英國容量市場模式在中國的適用性分析

張粒子，唐成鵬

(華北電力大學電力市場研究所，北京市 102206)

英國容量市場模式在中國的適用性分析

張粒子，唐成鵬

(華北電力大學電力市場研究所，北京市 102206)

確保電力系統發電容量充裕性是電力市場建設需要解決的重要問題之一。文章詳細闡述了英國采用容量市場模式的背景、目的及其具體形式，然后對英國的容量市場模式在我國的利用進行了適用性分析，指出了該模式在我國實施的利弊、改革難度大小、可能出現的問題和需要注意的問題等，為我國的容量市場建設提供參考。

發電容量充裕性；容量市場；適用性分析

0 引 言

發電容量充裕是確保電力系統穩定和電力市場穩定的必要條件，是電力工業發展中需要解決的最重要的問題之一[1-2]。在處于電力市場化改革初始階段的我國，主要由電網公司的規劃部門負責制定發電計劃與輸電規劃，保障電力系統中長期發電容量的充裕性。在我國電力體制改革30年的進程中，由于體制的制約，金融危機的影響，電力負荷的快速變化，不盡合理的電源規劃，以及老電廠過早退出和新增容量的滯后性等原因，出現了發電容量充裕性呈周期性變化的情況。這種發電容量的大起大落不僅極大地影響了經濟發展，同時對社會的穩定產生了不利影響。因此，在我國進行新一輪電力市場化改革的過程中，如何建立有效的市場機制并設置適當的市場規則來引導足夠的和及時的發電投資，進而保證供電可靠性是至關重要的問題。

英國是進行電力市場化改革最早的國家之一，其電力市場化改革取得的效果較好，許多改革措施被很多國家研究效仿。文獻[3-5]詳細地介紹了英國容量市場的設計及其規則；文獻[6-7]介紹了容量市場需求曲線的制定及其參數；文獻[9]綜述了英國容量市場的設計，并以首次拍賣的結果對該市場設計進行了分析，提出了對中國電力市場建設的啟示；文獻[10]介紹了英國容量市場確定拍賣目標容量的建模方法。在適用性方面，文獻[11]介紹了容量費模式、單一能量市場模式、電力交易所模式、拍賣市場模式等4種保障發電容量充裕的主要模式，并分析了這4種模式在華東地區的適用性；文獻[12]在研究美國PJM(Pennsylvania—New Jersey—Maryland)容量市場模式的基礎上，結合華東電力市場的特點，提出了華東容量市場的建設意見。但是由于英國容量市場剛實施不久，對于該模式在中國的適用性分析還沒有學者進行過論述，并且文獻[13-15]在分析中、英電力體制實際情況后，認為中、英兩國在很多方面有相似之處，英國的很多改革措施值得我國借鑒。本文將對英國的容量市場機制在我國的適用性進行分析，以期對我國電力體制改革和容量市場的建設提供參考。

1 英國容量市場模式

英國的容量市場是作為自2011年7月開始的電力市場改革(electricity market reform，EMR)的一個重要組成部分而提出的。其背景是：(1)能源的更新換代，未來10年，隨著老舊的燃煤發電站和核電站的陸續關閉，整個英國的發電能力將減少1/4；(2)電力需求的大幅增長；(3)低碳發電容量的增加，低碳機組間歇性較強和調度靈活性較差的特點對系統的備用容量提出了較高要求；同時，低碳機組比例的提高和其極低的運行費用會使現有的化石能源發電機組的運行時間減少，其收益也更加不穩定，這就會導致很多非低碳機組過早地退出，可用容量減少，加劇了對備用容量的需求。英國能源氣候變化部(the Department of Energy & Climate Change,DECC)在2013年底頒布的《英國電力市場改革執行方案》中指出，希望通過建立容量市場，為容量提供穩定、持續性的新刺激，保證現有容量機組的盈利能力，維持投資者對新建容量機組的熱情，減少目前較高的容量儲備所帶來的資金流失。

英國容量市場是在現有的電能量市場外單獨設置的，其范圍包括英格蘭、威爾士和蘇格蘭，不包括北愛爾蘭。在這個容量市場中，除供應側外，需求側資源也參與其中。發電商可以同時參與電能量市場和容量市場，提供的發電量和容量都可獲得收益。

