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电改考题(上):规划投资如何与市场衔接?

作者:中国储能网新闻中心 来源:南方能源观察 发布时间:2020-08-29 浏览:
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睿博能源智库(RAP)

作者:Max Dupuy, Fredrich Kahrl, 王轩[1]

引言

世界各个国家和地区都在应对电力部门改革和转型的挑战。尽管每个地方的背景和细节都不尽相同,但指导目标却有显著的相似性:改善空气和水的质量,降低成本,减少温室气体排放,支持新能源技术以及确保系统可靠性。

中国政府高层对“生态文明”和“能源革命”提出了愿景,其中包括降低成本,提高经济效率,改善空气质量和减少碳排放等目标。同时,于2015年启动、目前正在开展的电力体制改革也在帮助实现这些总体目标。但是,与全球其他国家和地区一样,电力行业的转型还远远没有完成,要有效实现能源革命的目标还有很多工作要做。本文的目的是分析国际经验(包括成功经验和失败教训),并与中国的形势进行比较,以帮助提供更多的想法和支持有益的国际讨论。鉴于南方电网地区通常作为新想法的试验田,起着引领中国其他地区的模范带头作用,文章围绕南方电网地区进行分析,同时也希望本文对中国其他地区开展电力市场工作有所帮助。

在2050年实现能源行业转型的情景下,本文的讨论主要集中在近期和中期的实际操作上。我们将介绍同样在为电力转型而努力的其他国家正在讨论的观点,还会讨论未来五年左右,就南方电网地区的制度背景和改革现状,在能源政策、市场设计、规划和相关政策方面的务实步骤。

因此,我们进行了广泛的讨论,包括市场改革,规划改革,可再生能源并网,灵活性,需求侧资源的开发,电气化政策,零售定价和排放价格等措施,这些措施在理想情况下应共同构成协调一致的总体政策的一部分。当然,这些是非常广泛的复杂主题,不可能在本文中对所有主题进行足够详细的梳理。我们旨在提供各个政策如何恰当地组合在一起的观点建议,并确定一些值得继续讨论和关注的特定问题。

今后,我们计划在本文整体框架下陆续发布相关主题的文章,以进一步讨论本文涉及到的一些具体政策问题。

通过对这些主题的国际经验进行分析,我们认为在以合理成本并保持可靠性的条件下来实现雄心勃勃的长期能源转型和能源革命情景是可行的。

但是,中短期存在许多实际挑战。本文强调电力市场的设计和监管,因为这是任何电力部门转型工作中非常重要的部分,而且也是中国和南方电网地区当前的“热门话题”。不过,我们强调电力市场只是综合“一揽子”政策中的一个要素。

综上所述,本文的主要结论如下:

国际经验表明,尽管电力市场可能是改革方案的一个非常重要的部分,但电力市场本身不足以支持能源革命和电力转型。为了有效地达到能源革命的总体目标,电力市场、规划、监管、需求侧管理、空气质量管理、定价、电气化政策等应紧密协调。这些政策领域需要协调,不应独立设计。我们特别建议在实施电力市场的同时,考虑以下改革:

改革目前由国有发电公司和省级政府负责的项目详细规划和审批决策的方法。我们建议在投资审批过程中要求发电公司测算和发表“净市场价值”和风险指标。

取消现存对化石燃料发电机组的补贴(除非是对需要淘汰的化石燃料机组的补偿)。

对新的和现有燃煤电厂实施/强制执行限制,包括制定“有序”的退役计划。

市场设计和管理处于不断演变的过程。在美国和欧盟,关于电力市场设计的讨论和市场规则修订已经持续了几十年。这些争论有时会导致进步,有时会导致倒退。理想情况下,电力市场的讨论应以电力市场应该做什么的基本重点为指导,即支持有效的系统运作,并为各种资源的合理投资和退役发出信号。

我们确定了几个有关市场设计的领域,值得南方电网地区的决策者关注:

实施“稀缺性定价”,使价格更好地反映电网上不同位置的实时情况。这将意味着取消(或至少放宽)投标和市场清算价格的下限和上限。

在现货市场为所有资源,包括可再生能源、储能和分布式能源(包括需求响应),创造一个公平的竞争环境。这也意味着结束剩余的年度运营小时数的行政分配,让所有火电机组参与现货市场和长期合同市场。

