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欧盟统一电力市场建设

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国电力 发布时间:2020-11-21 浏览:
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随着可再生能源装机容量与并网比例的不断提升,消纳可再生能源与平抑功率波动成为欧洲各国所面临的共同挑战。欧洲各国在欧盟的主导下开展了一系列能源领域合作,并在构建欧洲一体化电力市场交易体系上达成共识。作为欧洲电力一体化进程的基石,欧盟统一电力市场建设经历了从单个国家市场到跨国区域市场,从中长期、短期合同交易到日前、日内交易分阶段推进的过程。目前欧盟以日前耦合市场为主要特征的统一电力市场已覆盖近30个国家,初步形成了大范围资源优化配置的电力市场交易平台。

欧盟统一电力市场建设

执笔人:陈珂宁、张高、杨素

国网能源院企业战略研究所

一、欧盟统一电力市场建设历程

欧盟统一电力市场是欧洲统一大市场的组成部分,其建设目的主要包括:一是适应欧盟经济一体化进程,促进各国电力市场开放和自由贸易;二是引入竞争机制,提升能源行业运行效率和整体经济效益;三是促进成员国之间资源整合和优势互补,更好地保障欧盟整体的能源安全;四是促进清洁能源和可再生能源开发利用,推动能源结构转型和低碳经济发展。

统一市场的建设经历了从顶层设计到细化规则,从单个国家市场到跨国区域市场,从中长期交易到日前、日内交易的分阶段推进过程,其主要节点如下:

1986年,尚处于“欧共体”时代的欧洲签署了《单一欧洲法案》(Single European Act),欧盟统一能源市场的设想初步诞生。

1993年欧盟提出建设统一电力市场的目标,至今已形成了包括7个区域市场的统一电力市场雏形。

2006年,日前电力跨境耦合市场启动(截至2019年,已覆盖25个国家)。

2011年,欧盟提出在2014年之前建成欧洲内部统一能源市场(Single Energy Market)的目标,要求各成员国加快输电网络等基础设施的互联、统一运行规则和技术标准等。

2018年,欧洲跨境日内市场成功上线运行,整个欧洲日内连续市场整合在一起,以补充现有的日前耦合市场。

二、欧盟统一电力市场机制设计

(一)跨境中长期双边交易

属于场外交易,由市场主体自行签订中长期双边物理合约,并约定计划曲线,于日前市场开启前提交给相关调度机构,需物理执行。中长期双边物理合约执行前,需通过拍卖方式购入跨境物理输电权(显示拍卖),作为跨境中长期双边合约执行的保障;除跨境中长期双边物理合约外,市场主体可在金融交易机构进行标准化期货合约交易以规避风险或获利,与双边物理合约交易互不影响。

(二)跨境日前耦合市场

各国/地区调度机构负责提供跨境可用通道容量约束,各国/地区交易机构获取市场主体申报信息形成输入、输出交易意向,由EPEX、Nord Pool等7家电力交易机构作为上层耦合系统交易机构进行轮值出清;因输电阻塞将形成各国/地区的耦合出清电价差,该价差是含收益权物理输电权或金融输电权交易的依据和前提。

(三)跨境日内耦合市场

日内耦合市场是日前市场的进一步补充,使市场主体交易电量进一步贴近实际发用电需求,特别是适应了可再生能源发电波动对系统的影响。日内耦合市场不同于日前市场的一次出清,采用了多时间尺度下类似于股票市场的撮合交易模式的连续滚动出清方式,即市场成员可自行在日内交易系统中进行“挂牌”,根据价格优先次序进行匹配成交。

(四)辅助服务与实时平衡

由于辅助服务与实时平衡市场与各国电力系统运行方式紧密结合,长期以来欧洲各国的辅助服务市场与实时平衡市场均由各国TSO自行组织。目前,欧洲各国采用的平衡市场模式主要通过平衡机制(Balancing Mechanism)、三次调频等方式,本质都是通过市场化手段,根据机组报价,实现机组出力的上调或下调。

三、欧盟统一电力市场关键问题

(一)欧盟日前市场两级衔接机制

日前市场联合出清不考虑各国(价区)内部输电阻塞,仅考虑跨国(价区)之间的输电线路容量限制。由TSO向电力交易机构发布跨境传输通道的可用传输容量(Available Transmission Capacity,ATC)。市场A和市场B的市场成员各自提交报价,使用该传输容量作为约束进行统一优化出清,得到各自市场的成交电量及价格。在区域间有阻塞和无阻塞情况下各市场出清曲线如下图所示:

(二)欧盟统一电力市场阻塞管理机制

对于各成员国(TSO调度区域)内的输电阻塞,各国TSO进行调整或组织相应的交易,主要采取的方式包括再调度(Re-dispatch)、通过平衡机制利用市场成员的调整报价进行发电出力的调整等。

对于跨国输电通道的输电阻塞,一般由输电容量显式拍卖和输电容量隐式拍卖两种方式进行处理。显式拍卖适用于跨境双边电力交易;隐式拍卖主要适用于日前市场耦合。

(1)输电容量显式拍卖

市场主体通过独立的输电权市场拍卖(显式拍卖,Explicit Auction)获得的输电权,是其中长期合约物理执行的前提,属于物理输电权。市场主体在输电权交易平台进行年度、月度、每日等时间尺度的输电权拍卖,按照报价由高到低的次序、以实际跨境输电通道可用容量为约束依次出清。市场主体需在中长期物理合约的执行计划提交给调度机构之前获得物理输电权。市场主体拥有的物理输电权对应的容量,决定了其在跨境通道上允许实际传输容量的上限。