容量市場以拍賣形式進行，標的物為容量交付年系統所需的發電容量。對于任何一個容量交付年，拍賣提前4年舉行，包括一級市場和二級市場。英國容量市場的首次拍賣在2014年11月舉行，其容量交付日期為2018—2019年度，在此次拍賣中，有49.26 GW容量競拍成功，最終出清價格為19.4英鎊/(kW·a)[16]。

英國國家電網公司在政府授權下，作為實施容量市場的主體機構，對未來的電力需求做出評估，并組織容量拍賣。所交易的容量由國家電網公司代表供應商進行收購，可采用物理交易或金融性的容量期貨期權交易。

容量市場按操作階段可分為5個部分。

(1)總容量的確定。該部分的主要任務是制定容量需求曲線。需求曲線在每年的拍賣前由DECC確定。1)系統操作員(system operator,SO)對滿足系統長期可靠性標準(電力不足期望值LOLE≤3 h/a)所需的容量進行分析，并采用動態調度模型(the dynamic dispatch model,DDM)確定目標容量[10],經技術專家組審議通過后由國務大臣決定容量市場中進行拍賣的容量總額。2)基于DDM中的新聯合循環燃氣輪機(combined cycle gas turbine plants, CCGT)的最低報價設定Net-CONE(net cost of new entry)值(新建機組的凈成本，去除了其在能量市場和輔助服務市場的收益)。3)由Net-CONE值的1.5倍確定價格帽，同時設定目標容量容差值以降低市場風險(2015年拍賣中價格帽為75￡/kW，容差值為1.5 GW)。最終可以繪出容量需求曲線如圖 1所示。

圖1 英國容量市場需求曲線Fig.1 Demand curve of British capacity market

(2)資格和拍賣。容量市場是技術中立的，除了已經有差價合約，小規模發電的固定電價制度和可再生能源義務的容量，以及聯網容量外，所有現有的和新建的容量都有資格參加容量市場的拍賣，如大部分發電廠、儲能、需求側響應(demand side response,DSR)容量和可以提供長期減少電力需求(electricity demand reduction,EDR)的項目等。為了提高交易效率，一級市場采用荷蘭式拍賣，自價格帽起,以5英鎊為1輪，每輪價格遞減叫拍，達到最終滿足容量需求的容量提供者成為價格設定者，這一價格也就成為拍賣出清價格，每位競標成功的容量提供者均按此價格進行結算。

(3)二級市場。容量提供者可以在早于交付年1年的拍賣中，對他們的容量進行二次交易。并且，只要符合資格，之前未參與一級市場拍賣的容量提供者也可以參與到二級市場中。對容量提供者來說，二級市場是他們規避容量市場懲罰風險的重要工具；對電力系統來說，通過二級市場的交易和調整可以避免因新建電廠延誤、電廠檢修等造成的容量不足情形。

(4)容量交付。競標成功的容量提供者將在交付年得到相應的報酬，同時需要履行在交付年有需要時提供能量或減少電力需求的義務，以確保電力供應安全。否則就要面臨與停電損失相關的罰款。

(5)費用結算。英國將容量市場資金結算任務交

由Elexon公司負責。容量合同的費用將根據市場份額由供應商提供，經結算機構支付給容量提供者。如果容量提供者面臨罰款，罰款也會經結算機構交給供應商。

在容量市場中，SO的作用包括為容量拍賣提供咨詢、管理拍賣過程和發行容量協議等，并且，SO持有容量義務的資料庫，任何物理交易都需要SO的同意。英國國家天然氣與電力市場辦公室(the Office of Gas and Electricity Markets, OFGEM)負責管理容量市場規則，監管SO，并負責容量市場規則的執行。

為了確保容量市場資訊透明，英國政府將會公布每5年1次的容量交付計劃，其中包括：政府目標，關鍵的決策目標，容量目標說明，以及容量拍賣和容量合約制定等相關訊息。通過定期的資訊公開，有助于避免投資者因資訊不完全或不對稱而造成投資過度盲目或過度謹慎。此外，英國政府還通過修正輔助服務定價模式、減少尖峰用電需求、確保多元能源組合、發展燃氣發電和加大與歐盟國家的能源合作等配套措施，強化電力供應安全。

