清潔能源跨省跨區消納交易機制可行性及效益分析

高 博，孫永超,羊 靜

(1.國網江蘇省電力公司，江蘇 南京 210024；2.國網四川省電力公司電力科學研究院，四川 成都 610072；3.國網四川節能服務有限公司，四川 成都 610021)

清潔能源跨省跨區消納交易機制可行性及效益分析

高 博1，孫永超2,羊 靜3

(1.國網江蘇省電力公司，江蘇 南京 210024；2.國網四川省電力公司電力科學研究院，四川 成都 610072；3.國網四川節能服務有限公司，四川 成都 610021)

近年來，中國環境治理和能源供給形勢依然嚴峻。發展清潔能源和能源合理配置是緩解目前環境能源嚴峻形勢的戰略措施。然而目前由于中國步入經濟新常態，電力需求放緩，清潔能源裝機仍保持較快增長，“三北”地區可再生能源消納及棄風棄光問題愈加嚴重。在新一輪電改快速推進的背景下，完善清潔能源跨省跨區消納和交易機制，提高受端地區接納清潔能源的積極性是近期緩解“棄風棄光”問題的主要措施。提出了通過跨區發電權交易將省內機組部分基數電量計劃以一定價格轉讓給西部電廠發電的新機制，得出了該機制下實現交易主體經濟共贏的條件。并從西部裝機現狀、交易通道和可交易量三方面深入分析了該交易機制的可行性。最后以華東某火電廠和西北某新能源電廠為例，從交易方式和收益分析等方面進行了算例分析，分析結果表明該機制在滿足共贏條件下能實現交易主體在經濟效益和社會效益上的雙共贏。

清潔能源；跨省跨區消納；交易機制；交易通道；交易模擬

0 引 言

中國長期存在能源資源分布和能源需求不均衡的問題，能源資源主要分布于北部和西部，用電需求則集中于東部、南部。發展清潔能源，實現能源資源大范圍配置是實現國家能源戰略，助力經濟社會發展的需要。與此同時，近年來，中東部地區霧霾等環境問題突出，國家高度重視，要求加快重點輸電通道建設，加大向重點區域跨區送電規模，緩解人口稠密地區大氣污染防治壓力[1]。另一方面，隨著中國步入經濟新常態，電力需求持續放緩，清潔能源裝機仍保持高速發展，東北、華北、西北這些“三北”地區的可再生能源消納及棄風棄光問題愈加嚴重；同時，受端地區用電增速的放緩趨穩，地方機組裝機規模的繼續增長，區外來電對地方機組發電利用小時、電廠效益等帶來一定影響。

綜合以上因素，在目前的市場環境下，探索創新交易機制，積極爭取政策支持，利用市場化手段化解區外來電消納與地方電廠效益的矛盾，協調清潔發展與穩定發展的關系，將可能成為滿足各方重點關切與合理利益，綜合實現社會效益、經濟效益的一個有效途徑。因此在新一輪電改快速推進的背景下，完善清潔能源跨省跨區消納和交易機制，不僅能夠促進“三北”地區清潔能源產業發展，還能提高受端地區接納清潔能源的積極性。

基于對電力市場主體走訪和調研，提出了通過跨區發電權交易，將省內機組部分基數電量計劃以一定價格轉讓給西部電廠發電的交易機制，從而在實現大資源優化配置的同時，保證省內電廠的經濟效益[2-3]。下面首先介紹了清潔能源跨區、跨省消納的新機制，并在分析跨省交易的基礎上，從網、源兩方面即清潔能源西部裝機現狀和跨區聯絡線通道建設情況的基礎上，探討了交易機制的可行性。最后以實際電廠為例，從交易方式、交易組織、交易價格、結算方式和收益分析等方面進行了交易模擬，模擬結果表明該機制能同時保證清潔資源優化配置和受端電廠經濟效益。

1 清潔能源跨省跨區消納交易機制

清潔能源跨省跨區消納交易機制涉及到東部化石能源發電廠、西部清潔能源電廠、電網公司、政府4個主體。其交易機制如圖1所示。

圖1 清潔能源跨區跨省消納交易機制

如圖1所示，清潔能源跨省跨區消納交易機制的核心是在電網公司安全校核前提下[4-5]，東部化石能源電廠將部分基本電量指標轉移給西部清潔能源電廠，以實現清潔能源跨省跨區消納。

而轉移的電量中涉及的費用流動關系，可表述如下：

1)電網公司依然按照上網標桿電價，向東部化石能源電廠支付上網費用；

2)東部化石能源電廠根據雙方協商結果，向西部清潔能源電廠支付電量上網費用(稱為替代費用)；

3)由于電量跨區遠距離輸送而產生的過網費用及線損由西部清潔能源電廠承擔；

4)東部化石能源電廠、西部清潔能源電廠按照相關規定向政府交納相應稅金。

由此可見，轉移電量WT后，東部化石能源電廠獲得的稅前收益為

EproA=(Pg2A-PA2B)WT

(1)

