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我国电力市场化改革和能源低碳转型的关系

北极星售电网  来源:能源研究俱乐部  作者:苑 舜  2020/4/20 8:31:02  我要投稿  

北极星售电网讯:随着温室效应影响的日益加剧,应对全球气候变化,实现清洁、低碳发展已经成为了人类社会共同的努力目标之一。2009年的哥本哈根会议上,中国政府郑重承诺:到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。2015年通过的《巴黎协定》为2020年后全球应对气候变化行动作出安排,提出了把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度以内目标(力争1.5摄氏度)。我国进一步承诺:中国碳排放要在2030年左右达到峰值并争取尽早达峰,2030年单位国内生产总值碳排放比2005年下降60%~65%。

(来源:微信公众号”能源研究俱乐部“ ID:nyqbyj 作者:苑 舜国家能源局东北监管局党组书记、局长)

习近平总书记在2014年6月13日中央财经领导小组会议上,创造性提出了推动能源生产和消费革命的理念:推动能源消费革命,抑制不合理能源消费;推动能源供给革命,建立多元供应体系;推动能源技术革命,带动产业升级;推动能源体制革命,打通能源发展快车道;全方位加强国际合作,实现开放条件下能源安全。习近平总书记关于能源安全新战略的重要论述,着眼统筹推进“五位一体”总体布局,明确了新时代我国能源清洁低碳发展方向。

根据国际能源署(IEA)公布数据,全球电力行业(含热力)碳排放总量占比全球碳排放总量超过40%。因此,能源电力行业的低碳转型是实现全球碳减排目标的关键环节。我国电力行业受自然资源禀赋约束,长期以来以煤电等化石燃料机组为主要电源。截至2019年底,我国火电装机容量119055万千瓦,占比59.2%;2019年,火电发电量5.05万亿千瓦时,占总用电量的68.9%。除了上述直接排放,目前正在全球范围内兴起的“再电气化”浪潮更让电力系统在能量输送环节和终端用能环节的脱碳减排任务中发挥更大的作用。例如,电力输送可以有效减少煤炭、油气输送环节的碳排放;电动汽车的推广应用可以降低交通领域的碳排放;工商业供热和消费设备及电器的电气化,可以大幅降低终端用能的碳减排。但是这些碳减排目标的实现,不仅依赖于“再电气化”的实现,更依赖于电力行业在电能供给端的低碳转型。

自上世纪80年代以来,全球多个国家都进行了电力市场化改革。通过一系列电力市场化交易体系和电力系统运行机制的改革,不仅实现了通过市场价格信号实现电力资源的优化配置,也通过市场手段促进了电力系统运行灵活性的提升,促进了以风电、光伏为代表的低碳电源的消纳。电力行业的市场化改革,不仅推动了用电价格信号的市场化,为用电侧的“再电气化”创造了便利条件和激励信号,还有利于发电运行灵活性的增强,从供给端做到低碳转型。2015年3月15日,《中共中央 国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》出台,标志着我国新一轮电力市场化改革的启动。本轮改革旗帜鲜明地提出“加快构建有效竞争的市场结构和市场体系,形成主要由市场决定能源价格的机制”的市场化改革方向,同时将控制能源消费总量、提高能源利用效率、促进节能环保作为重要改革目标。因此,如何通过推进我国电力市场化改革,促进我国能源生产和消费的低碳化转型,已经成为我国能源领域重大课题。

一、我国电力市场化改革和能源低碳转型的关系

1.电力市场的内涵

从学术理论研究的角度出发,电力市场化交易涉及电气工程、运筹学、微观经济学等多个学科门类。就其本质而言,电力市场基于微观经济学理论,在市场供求变化的基础上,通过竞争的方式引起各类电力商品的价格波动,来引导资源向更加有效、更加合理的方向流动,实现整个电力行业的优化配置。就电力市场内涵而言,电力市场的本质是将电力生产、传输、配送、销售等环节纳入整个社会资源的优化配置链条当中,通过市场手段实现电力行业乃至整个能源行业的效率的提升。