2 在中國的適用性分析

2.1 可靠性分析

英國容量市場有完善的法律支持和監管、執行機構，以及相關的配套措施作為支撐，保證容量的合理分配、交付和市場運行。同時還有提前4年的拍賣和二級市場的重新交易，容量市場的價格為容量提供者帶來了其容量部分的收益，為增加新的發電容量提供了適當的價格信號，降低了投資風險，也延緩了部分現有的競爭力弱的機組的退出，從而保障系統發電容量的充裕。但是，我國經濟和電力工業都處于迅速上升期，電力需求增長較快，每年新建和投產的輸變電工程和電站工程都較多，這和英國的情況差異較大。因此，對于我國來說，提前4年確定拍賣容量總額可能有較大誤差。不妨參考美國PJM的可靠性定價模型(reliability pricing model, RPM)模式[17]，在一級市場拍賣后適當增加追加拍賣市場，以修正和協調市場變化的需要。

同時，英國通過與容量市場機制相配套的需求側響應措施，在必要時降低用電需求，以維持系統平衡。這說明保障供電安全性已不僅僅局限于“從供應側增加備用容量”這一種途徑，可以多從需求側角度入手，發揮現有技術優勢，實現用戶終端的節能增效，這對我國來說具有重要意義。

此外，英國容量市場采用了傾斜的需求曲線，對超過可靠性需求的那部分容量也定義了價值，并且減小了價格的波動，在保證發電企業穩定收益，合理引導發電企業投資等方面產生更為積極的影響。

但是該模式的容量支付未能區分機組在供應能力和地理區域方面的差別，導致在容量緊缺時對機組積極供電和用戶參與積極性的激勵不足。同時，輸電升級計劃沒有納入其中，不能將系統備用容量建設與電網的發展緊密聯系起來，從而無法很好地引導輸電網絡建設，解決網絡阻塞問題。

2.2 可行性分析

我國同新電改前的英國在低碳電力發展和電網公司的作用方面有相似之處。(1)未來一段時期碳減排壓力大，需要大規模的低碳電力投資；(2)低碳電力投資所面臨的不確定性高，投資的經濟性和可持續性令人堪憂；(3)現役火電機組的關停和可再生能源發電規模的擴大給未來電能安全供應帶來很大威脅；(4)現有的機制不能達到低碳電力系統的投資規模和投資速度[15]； (5)英格蘭和威爾士地區、蘇格蘭地區的輸電網由英國國家電網公司實行統一調度，這與我國電網公司的角色類似，可以按照規定的可靠性水平和負荷預測結果確定容量市場中的拍賣總量。這些情形說明英國的容量市場模式是適合于我國借鑒的。

并且，拍賣模式的容量市場并不需要以拍賣模式的能量市場為前提。容量市場本身不是極富競爭性的，并且對競爭性的電能量市場和輔助服務市場的依賴程度很低。這說明，在我國未完成電力市場化改革、沒有成熟的電力市場前，單獨設立這樣的容量市場；或者在進行電力市場化改革、建設電能量市場和輔助服務市場的同時，建立這樣的容量市場，是有可能的。但是如果在沒有成熟的電力市場情況下建設容量市場，有2點需要注意：(1)價格機制需要事先進行改革，因為容量價格只占發電商收益的一部分，只是發電商進行投資決策的參考因素中的一個，如果能量價格嚴重扭曲的話，容量市場的作用就得不到充分發揮，單靠容量市場的價格來引導發電投資存在很大的挑戰；(2)在確定需求曲線中Net-CONE值時，可以以選作參考的機組的上網電價水平作為其容量市場外的收益的參考。

此外，為確保長期供電安全和實現低碳電源目標，英國政府已開始加強了對市場和價格的管控力度，這預示著自由經濟主體在電力改革中的回縮，由完全交給市場走向政府干預與市場機制相結合，政府對市場的干預越來越強。對于一直處于政府管制下的中國電力體制來說，只是放松管制，加大市場在資源配置中的作用，而不是完全放開，實施難度并不是很大。

如果在我國建設容量市場，需要解決好以下幾個重點問題：

(l)如何合理地確定各地市電網公司(供電局)的容量購買義務水平；

(2)如何恰當地確定無法完成容量責任時所應受到的處罰；

(3)需求側響應問題，我國價格機制不合理，存在嚴重的交叉補貼，終端用戶的電價是扭曲的，也不是實時的，缺乏必要的靈活性，需求側不能根據電價改變自己的用電行為，無法主動對電力供求波動進行響應；

(4)立法問題，英國堅持立法先行(如未履約罰款制度，均以立法形式納入了改革體系)，一套完整的法制體系和配套措施是保障英國改革順利進行的關鍵。中國則在相應的電力法律法規體系建設上停滯不前，要想順利進行電力改革，亟須完善法制體系。

