市場機制，歐洲可再生能源大發(fā)展的關(guān)鍵

秦炎

可再生能源——尤其是風(fēng)電和光伏——在歐洲發(fā)展迅速，2020年發(fā)電量占比已經(jīng)近40%，這與歐洲對可再生能源的激勵政策密不可分，其中2009年發(fā)布的可再生能源指令和歐盟的能源氣候目標起到了很大的作用。

總體來看，歐洲各國可再生能源的激勵政策，經(jīng)歷了從大規(guī)模的政府補貼到市場競價的發(fā)展過程，推動可再生能源逐步深度參與電力市場，通過市場機制實現(xiàn)高效消納。

可再生能源的快速發(fā)展，通過集合競價商參與電力市場，也對電力市場帶來了變化，導(dǎo)致日內(nèi)市場愈發(fā)活躍，交易品種也更加精細。另一方面，邊際成本幾乎為零的新能源拉低了電力現(xiàn)貨市場價格，但補貼在消費端傳導(dǎo)，零售電價被推高。

隨著新能源成本降低、補貼退坡，以及越來越多公司提出碳中和目標或強制公布綠電份額，長期購電協(xié)議（PPA）日益壯大，成為當前新能源進一步發(fā)展的常見市場機制，推動了無補貼新能源的發(fā)展。

歐洲可再生能源參與電力市場的發(fā)展歷程表明，隨著成本下降，退補和提高市場化程度是可再生能源發(fā)展的必然趨勢。同時，健全完善的電力市場機制是實現(xiàn)高比例可再生能源消納的有效保障，電力現(xiàn)貨市場是能夠反映可再生能源發(fā)電極低邊際成本優(yōu)勢的有效機制。

但是歐洲從溢價補貼到拍賣補貼和PPA的興起，也說明了這個過程是逐漸發(fā)展的，扶上馬再送一程，仍然需要有力的政策支持。在企業(yè)紛紛出臺碳中和目標和提高綠色電力比例的大背景下，長期購電協(xié)議PPA在歐洲越來越流行，對推動無補貼新能源項目的發(fā)展起到了積極作用，值得參考。

圖1：英國可再生能源差價合約示意圖

資料來源：英國BEIS。制圖：顏斌

補貼在歐洲各國陸續(xù)退出

歐洲新能源的發(fā)展同樣離不開補貼。各國實施的補貼機制包括配額制、綠證、固定上網(wǎng)電價、差價合約、溢價機制、招標電價等，在可再生能源發(fā)展的不同階段，分別采取不同的補貼政策，大方向是逐步向市場化演變。

以英國為例，2015年起英國陸續(xù)停止了新建風(fēng)電光伏項目的配額制，也稱可再生能源義務(wù)機制。并在2017年完全進入以招標確定價格、依據(jù)市場價格靈活調(diào)整電價補貼總需求的差價合約（Contract for Difference， CfD）政策，即可再生能源發(fā)電企業(yè)通過競價參與電力市場，并與政府成立的差價合約交易公司簽訂購電協(xié)議，確定執(zhí)行電價（Strike price）。

當市場參考電價低于執(zhí)行電價時，由政府向發(fā)電商補貼電力售價與執(zhí)行價之間的差價;當參考電價高于執(zhí)行電價時，發(fā)電商需要向政府退還差價。市場參考電價不一定和電力交易的實際價格完全一致，但是大致反映了市場價格走勢。在此機制下，可再生能源發(fā)電商會盡量以接近參考電價的水平競價，從而獲得差價合約的收益。

雖然電力市場價格每日波動，差價合約機制確?？稍偕茉窗l(fā)電企業(yè)的實際收益為固定的合同電價。同時因為招標機制引入了競爭，所以合同價能比固定補貼的配額制更好地體現(xiàn)真實發(fā)電成本，有助于降低可再生能源補貼和消費者的總支付費用。

英國之前把陸上風(fēng)電和光伏歸類為成熟技術(shù)，排除在CfD競標之外，只包括海上風(fēng)電這樣的新興技術(shù)。但是為了助力“凈零排放”目標的實現(xiàn)，英國宣布2021年CfD招標重新向陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電開放，預(yù)期將拍賣12GW新項目。