充实和推进广东电力市场监管工作的优秀成果。我们建议,接下来的步骤可包括决定和公布有关参考价格、市场力评价、市场监测的关键细节,并澄清这些与调度的关系。

继续努力制订中长期合同的金融处理办法。中长期合同应该是金融合同而不是物理合同。也就是说,中长期合同不应影响短期运营(调度)决策;相反,应该严格按照经济调度原则进行调度。

为整个地区建立一体化的现货市场。我们认为,美国的“区域输电组织”(RTO)模式是一个非常好的方法。根据这个模式,南方电网区域输电组织将包括一系列统一的区域性规则来分配区域输电成本,一个统一的区域输电规划过程,一个单一的区域调度机构和一个单一的区域交易机构(尽管这些不一定是同一个组织的一部分)负责统一的区域市场。

向清洁、高效、可靠的能源体系过渡,需要在不同的经济部门、政策、法规、投资规划程序和市场机制之间进行协调。这在世界各地,无论是美国、欧洲,还是中国南方电网地区都是如此。电力市场在支持电力转型方面可以发挥重要作用。在世界各地,政策制定者已经看到了许多实施电力市场的重要理由。如果设计和实施得当,电力市场可以实现很多实际的目标,包括:

揭示与单个发电机组及其他资源(包括储能)有关的可变成本(运营成本);

提高系统运行(调度)的效率和灵活性,并支持可变的可再生能源并网;

引导不需要的资源退役,促进需要的资源的合理投资;

刺激竞争和创新,降低成本。

简而言之,精心设计的电力市场可以以对消费者成本最低的方式帮助电力行业实现一场“能源革命”。“精心设计”是什么意思?在市场设计中有许多细节需要考虑,但基本的答案是,一个设计良好的市场应该注重确保实现上述四项成果。然而,有一个重要的警告:国际经验表明,只有伴随着良好的规划实践、良好的监管和在合理的电力政策指导下,市场才能实现这些基本成果。协调如此广泛的市场、规划和政策改革并不容易。在美国、欧洲和其他地方,关于如何改革电力行业、何种“基本市场模式”是最好的、以及市场设计细节的争论仍在继续。

设计良好的电力市场会刺激一部分燃煤发电退役,可是电力市场单独作用不太可能达到符合“能源革命”目标所需的燃煤发电退役规模,或投资符合“能源革命”目标的新清洁能源。在美国和欧洲,这些趋势可能部分受到市场的作用力,但仍然需要政策、规划和监管措施来推动。

美国经验表明,即使存在较为完善的电力市场,运作良好的规划过程也是必不可少的。这些规划过程可以确保市场产生符合总体政策目标的成果,并协调电力部门尚未完全“市场化”的各个方面,包括输电投资、需求侧管理及其他需求侧资源的应用。在美国,这些电力规划过程的发展涉及到[2]:

如何将环境目标和其他公共政策目标纳入规划过程。

哪些组织负责制定不同类型的计划。

地方和区域规划应该如何相互作用。

何时、如何、以及哪些利益相关方将能够参与规划过程。

州和联邦监管者如何监督受监管实体制定的计划。

不同的监管机构如何在规划过程中协调,例如电力和空气质量机构。

规划将如何影响投资、退役和批准决策。

这对广东和南方电网地区意味着什么?我们基于该地区的历史和现状,提出一些看法。从某些方面来说,广东、南方电网、中国与美国和其他国家的情况非常不同。然而,在其他方面却有相似之处。无论如何,我们还是可以从国际经验中汲取有益的教训。

长期以来,中国的“五年计划”在制定国家产业和环境政策方面发挥了重要作用,并为投资和退役机组的数量和类型提供了顶层指导。与此同时,中央和省级政府在促使发电产能退役方面一直扮演着积极的角色。他们还制定了针对具体资源的政策和法规,包括上网电价、可再生能源配额、碳排放交易机制、节能政策等。面临的挑战将是继续改进“五年计划”进程以及该进程与具体资源政策和法规之间的协调。幸运的是,2016年国家能源局公布的规划政策提出了一些非常有用的综合原则,为这些工作打下了良好的基础[3]。