就具体内涵而言,电力市场化交易从时间尺度上可以划分为中长期交易(多年、年、月、周等)和现货交易(日前、日内、实时等)。市场成员通过中长期交易锁定交易价格、规避不确定性风险;电力系统运营机构则主要通过现货市场来实现电力运行的实时平衡和安全运行,并且将不同时段的供需情况通过现货交易价格反映到市场当中。一般而言,中长期交易往往通过双边协商或者连续滚动交易等方式进行;现货交易往往通过双侧/单侧拍卖机制完成。上世纪美国麻省理工学院 Schweppe 等学者提出节点电价理论,很好的将电力系统物理运行和电力现货交易结合起来,实现了现货电力市场出清和电力系统日前机组组合、实时经济调度的融合。目前美国7个电力市场均是建立于这套理论之上。上世纪英国、欧洲一系列学者则更偏重于反映电力的一般商品属性,英国、北欧等电力市场均建立于这一思路之上。

除了电能量交易之外,电力市场化交易还包含了辅助服务、金融输电权、可用装机容量等其他交易品种。辅助服务一般是指为了维护电力系统安全稳定运行,发电侧和用电侧提供的非电能量交易,其中包括了调频、备用等。可用装机容量一般是为了保障电力系统供给的长期充裕性,市场成员提供的装机容量保证。金融输电权等金融衍生品,则是为了市场成员风险规避等目的所提供的衍生于电能量市场之外的交易。将这些面向不同标的物的市场化交易综合起来,构成了现代的电力市场化交易体系。

2.电力市场化交易与能源行业低碳转型的联系

电力市场在能源低碳转型中扮演着两类重要角色:一是通过市场化交易,促进电力系统运行灵活性的提升,为风、光、水等低碳电源创造更大的消纳空间,从供给源头上实现低碳化转型;二是通过合理的市场价格信号,在工业、交通、居民等诸多能源消费领域实现电能替代和能效提升,从能源消费侧实现“再电气化”进程的加速,从终端消费侧实现以低碳电能替代高碳排放的传统能源。

就能源供给侧而言,电力市场化改革的推进可以使电力系统运营机构(主要是电力调度机构)有更多的资源和能力来灵活调节电力系统。就传统而言,我国乃至全球出现的弃风弃光等现象,很多是由于电力系统灵活调节能力不足所导致。例如,过去几年我国“三北”地区,特别是东北地区出现调峰能力不足,冬季供暖期夜间用电低谷时段出现了风电消纳能力严重不足的现象,这也导致了大量清洁风力发电潜能被浪费。通过推进深度调峰、启停调峰等电力辅助服务市场化改革,东北地区电力系统灵活性得到了很大提升,为风、光、核电等清洁低碳能源(以下简称“清洁能源”)消纳提供了空间,并大幅度改善了低碳电源的消纳水平,为电能供给侧的脱碳降碳作出了十分明显的贡献。

就能源消费侧而言,电力市场化的推进不仅可以实现传统电力负荷的能效改进,还可以借助电能替代等手段,实现终端能源利用的脱碳降碳。通过推进电力市场化改革,更精细、合理的电价信号可以传递给终端电力用户,用户可以基于电价信号更为合理地规划自己的用电行为,例如参与基于分时电价削峰填谷,继而提升整个电力系统的运行效率。另外,更为精细、合理的电价信号,有利于更多终端用能向电力转化。例如,供暖期夜间风电大发时段电力现货价格很可能会较低,可以帮助更多的居民供暖转为电供暖;丰水期的低电价配合电制氢等手段,可以推动交通运输环节的清洁化、低碳化;不同地理位置的电价差异,可以推动数据中心更合理地分配工作负荷。这些基于电力市场化改革的电价信号一旦能够传递到能源消费侧,就可以帮助终端用能环节实现脱碳降碳。但值得注意的是,终端用能环境的脱碳降碳,很大程度还要依赖于电能供给的低碳,特别是水、风、光、核等清洁电源占比的提升。

