適應可再生能源配額制的電力市場交易體系分析

廣州發展電力銷售有限責任公司 張樹豪

1 引言

近年來，人們的環保意識逐漸增強，對可再生能源的研究和利用給予高度重視，使光伏、水電、風力等可再生能源的發展速度不斷提升，規模逐漸壯大。同時，此類能源的間歇性、波動性特點為電力調度帶來較多不確定性，加上國內電力負荷峰谷差較大，適應可再生能源的市場激勵政策環境，導致多個地區的可再生能源發展速度放緩。對此，應積極制定并落實可再生能源配額制，并創建電力市場交易體系，推動可再生能源市場化進入新階段。

2 創建可再生能源市場的必要性

受可再生能源波動性影響，使電力調度存在不可控性，且國內電力負荷峰谷差較大，電源靈活性較弱，相應的市場激勵政策缺失，導致一些地區出現棄風、棄水、棄光等情況，尤其是西部地區問題更加顯著。據調查，2018年新疆地區棄風電量為107億kWh，棄風率為23%；棄光電量為21.4億kWh，棄光率為10%。上述情況的成因包括兩個方面，一是國內電源結構主要為煤炭，資源調節靈活性較弱。在電源結構中，煤電機組的靈活性較差，但占比超過50%，水電和燃氣機組的靈活性較強，但占比不足30%，且水電機組在西部應用時，存在豐水期棄水問題，系統調峰能力有待提升，在一定程度上抑制了可再生能源的消納；二是國內能源帶有明顯的逆向分布特點，可再生能源多產于西部、北部，但能源需求中心位于南部和東部，很容易導致西部發電過剩，無法就地消納，因此必須開創通道輸送出去，但因市場激勵機制不健全，異地消納動力較弱[1]。

為了改善國內可再生能源發展現狀，應將消納能源的友好性納入能源市場，準確評估用戶的能源消納能力，使配額制得以完善，這樣便可通過市場方式實現能源成本最小化目標。根據交易曲線對用戶能源消納進行激勵，對于響應能力強、用電行為良好、用電方式改變成本較低的用戶，可消納更多新能源；而消納能力較弱、用電方式改變成本較高的用戶，可減少在本市場中的交易，將未完成的配額轉移給消納能力相對較強的用戶，并承擔相應的成本，便可使全社會以最低成本達到消納目標。科學的市場機制可對各成員產生激勵作用，實現社會福利的均衡分配。值得強調的是，只有創建適應配額制的電力市場，才可使廠商與用戶共同承擔能源消納責任。

3 可再生能源配額制下電力市場體系模擬仿真

本文以2020年為基期，設定時間步長為30天，模擬時間為10年，利用Vinsim軟件對交易市場的運行機制進行模擬，探究電力市場與綠色證書交易市場間的耦合作用。

3.1 廠商運行機制

對于煤電廠商來說，受利潤影響，配額制的開展可使煤電企業短期利潤空間被壓縮，企業為了保障收益，一般會降低煤電產量。在企業戰略調整后，廠商利潤有所提升并逐漸穩定，此時煤電建設計劃也更加完善。而如若綠色證書市價超過基準價格，相應的新能源廠商能夠獲得超額利潤，繼而增加相關方面的投資，令總體裝機容量也隨之增加。對于新能源廠商來說，能源建設受企業利潤空間的影響，在短期內可能出現利潤升高情況，企業為了謀取更多效益一般會增加產量。在證書交易市場不斷成熟后，利潤出現一定程度的下跌，然后維持穩定狀態，企業利潤空間也逐年提升并趨于穩定。廠商能參照相應市價波動，判斷是否繼續增加投資，而投資規模調整，勢必會影響到裝機的整體容量以及廠商的決策。同時，因新能源受到大力支持，在總體發電量方面也將逐年上升。

3.2 市場分析

3.2.1 電力市場

煤電和新能源發電量對電力供給具有決定性作用，因二者發電量的趨勢相同，均隨著年限的增長逐漸提升，因此電力供給整體走勢為逐年上升。電力需求由消費者決定，通常逐年遞增，當電力供給與需求相同時，市場處于均衡狀態，可計算出電力價格。從整體來看，電價的變化趨勢為三個階段，即前4個月從基準價格逐漸下降，而以電力市場價格的整體波動來看，對于證書價格來說，由價格下限逐漸調至基準價格，同時綠色證書價格則由原本的價格下限提升至基準價格，該現象與基本經濟學理論相符合，盡管電力市場獲取的收益較少，但減少部分可利用證書補貼進行彌補。對此，證書價格與電價可維持兩個市場基本穩定，且證書與電力市場間能夠相互作用，進入到均衡狀態。在第1～3年的時間段內，電價始終處于價格下限，證書也始終處于價格上限，在第5年以后，電價逐漸提升到價格上限，最終逐漸穩定，如圖1所示[2]。