和英國類似，德國通過陸續(xù)修改可再生能源法，改變補貼政策。先實行固定上網(wǎng)電價，然后在2012年對光伏發(fā)電開始實施市場溢價機制，陸續(xù)擴大范圍。這一機制下，可再生能源企業(yè)的收入包括市場溢價補貼和電力市場售電的收入。

2017年德國正式結(jié)束基于固定上網(wǎng)電價的政府定價機制，全面引入招標補貼制度，中標項目將享有20年競標電價補貼費率。主要原因是可再生能源的規(guī)模增大，使得補貼資金連年上漲，增加消費者電價支出，以及風(fēng)電光伏等技術(shù)日益成熟，項目成本日益降低，自身競爭力不斷提高。

圖2：歐洲電力市場示意圖（以EPEX SPOT為例）

資料來源：EPEX SPOT

德國的招標補貼機制自實施以來，廣受歡迎，投標十分激烈，平均中標價格也逐年下降。體現(xiàn)出拍賣將可再生能源進一步推向市場，電價補貼能更準確地反映市場需求及真實的發(fā)電成本。2020年的可再生能源拍賣也都成功舉辦，并未受到疫情的影響。尤其是光伏項目大受歡迎，部分也是因為疫情和供應(yīng)鏈的中斷提高了用戶對能源安全的重視。在去年12月份舉辦的最新一輪拍賣中，最終有400MW陸上風(fēng)電項目中標，電價在0.0559歐元至0.0607歐元/kWh。中標的264MW光伏項目的電價在0.0488歐元至0.0526歐元/kWh，比2015年下降了近一半。

德國最近出臺了2021版可再生能源法，計劃2021年起每年拍賣至少8GW的可再生能源項目，實現(xiàn)在2030年光伏裝機總量翻倍到100GW，陸上風(fēng)電為71GW，海上風(fēng)電為20GW，生物質(zhì)能發(fā)電裝機增加到8.4GW，屆時可再生能源占發(fā)電比達到65%。而其他國家也不甘落后，紛紛承諾了拍賣，據(jù)初步統(tǒng)計，歐洲十國在2021年將拍賣至少40GW風(fēng)電光伏項目。荷蘭、葡萄牙、丹麥和愛爾蘭也將會舉行拍賣，還沒有公布具體容量。這顯示了在歐盟綠色新政以及有力的氣候政策框架的推動下，成員國政府對可再生能源的大力支持。

靈活多樣、實時高效的電力市場

可再生能源在歐洲參與電力市場的方式也隨著補貼機制逐漸演變。

在發(fā)展初期，可再生能源成本較高，直接參與電力市場沒有價格競爭優(yōu)勢，歐洲許多國家主要采用固定電價機制，由配電網(wǎng)運營商以固定價收購可再生能源，由輸電網(wǎng)運營商統(tǒng)一納入現(xiàn)貨市場。隨著補貼機制不斷演變，歐洲各國的可再生能源參與電力市場的程度越來越高。因為邊際成本很低幾乎接近零，所以可再生能源在日前市場通常是最優(yōu)先競價上網(wǎng)的電源。差價合約和溢價等補貼機制都鼓勵可再生能源發(fā)電商直接參與電力市場，利用其低邊際成本的價格競爭優(yōu)勢，提高新能源消納能力。

歐洲電力市場相對成熟，中長期市場、現(xiàn)貨市場和平衡市場協(xié)調(diào)配合，共同應(yīng)對風(fēng)電光伏波動性出力特性對電力系統(tǒng)的沖擊。同時歐洲高效互聯(lián)電網(wǎng)鏈接統(tǒng)一電力市場，跨國輸電發(fā)達，實現(xiàn)了更大范圍之內(nèi)配置可再生能源。

電力市場也不斷發(fā)展，來更好地適應(yīng)波動性較大的可再生能源發(fā)電量的逐漸增加。除日前市場外，日內(nèi)交易市場近年來逐漸活躍，交易產(chǎn)品種類也從拍賣和小時合約擴展到更細分的15分鐘和30分鐘交易，使得市場參與者能夠在實時電力平衡前最大限度地調(diào)整風(fēng)電和光伏出力的預(yù)測誤差。

