陳 政，楊甲甲，金小明，董 楠，冷 媛，吳鴻亮，楊 俊，文福拴

(1.南方電網(wǎng)科學研究院，廣東 廣州 510080;2.浙江大學電氣工程學院，浙江 杭州 310027)

0 引言

優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低溫室氣體排放，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已成為當前世界各國普遍關(guān)注的問題。在這樣的背景下，風能、光能等間歇性可再生能源發(fā)電技術(shù)得到快速發(fā)展。為敘述方便，在本文后面的內(nèi)容中，除非特別指明，“可再生能源發(fā)電”特指“間歇性可再生能源發(fā)電”。

隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中這類發(fā)電的滲透率逐步提高，其對電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行以及電力市場的設(shè)計與運營帶來了新的挑戰(zhàn)。在過去的幾年中，國內(nèi)外在這方面做了相當多的研究工作。例如，澳大利亞有些學者甚至對電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電比例為100%(即完全采用可再生能源發(fā)電)的情況進行了研究［1］。一方面，與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比，盡管可再生能源發(fā)電的邊際成本較低，但其單位容量的平均投資成本較高。可再生能源發(fā)電技術(shù)在現(xiàn)階段一般還無法在電力市場中與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)進行競爭。這樣，為鼓勵可再生能源發(fā)電，就需要特定的電價形成機制，該電價機制應該能夠向市場主體發(fā)出合理信號，正確引導投資或消費行為，促進可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。

另一方面，隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的不斷進步，其投資建設(shè)成本也在逐步下降，各國關(guān)于可再生能源發(fā)電的政策也在不斷調(diào)整。隨著可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的滲透率的提高，如何讓其參與電力市場的運營就是一個無法回避的重要問題。為此，開展可再生能源發(fā)電參與電力市場競爭的研究，無論對可再生能源發(fā)電技術(shù)本身的發(fā)展還是電力市場的建設(shè)與發(fā)展，都具有重要意義。

電價是電力市場中的重要經(jīng)濟參數(shù)，其決定著電力資源配置的經(jīng)濟效益和社會效益。國內(nèi)外很多學者就可再生能源發(fā)電參與電力市場的電價問題進行了研究，從總體上可分為以下幾類:

(1)可再生能源發(fā)電的價格形成機制;

(2)可再生能源發(fā)電的競價策略;

(3)可再生能源發(fā)電對電力市場電價的影響。

本文對可再生能源發(fā)電的電價形成機制和競價策略方面的研究文獻進行簡要綜述，以系統(tǒng)的整理相關(guān)的研究成果，并識別有待研究的問題。需要指出，盡管在撰寫本文的過程中，我們試圖涵蓋盡可能多的文獻，但由于這是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域，新的文獻不斷涌現(xiàn)，有些文獻可能因此未能被收入，但這并不表示這些文獻不夠重要。

1 可再生能源發(fā)電的電價形成機制

近年來，不少國家除了宏觀上制定可再生能源發(fā)電的發(fā)展規(guī)劃和可再生能源激勵政策外，還探索了與可再生能源發(fā)電相適應的電力市場機制，目前主要包括強制性和自愿性兩大類政策。前者指政府通過法律法規(guī)明確發(fā)電企業(yè)或電力用戶所需履行的義務，主要包括3類:

(1)對可再生能源發(fā)電企業(yè)在上網(wǎng)電價方面給予支持，稱為上網(wǎng)電價制;

(2)通過公開招標來選擇可再生能源發(fā)電項目的開發(fā)者，稱為招標制;