式中：EproA為東部化石能源電廠在轉移電量后產生的利潤；Pg2A為上網標桿電價；PA2B為替代電價。

而西部清潔能源電廠獲得的稅前收益為

EproB=(PA2B-PcostB-Pnet)WT

(2)

式中：PcostB為西部清潔能源電廠每度電的成本；Pnet為過網費及線損[6-8]。

電廠繳納17%的增值稅。東部、西部地區政府獲得稅收PrateA及PrateB分別達到

PrateA=EproA×17%

(3)

PrateB=EproB×17%

(4)

如果不進行電量轉移，則東部化石能源電廠獲得的稅前收益為

(4)

而在此情況下，西部清潔能源電廠獲得的稅前收益為

(5)

(6)

為了實現新機制下各方經濟共贏，需要滿足

(7)

聯立求解以上各式，可以得到實現各方經濟共贏的條件為

PcostB+Pnet

(8)

除此之外，新機制還將帶來極大的社會效益[9]。由于開展跨省跨區替代交易，消納西部清潔能源，變輸煤為輸電，與國家整體能源戰略相一致，能夠在更大范圍內優化配置資源，為華東地區提升減排績效創造條件與基礎，緩解東部人口稠密地區大氣污染防治壓力。

2 機制可行性研究

長距離大容量電能傳輸是目前清潔能源跨省消納的主要方式，集中的大容量清潔能源電廠更利于長距離大容量電能傳輸，因此清潔能源跨省跨區交易的可行性分析主要包括西部裝機現狀、交易通道和可交易量。

2.1 裝機規模及電廠分布

目前在西部省份(甘肅、寧夏、內蒙、新疆、青海)裝機規模較大的有華能、國電、華電、大唐等發電集團，總裝機容量均超過15 000 MW，而華潤、神華等發電集團裝機較小，總裝機容量均小于5 000 MW。

2.1.1 風、光新能源

風、光新能源裝機主要分布于甘肅、寧夏、內蒙、新疆等省份，其中風電容量較大，上述幾大集團裝機總容量約28 200 MW；光伏容量較小，總容量約3 500 MW。各集團裝機比較分散，在單個省裝機不超過2 000 MW。

2.1.2 火電

火電主要分布于甘肅、寧夏、內蒙、新疆等地，基本都是燃煤發電。各集團在青海裝機很小。

綜上所述，由于西北地區風電大規模裝機，所以在能源跨省跨區交易中，風電具有較強的可行性。

2.2 交易通道分析

清潔能源跨省跨區交易通道依托于跨區聯絡線，目前的跨區聯絡線建設現狀如圖2所示。

根據現有網架，西北電網(甘肅、寧夏、新疆)向華東負荷中心送電，可通過德寶直流、靈寶背靠背直流等通道從西北電網送電至華中電網(西南省份隸屬華中電網)，再通過錦蘇特高壓直流、龍政直流等通道送電至華東電網。

由于高壓直流通道輸送水電的高峰均在每年的6月初到10月末，而西部風電資源的良好風況出現在每年的春、秋二季，具有較好的時間差效益，這對于有效利用高壓通道資源，開展跨省跨區新能源替代火電，實現錯峰輸電、電源互濟非常有利。

與此同時，可以看到若內蒙向華東負荷中心送電，需先從蒙東/蒙西電網送電至華北電網，再從華北電網送電至華中電網，最后從華中電網送電至華東電網，跨越區域電網較多，送電經濟性較低，暫不考慮。

圖2 跨區聯絡線通道示意圖

2.3 可交易量分析

按照風電、光伏平均每月的總利用小時在130 h左右測算，幾家西部裝機較大發電集團在上述省份風、光總裝機容量均在6～10 GW之間，每月可交易量上限約在800～1 300 GWh(按裝機容量×月平均利用小時預計)。

各集團在上述省份裝機較為分散，單個省份裝機容量基本不超過2 GW，若以省為單位考慮(因許多集團的子公司或分公司管理范圍在單個省)，幾家西部裝機較大發電集團每月可交易量上限不超過260 GWh(2 GW×130 h，相當于平均負荷360 MW，此負荷水平對省內電力平衡影響不大)。幾家規模較大發電集團在上述省份火電裝機總量在12～24 GW之間，可交易空間均較大。

3 算例分析

以華東某火電廠與西北某新能源電廠為例，模擬跨省跨區風火替代交易。

3.1 電廠情況介紹

華東某火電廠(以下簡稱“A火電廠”)現有火電裝機1 320 MW(4臺330 MW)。同集團在西北某省擁有全資子公司B風力發電公司(以下簡稱“B風電廠”)，已建成風電裝機1 000 MW。