最大的挑战可能存在于规划和投资决策制定的“更深层次”——即发电投资识别、评估、设计、批准和蓝图等细节层面。大型国有发电公司(中央、省级)在提出方案、设计,推进具体的大型发电投资决策等方面一直扮演着重要的角色,而退役的决定通常是由中央政府作为“技术升级”的一部分措施(比如上大压小等)来驱动的。近年来,省级政府拥有审批权力,但由于种种原因,监管一直很松[4]。在这种模式下,主要的国有发电公司推动规划和投资决策的“更深层次”,这不同于美国和欧洲的大部分地区。

现在的挑战是,为了实现“能源革命”的目标,发电公司应该停止建设煤炭产能,转而建设新能源,集中精力迅速淘汰煤炭资源。由于新能源可能会快速增长,然而需求增长可能比过去几十年要缓慢,整体资源“产能过剩”可能会持续存在,这取决于煤炭去产能的速度。

与此同时,大型发电公司的业务模式面临重大挑战。它们正在努力适应电力行业改革和新的竞争压力。这些竞争压力一方面来自新市场机制的发展。近年来“中长期”合同市场给燃煤发电机组的运行小时数带来了下行压力,随着现货市场和其他市场机制的进一步发展,这种情况可能会继续下去。另一个方面是,新的参与者和新的资源类型可能会变得更加重要——尤其是分布式能源资源和那些开始在这一领域探索新商业模式的公司。

尽管存在这些压力,但在计划、投资、退役等方面的“更深层次”,至少在针对大规模的发电投资和煤炭退役决策方面,中国和南方电网地区的决策者除了让大型发电公司扮演重要的角色(尽管有所减少),似乎没有其他选择。这也是可以理解的,因为大型发电公司拥有所需的人员、规模和技术专长来做这些工作。电网公司可能会扮演规划角色——类似于美国和欧洲的配电公司通常在“资源充足”规划过程中扮演核心角色的方式——但是我们认识到,当前中国电力行业改革[5]的一个主要推力是减少并合理化电网公司在电力行业决策中的范围[6]。或者,国家和省级政府机构可以直接负责规划和资源采购决策的“更深层次”——但这将是一个重大挑战,需要增加足够的技术专长和人员。

然而,政府在更高层次的规划和指导中具有极其重要的作用,在这方面,除了加强对包括分布式和需求侧资源在内的合理投资决策组合的监督之外,别无他法。关键是要确保“更深层次”的规划、投资和审批决策符合“五年规划”、“能源革命”和其他政策目标。在实践中,这意味着“五年规划”形成了特定资源政策(煤炭退役、可再生能源配额等)的基础,但在这些约束条件下,实际的详细(“更深层次”)投资组合决策留给了市场参与者。一个挑战是确保“五年规划”本身是高质量的。国家能源局2016年有关规划的政策打下了非常有用的基础[7]。大型发电公司需要做很多这样的决定,但其他参与者也需要做很多决定,包括关于分布式能源资源的决定,在这种新形势下,这一点至关重要。

我们建议修改要求国有发电公司(向国有资产监督管理委员会和其他部门)展示其制定决策的方式。建议要求这些公司开始在发电和储电项目的投资审批过程中测算和提供“净市场价值”和风险指标的分析[8]。这个分析应该比较不同投资选择的收入、成本和风险,为计划投资的规模和组成给出正当理由。有了这些信息,国资委可以确保国有发电公司做出慎重的投资决策。相比起国资委现行使用的指标,例如每个发电厂的年运行小时数,这些指标更合理[9]。此外,我们建议现货市场价格应该为投资审批决策、发电商的机组组合分析和投资决策以及银行的尽职调查分析提供新的有价值信息。严格的指导方针要求项目审批必须以满足净市场价值和风险指标的标准为前提。国资委和国家发改委可以制定指导方针,并提供监督,以确保指导方针在审批决策中得到遵守,确保国有企业提供的信息准确可靠。

在保持一些发电开发商投资组合灵活性的同时,对特定资源的政策进行合理化和精细化也是有用的。我们建议这应包括:

精炼和合理化政策以支持新能源(例如,可再生能源配额制;对包括需求侧管理在内的分布式能源资源的政策;储能投资政策)。最终,当一个强大的碳排放交易机制完全实现时,其中一些政策可能会“逐步退出”。