圖1 電力市場價格波動圖

3.2.2 綠色證書交易市場

在配額制背景下，綠色證書市場誕生，煤電與新能源企業都要承擔一定的配額比例，新能源企業作為證書提供者，煤電企業為需求者。發電企業在市場中根據綠色證書基準價格確定配額比例、罰金等，使證書購買量與銷量得以明確，使市場交易始終處于均衡狀態。新能源企業的證書數量對發電量具有決定作用，且隨著年限的延長逐漸提高。煤電企業所擁有的證書量起初為負數，但在與新能源企業不斷交易后，持有量逐漸增加。為達成配額目標，煤電企業需要在市場上采購綠色證書，因此期望的證書購買量與持有量相反。新能源企業在達成配額后，還會剩余一些證書用于交易，因此期望數量與持有量變化相同，但期望證書銷量低于持有量。在未來10年，該市場價格波動情況如圖2所示。

圖2 綠證交易市場價格波動圖

3.3 模型設計

在電力市場中，煤電與新能源廠商一同從事電力生產，使用戶的電力需求得到滿足。市場中電力需求函數具有線性特點，可表示為：

公式（1）中，Pe代表的是電力價格；f和g均為常數，且都是正數，代表的是函數內的經濟參數；qcoal代表的是煤電發電量；qgreen代表的是新能源發電量。

在政府推行配額制的情況下，兩種廠商都需要承擔一定的市場配額比例。煤電企業所生產的電能根據發電量可注銷綠色證書，新能源企業所生產的電能根據發電量應獲得綠色證書。在證書交易市場中，新能源企業在滿足自身要求的情況下，將剩余綠色證書開展交易，從中獲得效益。煤電企業為了達成政府規定的配額，需要投入一定的費用來采購綠色證書，證書供給量和需求量的計算公式如下：

3.4 電力結構分析

根據圖3可知，未來煤電與可再生能源發電量均呈現出先降低、后緩慢提升的特點。從整體來看，煤電發電量低于新能源。在配額制推行背景下，國內電源結構逐漸發生改變，即煤電發電量降低、新能源發電比例逐漸提升。預計到2027年后，電源結構逐漸穩定，每年的波動幅度減少。可見，配額制的落實可使以往能源短缺問題得到有效改善，使電源結構更加合理，減少CO2等有害氣體排放，促進碳減排目標的順利達成。

圖3 煤電與可再生能源發電量未來趨勢

4 可再生能源配額制下電力市場發展路徑

4.1 結合市場規則，完善電力市場體系

在配額制實施背景下，電力交易根據時間維度不同可分成多種類型，可結合市場規則，使電力市場體系更加完善。

4.1.1 可再生能源中長期市場

為避免當前市場出現價格風險，可創建電能價值的新能源中長期市場，將成交電量納入消納量中。通過簽訂物理合約的方式，在執行中用戶應充分考慮自身用電情況進行購買，對于用電行為良好的用戶可增加合約簽訂量，刺激其主動消納。同時，還應在交割日之前簽訂長期合同，并設置浮動價格，主要應對客戶用電異常和新能源發電中產生的不可抗力。在物理合理簽訂中，需要將電能與環境價值綁定，一同納入消納量中，這與常規能源交易相比存在一定差異。

4.1.2 消納量二級交易市場

為了達成配額目標，可在超額消納與消納不足的用戶之間創建一個二級市場，為消納量轉讓交易提供平臺。用戶可在中長期市場內進行消納后，針對超過義務范圍的消納量投入到二級市場內銷售，從中得到收益；對于消納不足的用戶，可從二級市場內購買，使用戶之間相互幫助，共同完成消納目標，使電力資源得到高效利用，最大限度減少新能源消納交易成本[4]。