(3)強制規(guī)定可再生能源發(fā)電在電力供給總量中的比例，并依賴市場促進可再生能源的發(fā)展，稱為配額制或綠色證書制。

自愿性政策則依賴電力消費者自愿購買可再生能源發(fā)電來促進其發(fā)展，以綠色電價制為主。

1.1 上網(wǎng)電價制

上網(wǎng)電價制指通過政府制定上網(wǎng)電價(Feedin tariffs，F(xiàn)ITs)并規(guī)定供電企業(yè)購買可再生能源發(fā)電義務，來保證可再生能源發(fā)電企業(yè)能夠獲得穩(wěn)定的發(fā)電收入，也稱為強制購電法。確定可再生能源發(fā)電上網(wǎng)電價水平的基本方法可歸納為兩大類［2］，即標準成本法和機會成本法。前者根據(jù)當前可再生能源發(fā)電的技術(shù)水平、應用規(guī)模等，確定合理的收購電價;后者則在電力市場競價基礎(chǔ)上，由政府提供一定的價格補貼。上網(wǎng)電價制可以通過行政手段和經(jīng)濟刺激最大限度地促進可再生能源的發(fā)展，目前德國、丹麥、西班牙、比利時等歐洲國家普遍采用了這種方法，其中以德國的固定上網(wǎng)電價制度和西班牙的溢價電價制度最具代表性。

1.1.1 固定電價制

固定上網(wǎng)電價制是按照標準成本法，由政府直接確定各類可再生能源發(fā)電的入網(wǎng)價格，電網(wǎng)企業(yè)必須按照這樣的價格向可再生能源發(fā)電企業(yè)支付費用。

德國是實行這一制度的典型國家。早在1974年，德國就開始研究如何發(fā)展可再生能源發(fā)電［3］。1991年1月，德國制定了上網(wǎng)電價體系(Stromeinspeisegesetz，StrEG)，對小水電、生物質(zhì)能所發(fā)電量按平均零售價格的80%收購(500 kW以上的則按65%收購)，對風電、太陽能發(fā)電量按平均零售價格的90%收購［4］。20世紀末，伴隨著電力市場的發(fā)展，零售電價出現(xiàn)下跌［5］，政府在2000年頒布了《可再生能源法》(Erneuerbare Energien Gesetz，EEG)，確定了德國的固定上網(wǎng)電價制度，進一步支持可再生能源發(fā)電的發(fā)展。政府根據(jù)各種可再生能源發(fā)電的成本差異和市場拓展程度不同，制定了不同的電價標準，并隨著時間推移逐步下調(diào)購電價格以刺激可再生能源發(fā)電的技術(shù)進步。文獻［6］詳細介紹了2011年6月30日通過的最新《可再生能源法》修正案中對各類可再生能源發(fā)電的收購電價。以上兩個法案(StrEG和EEG)奠定了德國的可再生能源發(fā)電政策體系架構(gòu)，其具有 3 個主要特點［4，7，8］:

(1)可再生能源發(fā)電擁有優(yōu)先上網(wǎng)的權(quán)力且電網(wǎng)企業(yè)有義務購買;

(2)長達20年(該年限視可再生能源發(fā)電的種類和發(fā)電容量不同而有所不同)逐年遞減的最低收購價格保障;

(3)建立全國成本清算系統(tǒng) (Nationwide equalization scheme)，以消除區(qū)域電網(wǎng)企業(yè)間在購電成本方面的不平衡。

德國實施固定上網(wǎng)電價的效果十分顯著，目前其風電和光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)居于世界前列。在21世紀的頭十年里，德國新建電廠的80%以上都是基于可再生能源發(fā)電技術(shù)。截至2011年底，德國的可再生能源發(fā)電比例已占電力總消費的20%，占電能消費的12%，均為10年前的3倍［9］。

固定電價制度有以下優(yōu)點:

(1)以強制上網(wǎng)電價與固定收購電價保證了可再生能源發(fā)電公司的收益，有利于快速提高可再生能源發(fā)電在電力消費中的比重;

(2)針對不同的可再生能源發(fā)電類型、不同的發(fā)電容量等采取有差別的電價收購策略，這有利于可再生能源發(fā)電發(fā)展的多樣化;

(3)電價簡單明了，相關(guān)交易管理操作十分方便;

(4)全國范圍內(nèi)的成本清算有效地減輕了可再生能源發(fā)電比重較大地區(qū)的電網(wǎng)公司的購電成本壓力，有利于政策的推行。

固定電價制度有以下缺點:

(1)該制度是基于價格因素的激勵政策，缺乏對可再生能源發(fā)電量的直接干預，無法顯式表達國家可再生能源發(fā)電的發(fā)展目標;

(2)固定電價制度摒棄了市場機制，導致無法有效地對短期內(nèi)可再生能源發(fā)電成本的降低做出反應，不能最大限度地刺激可再生能源發(fā)電技術(shù)的進步;

(3)導致了電價水平上升，上漲的電價將直接施加于電力用戶或通過財政方式轉(zhuǎn)嫁給納稅人，對國家的整體經(jīng)濟實力要求較高。

1.1.2 溢價電價制

溢價電價制結(jié)合了標準成本法和機會成本法，既顧及了可再生能源發(fā)電的實際發(fā)電成本，又與市場體制下的電力競價掛鉤。采用這種方法時，可再生能源發(fā)電價格的制定原則為［2］:參照常規(guī)發(fā)電技術(shù)的銷售價格，乘以一個適當?shù)谋壤禂?shù);或者在隨時浮動的市場電價的基礎(chǔ)上加上固定的政府補貼電價(即溢價)。溢價電價制度在鼓勵可再生能源發(fā)電參與電力市場競爭的同時提供了最基本的價格保障。

實施這一價格制度的典型代表國家是西班牙。在20世紀70年代，西班牙開始與歐洲其它國家開展可再生能源發(fā)電技術(shù)的合作研究，并于1980年制定了節(jié)能法案，這一法案也代表了西班牙可再生能源發(fā)電激勵政策的開端。其給定了政府對新建可再生能源發(fā)電投資項目的補償細則和對5 MW以內(nèi)可再生能源發(fā)電的收購電價保障［10］。1994年，政府立法保證了可再生能源發(fā)電的強制上網(wǎng)，并參考常規(guī)能源電價制定可再生能源的收購電價［11］，由此西班牙的可再生能源發(fā)電的發(fā)展進入了一個全新時期。1997年，在電力市場發(fā)展的背景下，西班牙出臺了《54號電力法》，其中明確了可再生能源發(fā)電的總體發(fā)展目標、可再生能源發(fā)電的強制上網(wǎng)，以及對可再生能源發(fā)電按常規(guī)電能銷售電價的80%～90%進行收購的方法。1998年政府又將可再生能源發(fā)電的收購方案進行了調(diào)整，分為兩種［12］:a.逐年調(diào)整的固定電價收購;b.在電力市場競價的基礎(chǔ)上給予固定補償。這是西班牙溢價電價制度的雛形。

在經(jīng)過若干年實踐后，2004年確定的電力法修正案中規(guī)定:可再生能源發(fā)電企業(yè)每年年初需在給定的兩種電價方案中選擇一種，作為之后一年內(nèi)該企業(yè)的結(jié)算方式［13］。這兩種電價方案為:

(1)機組無需參與日前市場競價，其所有時段的發(fā)電量均按照規(guī)定的固定電價結(jié)算，該固定電價給定為年平均上網(wǎng)電價的某一百分比。

(2)機組需參與市場競價或雙邊交易，其結(jié)算電價為市場電價或雙邊合同中的協(xié)商電價，再加上一定的政府補貼(即溢價)。

2005年之后，伴隨著全球能源價格的上漲，西班牙電力市場的平均電價持續(xù)提高，越來越多的可再生能源發(fā)電企業(yè)愿意采取溢價電價收購方案。在這一制度的支持下，西班牙的可再生能源發(fā)電得到迅速發(fā)展。截至2011年底，可再生能源發(fā)電量已占電能需求總量的33%［14］。