物理输电权分为两种,一种是纯物理输电权,另一种是带收益权的物理输电权:对于纯物理输电权,若市场主体没有充分使用,则剩余容量将被系统无偿“回收”;对于带收益权的物理输电权,市场主体未充分使用的输电容量将通过跨区价差的方式回收。

(2)输电容量隐式拍卖

跨境输电权的隐式拍卖,是跨境现货市场在考虑跨境通道物理传输约束情况下的市场统一优化出清过程。因此,输电权的隐式拍卖无需交易机构组织实际拍卖,市场主体将根据市场交易出清结果自然获得电量执行计划,亦相当于获得了一定容量的跨境输电通道的使用权。在耦合出清过程中,若跨境通道存在阻塞(传输需求大于通道可用容量),则输出地区的出清电价将低于受入地区的电价,该价差将作为带收益权的物理输电权、以及金融输电权(FTR)的结算依据和回报资金来源。因此,输电权的隐式拍卖是带权益的物理输电权和金融输电权返还收益的前提。

(三)欧盟典型容量机制

以风、光为代表的具有不确定性的可再生能源并网,一方面逐步使传统机组利用小时数不断降低,另一方面也要求传统机组为其提供系统发电充裕度保障。为解决传统机组因投资难以回收而面临关停、从而进一步加大系统可靠性问题,欧盟近年来不断探索建立容量机制,以保证发电充裕度和系统运行安全。比较典型的是战略容量机制、全市场容量机制以及需求侧响应机制。

(1)战略容量机制主要是指通过招标方式与发电机组签订合同从而保障短期电力供应,涉及的机组范围较小,相关机组由调度/市场运营机构在紧急时段进行调用,在市场出清中具有较低的优先级。在完成市场转型和改革、解决潜在市场问题后,该机制将被取消,未来将被更常规化、竞争化的方式取代,例如向所有类型的容量供应商开放市场,以保障有效的竞争并限制费用。

(2)全市场容量机制由更多市场主体参与,采用全市场拍卖的方式保障系统供电安全,并与其他电力交易品种衔接紧密,具有完善的价格、出清机制。全市场容量机制将在未来长期存在。由于市场化容量机制的创新设计,用电侧为容量备用支付的费用可以被有效地控制,英国、法国以及爱尔兰的电力容量市场也都将仿照这种设计以建设或改进全市场容量机制。

(3)需求侧响应机制相当于在用户侧利用市场化手段,根据报价、负荷调节特性等情况对相关需求侧资源进行调控,挖掘需求侧资源灵活调节的潜力,为系统腾出容量空间。欧盟的相关规则法律在一定程度上保证了需求侧响应机制不会演变为不合规的补贴方式,避免出现不正当竞争或牟利、对用户造成过高的价格等情况。

专家介绍

陈珂宁,电气工程博士,国网能源院企业战略研究所高级工程师。主要从事电力体制改革、电力市场建设、电力系统分析等研究。作为课题负责人承担国家电网有限公司科技项目、管理咨询等多项;获国家电网公司软科学成果奖一、二、三等奖多次。以第一作者发表SCI、EI检索文章数十篇。

张高,电气工程博士,国网能源院企业战略研究所研究员。主要从事电力市场、电力体制改革、需求响应等研究,先后承担国家发改委、国家能源局、国家电网公司委托的重大课题20余项,主笔或参与编写《国内外电力市场化改革分析报告2020》、《“十四五”电力需求响应政策机制研究》等著作和报告,获得国家电网公司科技进步奖、国家电网公司软科学成果奖等奖项。

杨素,博士,国网能源院企业战略研究所改革与市场研究室专家。长期从事电力市场、电力体制改革、电力行业节能减排等领域研究。曾作为负责人承担了50多项国家电网公司重大科技项目、重大战略课题、管理咨询项目等的研究与管理工作,项目内容涉及售电侧改革、大用户直接交易、增量配电业务放开、现货市场等领域,具有丰富的理论、技术和实践经验。

团队简介:企业战略研究所(以下简称战略所)成立于2009年,原名为企业战略与管理咨询研究所,2010年12月单独设立企业战略研究所,是国网能源院核心研究所之一。经过多年实践和积累,在企业发展战略与规划、体制改革与电力市场、企业国际化发展等领域已形成显著优势,培养造就了一支专业素质高、研究能力强的研究咨询队伍。战略所内设企业战略规划研究室、改革与市场研究室、国际化发展研究室,共有32名员工,平均年龄32岁,其中博士27人,硕士5人,具有高级职称12人,国家电网公司优秀专家人才后备3人,是一只充满活力、善于思考、凝聚力强的团队。曾获得“2010年度国家电网公司先进党支部”、“2011-2012年度国家电网公司科技工作先进集体”、“2018年度国家电网有限公司先进班组”、国网能源院“2011-2017年度先进集体”以及“课题攻关党员先锋团队”等称号。2016年,设立“马莉劳模创新工作室”。

关键字:电力市场

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