4.1.3 綠證申購市場

該市場主要面向持有證書的主體，為其提供證書交易市場。與其他中長期市場而言，新能源市場內超出設定規模的部分可獲得證書，企業可選擇將證書放到市場中交易，由此獲得收益。如若新能源因預測偏差使發電真實值低于應實施的物理合約交易結果，應采用證書將少發的電量所對應的消納量補充完整，也可利用證書替代用戶支付購買消納量的支出，使缺失的消納內容得到彌補。用戶在中長期市場、二級交易市場中完成消納，剩余消納可在證書市場內采購，達到替代消納的目的。

4.2 制定激勵政策，保障證書市場運行

在配額制實施期間，應綜合分析綠證市場應用的現實情況與存在的問題，有針對性的制定相應的激勵措施，鼓勵發電企業之間開展證書交易，引導國內新能源產業朝著強制性制度方向轉變。在電價市場化趨勢下，可促進發電企業進行證書交易，提高市場靈活性，為新能源產業發展營造良好的大環境。其次，政府還應明確證書市場的基本參數，確保交易順利開展，激發各大發電企業的參與欲望，提高綠證交易率。同時，還應制定相應的激勵政策，促進企業致力于技術創新，依靠先進技術節約生產投資，提高市場競爭力。最后，將市場決定與政府調節有機結合，不但要發揮市場在綠證交易期間發揮的效能，還要靈活運用價格機制、供需和競爭等方式，助力綠證市場可持續運行。

在可再生能源發展中，還應實施統一化的電力市場模式，具體如下。在市場準入方面，由用戶或企業以特定形式向登記機構提交申請，認證單位根據電力許可制度確定準入條件，并對申請進行審核；在交易規則方面，綠證交易可通過簽訂長期合同的方式來戰，待交易完成后轉讓證書，由雙方協商后確定交易價格，也可通過競標來決定；在證書交易后需到交易中心進行轉讓登記。在效益分析方面，綠證具有較強的自由性、靈活性，可幫助企業降低成本，營造統一的市場環境，促進資源優化配置，取得更高的經濟效益。

4.3 借鑒國外先進經驗，改善棄能現象

4.3.1 借鑒韓國FIT向RPS過渡機制

在我國頒布實施的健全可再生能源消納通知中，以消納責任權重分配、核算、交易實施等方面為中心進行規定。當前，我國處于FIT朝著RPS轉型的關鍵時期，二者能夠順利過渡和銜接決定著轉型成敗。在此期間，應對電力市場發展趨勢與新能源發展潛力綜合分析，并借鑒韓國在此方面轉型成功經驗。韓國在2012年制定政策，將FIT轉變為RPS，在轉型期間市場效率有所降低，但RPS的實施的確促進了該國新能源技術的發展，這對我國來說具有一定的啟示和借鑒意義。與RPS轉型成功的歐美國家相比，我國當前電力市場建設仍有待完善，可將市場推進與RPS機制有機融合，特別是綠證市場價格之間的相互影響力進行調控，避免在電價上產生過大的起伏[5]。

4.3.2 借鑒西班牙FIT-RPS雙軌制

為了順利過渡和轉型，還可借鑒西班牙的FIT與RPS雙軌制度，在二者并行過程中不斷優化配額比，使RPS機制得以貫徹落實。根據所處階段的不同設定相應的發展目標，使可再生能源規模進一步壯大，促進經濟性提升，改善棄能現象，降低棄能率。在雙軌制實施中，我國企業還可結合實際情況自主選擇參與FIT機制中，客觀的選擇享受固定收益或者依靠RPS機制參與競爭，并為市場主體提供充足的緩沖期。針對部分新能源項目，可在延續FIT機制的基礎上，通過補貼的方式確保新技術的應用效益，這一點可借鑒英國的相關政策。對于小型新能源發電項目，可沿用FIT機制，并由政府為其提供一定的支持；對于大型新能源發電項目，可采用RPS機制，鼓勵其投入到市場競爭中，獲取更多效益。

綜上所述，在新時期背景下，可再生能源發展規模日益壯大，為適應新能源配額制，應不斷完善電力市場體系，改善當前只考慮消納量、忽視用戶消納能力的情況，使市場成員能夠主動消納能源，達成配額目標。在未來發展中，政府應積極作為，依靠政策的力量提供扶持作用，并積極借鑒國外成功經驗，實現FIT機制朝著RPS機制的順利轉型，以健全的市場交易體系促進可再生能源消納，實現電力行業的可持續發展。