二、我国电力市场化改革促进能源低碳转型面临的问题

近年来,我国清洁能源发展步伐加快,水电装机持续增加,风电、光伏发电新增装机量双双位列世界第一。但是随着可再生能源的快速发展,弃水、弃风、弃光问题开始出现,虽然近阶段有所改善,但在局部地区仍呈现出不少困难。各地出现的清洁能源消纳困难局面,直接原因是由于风电、光伏发电等自身具有间歇性、波动性的新特点,局部地区输电通道不足,全国电力需求增速下降等,但深层次原因还在于我国大部分地区电力系统运行灵活性不足、清洁能源开发与市场需求不匹配、输电通道规划不合理、配套消纳机制不健全、市场机制不健全等问题。从长期来看,这些问题将成为我国进一步推动清洁能源开发利用和能源低碳转型的重大挑战。从能源消费侧看,电力终端价格还未实现真正的市场调节,用能终端灵活定价机制不完善,缺乏对“再电气化”的支持,缺乏对用户在脱碳降碳用能方面的价格引导机制。通过对我国促进清洁能源消纳政策和市场机制的梳理,以及对我国清洁能源消纳现状的分析,我国电力市场化改革在促进低碳转型方面所面临的主要问题和挑战可总结如下:

1.缺乏激励系统灵活性资源的市场交易机制

目前我国电源结构中火电机组占比高,灵活性电源本身占比较小,由于长期缺乏对提供灵活性服务电源的市场激励机制,系统灵活调节能力、调节意愿都严重不足,亟需一种能有效激励系统灵活性资源的机制。但火电作为“三北”新能源富集地区最主要、最基础的灵活性资源,在传统管理体制下,却没有太大动力主动提供调峰服务。传统上,对火电机组提供的调峰服务补偿,一直采用政府统一定补偿价格、电力调度机构按需调用的模式,这种模式激励效果有限,因为一是补偿标准一刀切,难以准确反映调峰在系统不同运行态势下的真实价值;二是定价无参考,政府与发电企业信息不对称情况下容易造成欠补偿或过补偿,大多数情况下火电机组回收的补偿费用难以弥补其少发电的机会成本;三是调度机构难以及时、全面掌握机组运行状态和供热情况,无明确原则的调用火电调峰资源可能造成机组不经济运行或影响供热质量。

2.涉及清洁能源的电力规划缺乏价格信号引导

我国风电、光伏发电等新能源装机主要集中在“三北”地区,在新能源大发展时期其规划建设往往更多考虑风、光等自然资源禀赋情况,较少考虑投资效益和电力送出问题,不少地区出现过风电长期大量弃风、新的风电场还在不断建设上马的情况。受经济发展水平影响,“三北”地区负荷需求小,增长乏力,因此清洁能源往往需要通过输电通道跨省区消纳。由于缺乏市场交易价格等信号的引导,我国目前消纳清洁能源的输电通道规划和建设缺乏系统性优化,特别是缺乏与低碳电源规划的协同。由于风、光等新能源发电出力具有随机性、波动性的特点,其可信容量较低,外送通道的建设需要考虑经济性,如果按照清洁能源装机容量配套建设输电通道,则会造成电网资源的严重浪费,增加输配电费用;而按照清洁能源保障出力建设输电线路,则会造成清洁能源资源丰沛时期出现严重的窝电现象,且不利于清洁能源电站的扩展。

3.跨省区消纳清洁能源的机制不完善

在当前用电增速放缓、产能过剩的情况下,出于对本省发电企业利益保护,各省消纳包括清洁能源在内的外省电力的意愿普遍不强,省间壁垒逐渐显现。受限于省间壁垒,调度只能采取有限的手段,通过跨省互济支援等措施来最大限度消纳清洁能源,而且跨省区消纳可再生能源的经济性也无法评价。

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