，尽管没有提供净正能量贡献，但储能可以有助于提高灵活性和充足性 。 磷年龄| 国际能源署。版权所有。 高度脱碳情景下的电力系统服务，韩国宣布承诺情景，2020年和2035年 国际能源署。版权所有。 注：稳定性由系统惯性表示。 资料来源：IEA(2021)，改革韩国电力市场以实现净零。 经验表明如何改变电力市场设计以帮助脱碳 尽管没有完美的市场，但一些经验表明市场设计的主要要素可以使电力部门走上实现净零排放的轨道。 重新设计短期批发市场以整合大量VRE，并为现代技术提供灵活性的机会。 创建或重新设计投资框架和政策工具，以部署更多的低碳发电，并使新技术能够参与市场。 由于缺乏对温室气体(GHG)外部性造成的成本的认识，引入碳定价以纠正扭曲。在大多数系统中，与温室气体造成的实际社会成本估计值相比，这一信号仍然非常低。 加强充分性机制，为所有能够在系统陷入困境时提供能源的资源提供激励 本报告收集了来自世界各地电力市场的证据，以确定市场设计和投资框架方面的几项创新，为政策制定者提供即时可行的想法，以支持向灵活、脱碳和负担得起的电力部门过渡。它还提请注意与其他部门的脱碳协同作用的方法。这些经历代表 磷年龄| 国际能源署。版权所有。 一个或多个前面提到的基本要素的例子。无论是单独还是集体，它们都提供了强大的工具，有望使政策制定者能够将承诺与行动相匹配。 如果所有政府都加强其能源和气候政策以实现气候雄心，电力市场可以作为一种工具来大力支持脱碳途径，特别是在与更广泛的政策和法规组合协同作用时。 市场设计需要不断发展和修订，以保持到2050年实现净零排放。我们希望这里介绍的经验将成为电力系统快速脱碳的基石。 短期批发市场设计是建立有效价格信号的第一步 批发市场能够在不同时间尺度的市场参与者之间进行能源交易；因此，它们是成功的市场设计的基石。精心设计的短期批发市场是能够利用电力生产和消费竞争优势的基础，同时协同和支持该行业加速脱碳。 建立有效的价格信号可以激励市场参与者使其决策与系统的需求保持一致。总体目标是确保价格信号代表系统的现实，并奖励为