2024关于新能源参与市场的有关思考报告

国网 能源研究 关于新能源参与市场的有关思考 范孟华 国网能源研究院有限公司 2024年5月10日 国家电网 目录 01国外新能源参与电力市场概况 02我国新能源参与市场现状及挑战分析 03新能源参与市场机制和关键问题思考 CONTENTS 国外新能源参与电力市场的典型模式 国外新能源装机较高的国家中，新能源普遍参与电力市场，以市场方式消纳。不同国家由于新能源发电成本、市场模式等情况有别，新能源消纳方式也不同，主要的方式有以下几种： 01固定上网电价模式 该模式下，新能源发电以政府规定的固定电价上网，不参与竞价交易，电网企业按照法律规定的新能源优先收购政策，以固定电价收购新能源发电。此模式操作简单、实施效果好，适用于新能源发展初期。但随看新能源发电规模增加，电网消纳新能源的压力将大大增加， 新能源价格（补贴）机制固定上网电价 政府直接明确规定各类可再生能源发电的价格，电网企业按照政府定 特点价收购可再生能源电量，由此增加的额外购电成本支出，由国家补贴 或计入用户销售电价。 与市场的关系实行固定上网电价的新能源不参与电力市场 国家 日本（2022年前）、德国（2012年以前） 芬兰、意大利、葡萄牙等国部分小容量可再生能源发电机组 国外新能源参与电力市场的典型模式 02有溢价补贴的新能源直接参与电力市场 随着新能源发展规模的快速增加，一些国家的新能源政策逐步转为对新能源提供溢价补贴方式，推动新能源参与市场交易。该模式下，新能源发电直接参与电力市场，在市场价格基础上获得一部分额外的补贴，且承担类似于常规电源的电力系统平衡义务。 有溢价补贴的新能源直接参与电力市场模式，是新能源发电从全额收购逐步转为完全竞价上网的一种过渡方式，适用于新能源发电已达较大规模，发电成本已经显著下降，但在市场中仍相对弱势的阶段。 机制 新能源价格（补贴）溢价机制 特点 政府在以常规电力市场电价加增上一定额度的奖励电价（溢价），作为可 再生能源发电实际获得的电价；溢价为可变或者固定的。 与市场的关系新能源带看溢价补贴参与电力市场 国家德国（2012年以后）、西班牙、丹麦、荷兰、日本（2022年起）等国 国外新能源参与电力市场的典型模式 03差价合约模式参与电力市场 差价合约（ContractForDifferenceCFD）实质是将市场参与者的一部分利益通过金融合同的 方式予以保障，合约双方可以事先协商合约电价及电量，最终以现货市场电价与合约价的差值作结 算。差价合约可在激励对绿色能源持续投资的同时，通过引入市场竞争机制，避免消费者支付过高 的能源成本。 差价合约可包括政府授权差价合约和市场化差价合约两大类。其中政府授权差价合约一般采用 由政府（或其指定机构）作为对手方与发电侧签订长期合约的方式实现成本补偿、解决市场中的一 些公平性、政策性的问题；市场化差价合约可以作为市场主体的风险规避工具，解决价格波动等对 市场主体造成的风险。 机制 新能源价格（补贴）差价合约机制 特点 差价合约是一种提前确定收益的金融工具，合约双方可以事先协商合约电 价及电量，最终以现货市场电价与合约价的差值作结算。 与市场的关系新能源参与电力市场的同时获得一部分收益保障 国家英国（2014年）、新加坡等国 国外新能源参与电力市场的典型模式 14无补贴的新能源直接参与电力市场 该模式下，新能源发电直接参与电力市场，且承担类似于常规电源的电力系统平衡义务没有额外的补贴。以美国为例，美国大部分州在可再生能源配额制的激励下，采用新能源 完全自由参与市场模式。 新能源价格无补贴的新能源直接参与电力市 制 （补贴）机可再生能源配额制场模式，消除了新能源发电的“特殊 政府以法规的形式规定可再生能源发电的性”回归其作为能源商品的“普遍 市场份额，电力供应商完成配额（配额）性”，有利于激励新能源发电根据市 场供需情况调整自身出力，减轻系统 特点证书）并建立相应的交易制度，使得配 额或证书可以在能源企业之间进行买卖 价格由市场决定。