以歐洲最大的電力現(xiàn)貨交易所之一EPEX SPOT為例，其日內(nèi)市場交易量近年來遙遙上升，也反映了可再生能源參與電力市場的程度越來越高。2020年日前市場交易量為510.4TWh，覆蓋德國、法國、英國、荷蘭、比利時、奧地利、瑞士和盧森堡八個國家，其中德國份額最高。日內(nèi)交易量達到了111.2TWh，同比2019年上升21%。而在日內(nèi)市場的各種產(chǎn)品中，15分鐘和30分鐘短期交易產(chǎn)品的交易量也逐漸上漲，也主要以德國為主。

EPEX SPOT交易所目前約有300名會員參與交易，大致可以分為發(fā)電企業(yè)、金融機構(gòu)、用戶、電網(wǎng)運營商和集合競價商Aggregator等。交易所一般都設(shè)定一定的準入條件，而集合競價商的引入，便利了小型可再生能源發(fā)電商參與電力交易，作為它們的代理，協(xié)助如小型風(fēng)電場在市場售電和管理平衡成本風(fēng)險。

集合競價商可以和多個發(fā)電商簽訂集合的代理合同，確定售電收入曲線，以及每兆瓦時電量的代理費用。然后在電力交易所參與日前日內(nèi)市場等，獲取收入。一般來說，集合競價商會盡量代理不同類型的多個發(fā)電商，比如新舊風(fēng)電場都有一定的數(shù)量，來提高效率降低風(fēng)險。

圖3：歐洲主要國家與中國居民電價比較

資料來源：Eurostat 2020、中國國家電網(wǎng)公司

從德國電力交易量數(shù)據(jù)也可以看出集合競價商代表的可再生能源發(fā)電商參與現(xiàn)貨市場的動態(tài)走勢。2012年德國引入“直接市場交易”模式之后，集合競價商在日前市場的交易量激增，每月可以達到風(fēng)力發(fā)電的70%以上，說明大多數(shù)風(fēng)電場參與了交易。每月的風(fēng)力發(fā)電量從2010年的3TWh，隨著風(fēng)電裝機的增加持續(xù)上升，在2019年達到了16TWh。 日前市場出售風(fēng)電的投標量和風(fēng)電出力趨勢也大致一致。同時，可再生能源發(fā)電商再利用日內(nèi)市場繼續(xù)調(diào)整預(yù)測誤差，減少潛在的不平衡費用。

批發(fā)電價走低，零售電價升高

可再生能源在電源結(jié)構(gòu)中所占比例越來越高，其邊際成本又接近于零，對于以成本決定出清機組和價格的電力市場也有影響，主要表現(xiàn)在會陸續(xù)拉低現(xiàn)貨電價。第一，白天光伏出力表現(xiàn)最為充分，更容易替代原本作為調(diào)峰機組的成本較高的氣電和抽水蓄能機組，壓低峰值負荷電價。2019年日前市場峰值負荷年均價為40.5歐元，比2011年降低了16歐元。第二，可再生能源作為優(yōu)先機組先被調(diào)度，在風(fēng)電光伏出力較大再遇上負荷較低的時段，容易引發(fā)負電價，這就拉低了年度平均價格。

2013年德國全年只有64個小時為負電價，陸續(xù)增加到近兩年的150小時以上，在2020年則突破了200小時。德國最新通過的可再生能源法，提出如果連續(xù)15分鐘為負電價，那么可再生能源發(fā)電方就不再享受補貼。這一新規(guī)則只適用于2021年后新建的項目，已運營的項目仍然按照之前的“連續(xù)六小時負電價取消補貼額”規(guī)定，但是這一規(guī)則有可能會略減負電價的小時數(shù)。

雖然高比例可再生能源會降低現(xiàn)貨電價，但是日益增加的可再生能源補貼會逐漸反映在消費端，這從歐洲各國的零售電價可以反映出來。居民電價較高的德國和丹麥，以及西班牙和英國，都是風(fēng)電光伏比例較高的國家，部分也因為本來稅費占比就高。

同時，可再生能源的波動性也會對電網(wǎng)安全約束造成影響，需要更多的靈活性機組。英國最新研究報告指出，盡管近年來電力現(xiàn)貨市場平均電價走低以及負電價頻發(fā)，英國電力系統(tǒng)的平衡成本隨著波動性可再生能源比例的提高已經(jīng)比之前增加了20%，平均約為5英鎊每MWh，高于前些年的1英鎊的水平。2021年1月初，因為寒潮影響疊加風(fēng)電出力低，英國電力供給緊張，電網(wǎng)一周內(nèi)兩次發(fā)布缺電警告，1月8日的平衡市場晚高峰價格飚升為4000英鎊每MWh，這些增加的成本都或多或少會轉(zhuǎn)移至消費者賬單。

