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澳大利亚和英国电力库模式的比较分析及启示

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国电力 发布时间:2020-11-17 浏览:
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中国储能网讯:1998年12月,澳大利亚国家电力市场(NEM)正式成立并开始运营,市场模式采用发电侧单边竞争的电力库模式,与上世纪90年代英国的电力库模式有很多相似之处。由于该市场模式下电力用户没有直接参与到电力市场,所以用户侧价格不能和发电侧价格产生联动。若供需关系紧张、输电线路发生阻塞、设备检修或故障时,发电商极易通过行使市场力来操纵市场价格。然而,虽然NEM市场中发电侧和售电侧的市场集中度都很高,但是由于NEM市场设计了科学合理的电力市场运行规程、管控机制和监管机制,澳大利亚NEM市场从创建至今都在健康有序的运营。本文重点分析比较澳大利亚和英国电力库模式的特点,总结了澳大利亚NEM电力库模式的经验,进而为我国电力市场建设提供启示和借鉴。

澳大利亚和英国电力库模式的比较分析及启示

执笔人:胡源、曲昊源、唐程辉

国网能源院企业战略研究所

一、澳大利亚和英国电力库的介绍

(1)澳大利亚NEM电力库

NEM电力库由AEMO同时负责调度和交易业务,自1998年12月运行至今。在市场申报方面,发电商按照边际成本报价,每日中午12:30前提交次日实时市场报价信息,在实时市场运行前5分钟可以重新申报(只能修改出力),用户侧不报量不报价,由AEMO 预测用户侧的电力负荷曲线进行出清。在出清机制方面,以发电成本最小为优化目标确定发电计划,每5分钟出清一个调度价格。在结算机制方面,NEM的调度和结算时间尺度不统一。实时市场每5分钟出清一次,确定一个调度价格;由30分钟内6个调度价格的平均值得到结算价格。2020年7月起将按照5分钟的时间尺度,实现调度和结算时间尺度的统一。发电侧按NEM出清的结算价格进行结算,用户侧接受NEM市场价格。在价格机制方面,NEM采用分区电价的价格机制,并以州作为价区划分的物理边界,包括昆士兰州、新南威尔士州(含首都直辖区)、南澳大利亚州、维多利亚州和塔斯马尼亚州五个互联的价区。市场规定最低和最高现货价格分别为-1000澳元/(MW•h)和14700澳元/(MW•h)。

(2)英国电力库

英国电力库属于强制性电力库,运营时间范围为1990年4月至2001年3月,经营区域包括英格兰和威尔士两个地区,运营商为英国国家电网公司(National Grid Company,NGC)。在市场申报方面,该市场是一个日前单边市场,发电商需要在前一天早晨10:00前完成报价,用户侧的电力负荷由系统运营商预测得到。在出清机制方面,NGC按照最小购电成本为优化目标,调用GOAL(Geneal Ordering and Loading Program,通用排序和调度程序)求解一个无约束经济调度模型,即可得到所有发电商的发电计划和统一出清电价。英国电力库每30分钟出清一次,市场出清结果于前一天下午17:00向市场主体公布,并于次日零点开始执行。在不平衡量处理方面,次日实时运行时,由于机组故障、线路故障以及用户实际用电量和预测负荷之间的偏差等造成系统出现的不平衡量,将由系统运营商通过调用参与辅助服务的机组来调节。在结算机制方面,发电商的结算价格按照电力购买价格结算(Power Purchase Price, PPP),包括系统边际电价(System Marginal Price,SMP)和容量费用(Capacity Payment)。用户侧按照电力销售价格结算(Power Selling Price, PSP),包括系统边际电价、容量费用以及上抬费用(Transmission Services Use of System,TSUoS)。

二、英国电力库与NEM电力库的比较

澳大利亚NEM电力库和英国电力库的异同点如表1所示。两者的共同点主要体现在:一是均采用了强制性单边电力库模式,用户侧不报量不报价,负荷曲线由系统运营商预测得到;二是两个市场都采用了差价合同、远期合同对冲现货市场中的交易风险。

表1  澳大利亚和英国电力库的比较

注:Capacity Payment=LOLP*(VOLL-SMP),其中LOLP代表半小时失负荷的概率,VOLL代表失去负荷的价值。

TSUoS包括辅助服务费用、网络损耗费用和输电网使用费、配电网使用费、政府基金附加等。

从表1可以看出,NEM电力库和英国电力库相比,两者的不同之处主要体现在优化出清、价格机制和结算方式三个方面。

在优化出清方面,相比于英国电力库的30分钟调度出清,NEM采用5分钟作为调度出清,能够更加有效的发挥电力价格对市场主体引导作用,如促使发电商更加积极参与到系统的调峰和调频等辅助服务。另外,相较于英国电力库的无约束出清模型,NEM电力库在出清模型中考虑线路的传输约束,因此得到的发电计划更加符合实际运行情况,有效减少了线路阻塞对发电机出力的影响,显著提升系统安全运行水平。

在价格机制方面,相较于英国的系统边际电价出清机制,NEM电力库对经营区内的五个州,按照物理边界作为价区划分标准,采用了区域电价机制,进而可以考虑跨价区输电通道的阻塞对电力市场出清的影响,得到的价格能够反映位置信号,进而引导电源和电网的建设,改善用户的用电行为。