运行压力，同时创造公平公正的市场 与市场的关配额制下新能源参与电力市场环境，适用于新能源发电已经具有较 系强市场竞争力的情况，代表未来新能 国家美国、澳大利亚、挪威、瑞典源参与电力市场的发展方向 国外新能源参与电力市场的配套机制 在新能源价格（补贴）机制基础上，典型国家电力市场大都建立了适应新能源参与的电力市场配套机制及激励政策，主要包含新能源出力偏差惩罚机制 、长期购电协议、辅助服务激励机制、常规机组投 资保障机制等。 新能源出力偏差惩罚机制 长期购电协议 辅助服务激励机制 常规机组投资保障机制 国外新能源参与电力市场的配套机制 01新能源出力偏差惩罚机制 国外电力市场中新能源出力偏差惩罚较常规发电机组有所宽松，鼓励新能源参与电力市 场交易。 美国得州电力市场：对常规机组而言，其出北欧电力市场：参与市场竞价的风电企业力超出考虑辅助服务调用的基点指令值5%或需要预测各自的出力，预测误差将导致不5MW(取二者中较小值)时，将受到偏差处罚平衡量，风电企业将为此受到惩罚。在平 ，考虑到风电可控性差和市场对风电的接纳衡市场中，若不平衡量与系统不平衡量相 程度，ERCOT对风电场的基点指令偏差处罚反，则风电企业免受惩罚，按照日前现货标准要宽松一些，只在弃风状态下风电场出市场价格结算。若不平衡量与系统不平衡力高于基点指令值10%以上时才予以处罚。量相同则企业接受惩罚1按平衡市场出 清价格结算。 国外新能源参与电力市场的配套机制 02长期购电协议 在国外电力市场中，新能源发电方可与采购方提前签订合同期限长达10～20年的长期购电协议 （PPA），以锁定自身长期发展所需的远期收益；同时，发电方还可通过PPA协议获得融资支持。 由于PPA交易方式的环境属性清晰，且能够对可再生能源发电产生更加直接的激励，近年来在国际上的认可度快速提升。2023年，欧洲PPA协议从交易电量到成交笔数均大幅增长，成交电量5年 来年复合增长率达37% 口混合型购电协议：可再生能源企业在投资组合中引入 企业电力公司未知/其他年复合增长率储能。2023年6月，英国签署了第一份太阳能与储能混合PPA协议，合约包含55MW的太阳能光伏项目和40MW/80MWh的电池储能资产 口多买方购电协议：也称为聚合购电协议，指在同一框 架协议下向多个承购方售电的合同。此类交易2016年便 其备维形，但由于依赖多买方间的良好信誉及违约风险 的公平分摊问题，并未成为主流。2023年，丹麦和西班 近年欧盟PPA合同交易量（GW）牙的多买方购电协议数量创下历史新高。 国外新能源参与电力市场的配套机制 03辅助服务激励机制 国外通过建立调峰、调频等辅助服务的激励机制，充分调动灵活性资源潜力 爱尔兰：在电力供应过乘剩时，如果风电机组减少美国：在新能源发电占比较高的三个RTO/ISO 系统出力，风电机组将通过电力市场获得奖励。（CAISO、SPP和MISO）经营区域引入爬坡产 风电机组获得的减出力奖励，能100%覆盖该机品。2023年，CA/SO（加州）提出爬坡产品不 组在电力市场的获利。受传输约束相关限制，旨在提升爬坡产品的交付能力。为应对新能源间歇性特性导致的净负 荷不确定性，SPP（西南部）推出不确定性备用产品，旨在通过在更长时间尺度扩大系统灵活调节能力；ISO-NE（新英格兰）提出引入“日 前能源不平衡备用”产品。 国外新能源参与电力市场的配套机制 14常规机组投资保障机制 国外通过建立容量市场、采用稀缺电价机制等为常规机组建立合理的投资保障机制。调动各类型电源，尤其是灵活性较高的电源投资的积极性，保障电力系统长期的安全可靠运行。 保障机制优点缺点代表国家 稀缺定价机制 机制设计简单，能充分调动用户侧冲击电力价格稳定性，投资激励可靠性不足美国德州澳大利亚等 需求响应的积极性。