2.3 經濟效率分析

容量市場可以為發電企業的發電投資提供積極的刺激信號，改變其不合理的投資行為，實現資源的優化配置。建立容量市場，不僅能夠保障電力系統的容量充裕性，為保障南方火電存活、解決“西電東送”所引起的火電問題等提供了解決方案，還兼顧了容量費用模式等其他容量機制的優點，并用市場化的方式解決了這些容量機制的難點所在，從而以最經濟有效的方式保證安全穩定的電力供應。

英國在市場準入方面，除了現有的機組，規劃中的發電容量、儲能、需求側資源和EDR項目等都可以參與市場，這就使需求曲線的繪制更加簡便和精確，避免了RPM模式中預測可中斷負荷容量的誤差[18]。這種將需求側資源與供應側資源同等對待的做法，有利于實現資源的優化配置和投資效益的最大化。

但是，英國容量市場采用全國統一電價，不考慮地區差異，將全網的網損及設備投資的固定成本等輸電成本平均化了。我國幅員遼闊，電網結構存在差異，不同位置發電容量的價值不同。我國采用容量市場模式時應分區定價，反映電源和用戶的位置差異、電網結構差異和成本差異。這樣既反映了發電容量的區域價值，還給出了分區域的價格信號，更有利于激勵針對性的投資。

英國的拍賣采用荷蘭式拍賣，雖然提高了市場效率，但是也向市場參與者傳遞了過多的市場信息，可能出現發電集團哄抬價格，發揮市場力的現象。我國在市場設計時建議采用密封拍賣形式[9]。

同時，從英國2015年的拍賣結果[19]可以看到，英國容量市場設計對儲能裝置的激勵作用不強，2015年競拍成功的儲能裝置只有不到6%，大部分還是CCGT機組。但是儲能裝置具有改善低碳機組間歇性的特性，我國在容量市場設計時可以考慮制定一些輔助機制，以激勵儲能裝置的發展。

在我國售電側改革的大背景下，為了促進市場效率，以及為市場參與者提供更多方式來履行其義務，我國可以拋棄英國的單邊交易模式，而采用雙邊交易模式，允許各售電商直接參與容量市場。

2.4 公平性分析

英國容量市場模式擴大和規范了市場準入，市場成員是否參與市場遵循自愿原則；拍賣過程對于所有競拍者來說都是透明的，同時還有定期的資訊公開，都有助于投資者做出決策；有物理交易，還有金融交易，在使容量供應者規避懲罰風險的同時也保證了容量責任的滿足。這對我國來說具有重要意義。

但是在我國，五大發電集團的市場份額較大，容易發揮市場力，并且企業行為相互影響，企業間易采取協調一致的行為，達不到市場競爭的效果。因此，我國電力立法、監管和執行體系建設需要完善和加強，電力市場誠信體系建設也應持續跟進。

3 結 論

英國的容量市場模式，既存在電力監管因素又存在市場競爭因素，是一種比較穩妥的模式；同時也是在可靠和效率之間的折中方式。對于我國的電力系統，實現完全的負荷側響應需要一個較長的過程，在這一轉型過程中采用管制下競爭的中間路線符合穩定發展的國策。

但是，英國經濟增長平穩、電力工業發展成熟、生產力水平較高，我國的基本國情決定了我國電力體制改革不能簡單照搬英國模式。并且，通過上文的論述可以看到，英國容量市場模式本身也存在很多不足和不適應于我國的地方，我國在采用容量機制時要充分結合我國的實際情況，做到揚長避短，建設最適合我國的容量市場模式。

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(編輯 張小飛)

Applicability Analysis of British Capacity Market Mode in China

ZHANG Lizi, TANG Chengpeng

(Electricity Market Research Institute, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

To ensure the adequacy of generation capacity is one of the important issues in developing an electricity market. This paper discusses the background, purpose and specific form of British capacity market mode in detail. And according to the applicability analysis of British capacity market mode in China, this paper presents the pros and cons, reform difficulty and the problems that may occur and need attention during the implementation of the mode in China, which can provide references for the construction of Chinese capacity market.

adequacy of generation capacity; capacity market; applicability analysis

TM 61； F 426

A

1000-7229(2016)03-0124-05

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.03.019

2015-12-22

張粒子(1963)，女，教授，博士生導師，主要研究方向為電力系統經濟調度、電力市場和電價理論及其應用;

唐成鵬(1992)，男，碩士研究生，主要研究方向為電力系統經濟調度，電力經濟。