按照320 g/kWh煤耗，煤炭入廠標煤電價570元/噸(含稅)測算，發電燃料變動成本為0.182 元/kWh(含稅)，再考慮環保等成本(按照0.018 元/kWh測算)，A火電廠發電邊際成本約0.2 元/kWh。

而B風電場由于采用可再生能源發電，發電成本較低約為0.02 元/kWh，考慮跨省、跨區輸電費用及線損暫按0.10 元/kWh考慮，B風電廠生產每度電承擔的成本約為0.12 元/kWh，小于A火電廠生產成本。根據，當替代電價

0.12

(9)

時，新機制下華東火電廠、西北清潔能源電廠和政府多個主體均能實現經濟上的共贏。

3.2 交易方式

根據政府年度發電計劃，A電廠年度交易電量為800 GWh，標桿上網電價為0.378元/kWh。

現根據協商將其330 MW火電機組的部分基本電量指標，約100 GWh轉移至B風電場，以可再生的風電機組實現跨省跨區替代。

A火電廠將其330 MW火電機組的部分基本電量指標(標桿上網電價為0.378元/kWh、年度交易電量100 GWh)轉移至B風電廠以可再生的風電能源跨省跨區替代。替代價格經A火電廠與B風電廠自行協商[10-11]，暫定為0.15元/kWh，滿足式(9)要求。

具體發電計劃交易月度安排則由電網公司根據A火電廠300 MW機組運行方式需要、輸電通道裕度，安全校核等綜合考慮，盡量避開豐水期水電滿發時段(6～10月)。

3.3 電廠收益分析及納稅分析

3.3.1 電廠收益分析

根據3.1節提供的條件，可以估算出當A電廠將100 GWh電量轉移給B電廠后，兩個廠的稅前收益為

EproA=2 280 萬元
EproB=300 萬元

(10)

而如果100 GWh電量由A廠自行生產，兩個廠的稅前收益為

(11)

對比式(10)和式(11)可知，采用新機制后A、B兩廠的收益均較舊機制有了明顯增加。

3.3.2 電廠納稅分析

根據3.1節提供的條件，可以估算出當A電廠將100 GWh電量轉移給B電廠后，兩個廠的納稅額為

PrateA=387.6 萬元
PrateB=51 萬元

(12)

而如果100 GWh電量由A廠自行生產，兩個廠的納稅額為

(13)

可見，只要A火電廠的替代收益不低于其自己發電的邊際成本，則納稅額不會減少，甚至可能增加，這與之前的分析相同。

4 結 論

前面提出了一種新的清潔能源跨省跨區消納交易機制，在電網公司安全校核的前提下，東部化石能源電廠將部分基本電量指標轉移給西部清潔能源電廠，以實現清潔能源跨省跨區消納。在該機制中，電網公司按照上網標桿電價，向東部化石能源電廠支付上網費用；東部化石能源電廠根據雙方協商結果，向西部清潔能源電廠支付電量替代費用；而由于電量跨省跨區遠距離輸送而產生的過網費用及線損由西部清潔能源電廠承擔。

分析結論表明，當替代電價高于清潔能源電廠發電成本及過網費、線損總和，并且小于化石能源電廠發電邊際成本時，可以實現新機制下東部化石能源發電廠、西部清潔能源電廠、政府多個主體在經濟效益和社會效益上的共贏。

由于這里僅考慮了跨區發電權交易這一機制的可行性，并未對價格機制進行深入研究。

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In recent years, the situation of environment treatment and energy supply are still severe in China. Developing clean energy and disposing energy properly are strategic measures to alleviate the serious condition of energy and environment. But due to the new circumstances of economy in China, the demand of electricity has slowed down. However the capacity of clean energy has maintained rapid growth, the consumption of renewable energy in "three north" area has become a problem and the abandon of wind and solar power is more serious in China. In the new round of power system reform, it is important to complete trans-provincial and trans-regional consumption and transaction mechanism of clean energy to stimulate the initiative of receiving power grid to consume clean energy, which will solve the serious problem mentioned above. A new transaction mechanism is proposed which is to transfer certain capacity of base power generation plan from local power plan to western power plan at certain price through trans-regional generation right trade. The condition for transaction subjects to achieve win-win is obtained. Further the feasibility of transaction is studied deeply as viewed from western power generation installation status, transaction channel and potential transaction capacity. Taking some thermal power plants in East China and some new energy power plants in northwestern area for example, transaction simulation is carried out in transaction pattern, benefit analysis and so on. The results of transaction simulation show that the mechanism can achieve win-win of all transaction subjects in both economic benefits and social benefits under the condition mentioned above.

clean energy; trans-provincial and trans-regional consumption; transaction mechanism; transaction channel; transaction simulation

TM7

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1003-6954(2017)03-0082-04

2017-02-13)