对监管体系的要求较高 战略备用瑞典芬兰、挪威等 增加对峰荷机组的投资激励：中标不利于淘汰落后低效机组：不能给常规电源机组受调度的完全控制，有利于保的投资行为起到正向引导作用：难以确定合障电力可靠供应：延缓部分老旧或理的备用支付价格，造成不合理或不公平现 低效机组报废。象。 依赖于政府有关部门的管理，市场化手段应 对每台机组的运行情兄进行监管，成本较高 容量补偿机制效果显著，易于实现，改革风险小用不足：为防止机组虚报容量可用性，需要 智利阿根廷、西班牙等 保障长期容量可靠性。 容量市场机制市场竞争方式形成价格，可以有效对市场基础条件要求较高。美国PJM英国法国等 新能源发展对电力市场的影响 01负电价频繁发生、价格波动性加大 2023年欧洲统一电力市场累计出现了6470个负电价时 段，较2022年同比提高了12倍，创2017年以来的最高值。 50个价区中27个价区的负电价时段都出现明显增长。伴随着 一次能源供应紧张，负电价与高电价并存，市场主体面临较 大的价格波动风险。 负电价反映出的问题： 一是供过于求。 二是场外补贴影响市场价格。叠加政府场外补贴后，新能2023年欧洲各价区负电价时段情况 源企业的实际结算收益可能为正，能够盈利运行。 三是市场灵活性不足。没有足够的电源愿意降低发电出力 ；灵活调节电源不足，没有足够的电源能够在短时间降低出 力；灵活负荷不够普遍/没利用起来。 欧盟日前现货价格波动情况 新能源发展对电力市场的影响 02平衡成本和难度增加 以英国为例，受可再生能源出力波动、电网阻英国的平衡服务主要包括三大类，分塞等因素影响，2021年英国电力系统平衡成本达到别是辅助服务、平衡机制和预先购买（26.5亿英镑（合35.9亿美元）相比2020年增长了ForwardTrading)。 48%。 600.00预先购买，1% 辅助服务，12%0.1亿英榜 500.000.6亿英榜 400.00 300.00 200.00 平衡服务费用/百万英 100.00平衡机制，87% 4.7亿英镑 0.00 1月2月3月4月5月6月7月8月610月12月■平衡机制辅助服务预先购买 负备用 ■能量平衡运行备用■短期运行备用■系统约束保障 ■快速备用■频率响应■其他备用 ■无功补偿 ■黑启动■其他 2021年11月英国平衡服务成本构成 新能源发展对电力市场的影响 02平衡成本和难度增加 日本：成立全国平衡市场。长期以来，日本平衡资源仅在区域内部流动，跨区支援不足。福岛核事 故后，日本一直着力于加强区域间的电力交易和物理联系。经过长时间的计划，2021年4月全国平衡市 场成立。十大电力公司各自的TSO将首次跨区共享平衡资源。市场由输配电网协会组织，由十大电力公 司共同成立，并从2021年4月起独立运作。据日本政府测算，全国平衡市场启动后共节省了30%左右的 平衡费用。 一次调节 二次调节 二次调节 三次调节@ 三次调节② 英文缩写FCR S-FRR FRR RR (RR-FIT) 调度指令自动 LFC指令 EDC指令 EDC指令 在线指令 线路要求专线 专线 专线 专线 专线/简易系统 响应时间10秒内 5分内 5分内 15分内 45分内 持续时间5分以上 30分以上 30分以上 3小时 3小时 最低投标量5MW 5MW 5MW 5MW 5MW/1MW 最小投标单位 1kW 1kW 1k 1kW 1kW 上调下调 上调/下调 上调/下调 上调/下调 上调/下调 上调/下调 跨交易节省的惠用 140 120 巍100 20 （假设） 区域内交易（实际） 4/15/1:6/17/18/19/110/111/112/11/12/13/1 图：平衡服务跨区交易节省费用测算 新能源发展对电力市场的影响 02平衡成本和难度增加 德国，北欧等引入具备一定自平衡能力的平衡责任 主体，缓解系统调节压力。平衡责任单元是一个虚拟的 应对实时平衡问题的措施：平衡市场 机组/可控负荷在平衡市场报价，调度机构按照报价由低到高原则依 市场基本单元，通过不断在电力交易所进行交易来减少次调用，根据被调用