在结算方式方面,英国电力库对发电商结算时包括市场边际出清价格和容量费用两部分,对用户结算时除了边际出清价格,还考虑了容量费用、辅助费用、输电费用、发电机的补偿费用、政府基金附加等。由于容量费用计算规则中的LOLP易受人为因素干扰和操纵,辅助服务费用、发电机补偿费用等定价机制不明确,导致市场结算价格计算复杂、波动性大、不确定性高、价格扭曲。最终,市场价格很难发挥对市场主体投资和运行决策的引导作用。澳大利亚电力库发电商和用户均按照所在价区的参考节点价格进行结算,结算方式简单、透明,更加容易被监管且减少了用户对电价的质疑。

2001年4月,英国电力库模式转变为(New Electricity Trading Arrangements,NETA)模式(新电力交易协议),标志着运营十一年的英国电力库正式谢幕。英国电力库虽然停运,但英国在电力改革中的探索和实践为全球电力工业的改革和发展提供了很好的借鉴和参考。相较于英国,澳大利亚NEM电力库自1998年12月13日一直安全稳定运行至今。随着NEM市场规则和监管机制的不断完善,NEM现在已经是全球运行经验成熟的电力市场之一。

三、经验总结及启示

澳大利亚NEM电力库能够长期稳定运行,主要有如下几点经验:

一是采取了有效的市场力防范措施。首先是鼓励发电集团与售电公司或大用户签订一定比例的差价合约合同。如果发电集团在NEM市场中行使市场力抬高现货市场价格,所得的额外利润将返还给用户,进而抑制发电集团行使市场力的动机。其次是加强不同价区之间联络线的建设。充裕的跨价区联络线可以保证大量的外来电参与电力市场竞争,可有效削弱发电商行使市场力的能力。

二是实现调度和结算时间间隔的统一。AEMO计划于2021年7月开始,将30分钟结算时间间隔调整为5分钟结算间隔,和调度时间间隔实现了统一。随着新能源发电量的快速攀升,NEM市场需要更多的调频机组来减少新能源机组对电力系统安全稳定的影响。调度时间和结算时间统一为5分钟后,能够更加有效的发挥电力价格的激励作用,引导发电商参与电力系统的调节。

三是建立了成熟的电力金融市场。为了帮助发电商和售电公司降低在现货市场的交易风险,NEM建立了自由度高、流动性强的电力金融市场,主要可分为期货交易市场和场外交易市场(OTC)两大类。电力期货产品在悉尼期货交易所(Sydney Futures Exchange,SFE)上交易,均为标准化的合同。大多场外交易合约是发电商和零售商之间共同商议协定的,其他场外交易合约是在电力经纪人的协助下签订。电力金融市场和现货市场通过现货价格联动,仅在结算上帮助市场主体对冲金融风险,不会影响到市场的物理运行。

四是建立了良好的市场监管体系。NEM市场构建了公平、透明、高效的市场监控体系,为提高电力市场透明度、维护电力市场公平交易提供了重要保障。首先是不断完善电力市场监管相关的法律条文。AEMC会根据市场主体提交的监管条例修订提案举行听证会,论证通过后即可形成法律条文。其次是市场信息披露及时充分,电网规划数据、实时运营数据、市场交易信息等均可在AEMO官方网站上便捷查询。最后是及时发布市场动态监控和评估报告,通常按季度和年度公开发布完整的评估报告,也会不定期针对重大事件,如电价飙升、发电侧市场力等重大问题,发布评估分析报告。

对我国电力市场建设的启示如下:

一是鼓励发电商签订高比例的中长期合同。我国在电力市场建设初期,可通过提高发电商的中长期合同电量比例,来降低发电商在现货市场操纵价格的风险,保证市场平稳起步。

二是加快完善辅助服务市场机制。在新能源消纳压力不断加剧的挑战下,通过完善辅助服务市场机制、完善现货市场价格形成机制等,提高市场主体参与系统调节的积极性,促进新能源能够有效消纳,保障电力系统在市场环境下安全稳定运行。

三是加强市场监管。建立电力市场动态监测与评估机制,完善市场监管组织体系,创新市场监管措施和手段,对电力现货市场主体行使市场力、操纵市场、违反市场规则等情况实施监管,维护良好的电力现货市场秩序和市场的公正性。

专家介绍

胡源,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、电网规划等研究,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2019》、《国内外电力市场化改革分析报告2020》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。

曲昊源,国网能源院企业战略研究所改革与市场研究室研究员。主要从事电力市场、辅助服务市场、电力体制改革等领域的研究,熟悉欧洲、美国等国外电力市场设计。连续三年主笔《国内外电力市场化改革分析报告》。曾主持、参与多项政府有关部门的委托项目以及国家电网有限公司重大科技项目、重大战略课题、管理咨询项目等的研究与管理工作,多次获得国家电网有限公司软科学成果奖。

唐程辉,工学博士,国网能源院企业战略研究所研究员。研究方向为电力体制改革、电力市场等,完成多项政府委托及国网公司科研项目,以第一作者在IEEE汇刊、Applied Energy、电力系统自动化、电工技术学报等国内外知名期刊发表学术论文。

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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