長期購電協(xié)議越來越受歡迎

隨著越來越多的項目達到電網(wǎng)平價，政府補貼也逐漸降低，推動可再生能源項目市場化，無補貼可再生能源購電協(xié)議（Power purchase agreement， PPA）在歐洲越來越受歡迎。也因為越來越多的公司提出了碳中和承諾，加入RE100全球可再生能源倡議，或者在法律上被強制要求公布其可再生能源在能耗或電耗中的占比，進一步推動企業(yè)可再生能源 PPA 采購。

2013年，歐洲只有3個國家開發(fā)了PPA項目，2020年增至13個。歐洲企業(yè)PPA采購累計裝機容量從100MW上升到2020年底的11GW，145個項目中的70%為風(fēng)電項目。西班牙和德國的采購量遙遙領(lǐng)先。這大力推動了無補貼的商業(yè)可再生能源項目的發(fā)展。

PPA項目大受歡迎，連煤電大國波蘭都緊追直上。今年1月28日德國光伏巨頭BayWa r.e.宣布簽訂了波蘭第一個無補貼的PPA光伏項目。位于德波邊境的65MW的Witnica光伏電站將提供綠電給海德堡水泥集團下屬波蘭的水泥廠，計劃在7月接入電網(wǎng)，合同期為10年。BayWa表示，其目標是在未來五年內(nèi)在波蘭發(fā)展超過1GW的光伏和風(fēng)電項目。

PPA即長期購電協(xié)議，企業(yè)與獨立的電力生產(chǎn)商、公用事業(yè)公司或金融公司簽署協(xié)議，在約定期限內(nèi)以固定價格承諾購買一定數(shù)量的可再生能源電力。大的工業(yè)用戶也會簽一些直接購電協(xié)議，以鎖定長期電價，規(guī)避風(fēng)險，同時保證了綠色電力消費。實際中，PPA的種類有很多，可以分為實體PPA（Sleeved or physical PPA）和虛擬PPA（Synthetic or virtual PPA）。合同條款包括如合同期、電量、電價、綠證價格、交割期、交割點等，成為買賣雙方電力購售和銀行融資的基礎(chǔ)。

實體PPA就是售電方和購電方直接簽訂，然后售電方再和電網(wǎng)公司溝通將電力輸送給購電方，一般兩者會在同一個市場區(qū)域，協(xié)議通常為15年到20年，該方法的劣勢在于協(xié)議條目繁多冗雜。而虛擬PPA則是一種由企業(yè)和售電方簽署的金融差價合約，企業(yè)通過合約給定價格購電，售電方需要與電網(wǎng)公司簽署一份獨立的授權(quán)管理合同，通過此合同來獲得即期付款。

虛擬合同能夠使得跨國企業(yè)可以簽訂風(fēng)電光伏PPA項目，比如德國企業(yè)采購北歐國家或者西班牙的綠電，推動了PPA的快速發(fā)展，不用拘泥于本地發(fā)售用電。這既借助于歐洲統(tǒng)一電力市場和豐富的電力金融產(chǎn)品，綠電來源證書（Guarantee of Origin，GO）也起到了很大的作用。

虛擬PPA合同機制下，售電和用電方不需要位于同一電網(wǎng)甚至統(tǒng)一電力市場競價區(qū)域，靈活性很高。上文提到的波蘭光伏電站PPA就是虛擬合同。固定價格的虛擬PPA近似于差價合約。購電方支付固定價格給售電方的風(fēng)電場或光伏電站，收入則為電力現(xiàn)貨市場價格以及綠證。

售電和用電方同時還可以都參與電力市場，售電或者從供電公司購電。相比之下，實體PPA雖然也可以參用電力企業(yè)向購電方收取sleeve中介費用的方式，來把售電側(cè)的波動電價轉(zhuǎn)為平滑的固定價格曲線，同時售電方提供綠證，但是靈活性還是不如虛擬PPA。

（編輯：馬克）