取消对化石燃料发电机组的补贴。正如下一节所述,实施良好的稀缺定价应该足以支持所需的天然气发电。

契合“能源革命”和减排目标,对新的和现有的煤炭电厂实施并强制执行限制。它的必要性在于,虽然新的电力市场可以帮助发现并促使一些不经济的燃煤发电机组退役,但电力市场本身不会将电厂排放相关的外部成本“内部化”。尤其是,我们建议创建一个燃煤发电机组的“有序”退役时间表(例如,类似于最低标准[10]) ,后期随着碳交易机制得到充分发展,可以被替代(或与其合并)。我们使用“有序”一词意味着退役时间表应该考虑到由于系统可靠性原因,一定数量的不经济机组可能会继续运行一段时间。应当谨慎地指定这样的可靠性任务,并对其成本有效的替代资源包括需求侧资源给予充分的考虑。

[1] 感谢不吝时间对本文提供建议的各位国内的专家老师,以及Kevin Porter, Frederick Weston,  Ryan Wiser。Tim Simard负责英文版排版设计,何枭负责中文版本的翻译和制作。

[2] 睿博能源智库,自然资源保护协会(2017年11月). 《美国电力规划的经验和借鉴》https://www.raponline.org/knowledge-center/power-sector-planning-us-experience-and-recommendations-for-china-cn/

[3] 能源局(2016).“国家能源局关于印发《电力规划管理办法》的通知”(国能电力〔2016〕139号), http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto84/201606/t20160606_2258.htm. 更多讨论,详见睿博能源智库(2016),《从电力规划看煤电产能过剩和可再生能源弃电的问题》。https://www.raponline.org/blog/excess-coal-generation-capacity-and-renewables-curtailment-in-china-getting-with-the-plan_cn/

[4] Ren, M., Branstetter, L., Kovak, B., Armanious, D., & Yuan, J.. (2019). Why has China Overinvested in Coal Power? National Bureau of Economic Research. Working Paper No 25437. https://www.nber.org/papers/w25437

[5]《关于进一步深化电力体制改革的若干意见(中发〔2015〕9号)文》

[6] 9号文之后发起的“增量配电改革”表明,未来可能会出现类似美国的情况,即由配电公司(从电网公司中分离出来,由私人“社会资本”提供资金)负责管理和运营配电电网服务区。在这种情况下,这些新的配电公司可能承担规划责任。然而,鉴于增量配电改革在中国仍处于早期阶段,而且只适用于中国一小部分的试点地区,这种可能性似乎相当遥远。

[7] 能源局2016 (如上).

[8] 净市场价值是项目生命周期的能源和辅助服务市场收益减去成本后的现值。在美国,风险指标通常包括与市场价格、燃料价格和需求预测不确定性相关的风险,通常基于资源或投资组合成本在不同输入值之间的方差,使用蒙特卡罗分析。常用的风险指标包括第95百分位的净市场价值和第95百分位的净市场价值与预期净市场价值的比率。有关净市场价值概念和计算的更多信息,Pacific Gas & Electric (PG&E). (2012). PG&E’s Description of its RPS Bid Evaluation, Selection Process and Criteria. https://www.pge.com/includes/docs/pdfs/b2b/wholesaleelectricsuppliersolicitation/RPS/2012/Attachment_K_LCBF_12102012.pdf; Southern California Edison (SCE). (2013). 2013 Request for Offers Local Capacity Requirements. https://www.sce.com/sites/default/files/inline-files/LCRRFOTransmittalLetter1113_Redline.pdf. For more on risk metrics, see Kahlr, F., Mills, A., Lavin, L., Ryan, N., & Olsen, A. (2016). The Future of Electricity Resource Planning. Section 3.5. https://emp.lbl.gov/sites/all/files/lbnl-1006269.pdf.

[9] 剩余的煤电发电机组需要更灵活地运行来消纳增长的可再生能源,国资委注重维持煤电运行小时数从根本上不符合电网每种资源只有在最有效时才发电的原则。Dupuy, M./ (2020). China’s Watchdog for State-Owned Enterprises Grapples With Coal-Fired Generation. Regulatory Assistance Project.

[10] 最低标准的一个例子是美国环保署2015年的新能源性能标准(New Source Performance Standard),该标准设定了636 kgCO2/kWh的限制。有关此规则的更多信息,请参见EPA. (2015). Standards of Performance for Greenhouse Gas Emissions From New, Modified, and Reconstructed Stationary Sources: Electric Utility Generating Units; Final Rule. https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2015-10-23/pdf/2015-22837.pdf.  

关键字:电改

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