相比于固定電價制度，溢價電價在一定程度上引入了市場競爭，能促使發(fā)電結(jié)構(gòu)更加合理，同時市場競價也能有效地促進可再生能源發(fā)電技術(shù)的進步。不過，溢價部分的確定不僅需要考慮可再生能源發(fā)電的技術(shù)成本和發(fā)展規(guī)模，還需要考慮市場競爭下不斷變化的常規(guī)能源發(fā)電電價，這導致溢價電價制的管理成本比固定電價制高。

1.2 招標制

可再生能源發(fā)電招標制是由政府對可再生能源發(fā)電項目進行招標，以允許其上網(wǎng)為保證，與可再生能源發(fā)電供應商簽訂長期購電協(xié)議。在這一制度下，項目所申報的電價往往是評標的主要因素，因此也稱為招標電價制。通過多家公司競爭，可以有效降低可再生能源發(fā)電的價格。

英國在1990年至2001年實行的非化石燃料公約(The Non－Fossil Fuel Obligation，NFFO)是這一體系的典型代表。與其它西歐國家一樣，英國也從20世紀70年代中期石油危機后逐漸意識到發(fā)展可再生能源發(fā)電的重要性，由此開展了一系列研究工作。在1982年，由相關(guān)專家組成的咨詢委員會 (The Advisory Council on Research and Development for fuel and power，ACORD)對可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展前景及其成本進行了評估［15］，并在之后不斷更新相關(guān)報告，這為英國的可再生能源發(fā)電制度的建立提供了基礎(chǔ)。在1989年，英國頒布了《電力法》，其相關(guān)條款規(guī)定了電力供應機構(gòu)必須收購一定量以非化石燃料為原料生產(chǎn)的電能，同時提高化石燃料稅來補貼相應的財政支出。該法律從1990年開始施行，其核心內(nèi)容就是NFFO。盡管制定NFFO的最初目的是維持核電在競爭的電力市場環(huán)境下的發(fā)展［16］(當時英國的核電均屬國有)，但這在客觀上為英國可再生能源發(fā)電的發(fā)展提供了制度保障。

NFFO 的特點［17］如下:

(1)由政府發(fā)布待開發(fā)的可再生能源發(fā)電項目，并通過競標確定項目開發(fā)者;

(2)項目所在地區(qū)的供電機構(gòu)按中標電價與中標者簽訂長期購電合同，保證可再生能源發(fā)電上網(wǎng);

(3)地方供電機構(gòu)所承受的附加成本(中標電價與常規(guī)電力的市場電價的差值)通過政府征收的化石燃料稅進行補貼。

在實踐過程中，NFFO的一些細節(jié)不斷被完善［18］，購電合同的最長年限從最初的8年延長到15年，而且為了保證投資者順利完成中標容量的建設(shè)以及發(fā)電上網(wǎng)，從項目中標到實際運營之間又增設(shè)了5年的寬限期。表1為5輪NFFO的相關(guān)數(shù)據(jù)［19，20］。由表1中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，自實行招標制以來，英國的可再生能源發(fā)電電價不斷下降，但項目的實際上網(wǎng)率很低。由于沒有相關(guān)的措施對未完成中標容量建設(shè)的投資者進行懲罰，導致投機者利用低電價競標，但中標后因融資、技術(shù)等各種原因無法完成項目建設(shè);此外，也有部分中標項目在申請發(fā)電上網(wǎng)時遇到障礙，無法順利實現(xiàn)發(fā)電入網(wǎng)。由于無法達到政府的可再生能源發(fā)展目標，政府宣布完成現(xiàn)有NFFO合同以后，不再簽訂新的合同。

表1 NFFO數(shù)據(jù)統(tǒng)計Table 1 The NFFO statistical data

招標制有以下優(yōu)點:

(1)通過競爭性招標，能夠有效降低可再生能源發(fā)電價格;

(2)開發(fā)項目由政府統(tǒng)一發(fā)布，有利于促進發(fā)電技術(shù)類型的多樣化;

(3)長期購電合同為投資者提供了可觀的收益保障，同時也使其有動力進行技術(shù)革新，不斷降低成本從而獲得更大利潤。

招標制有以下缺點:

(1)項目的評審流程較長，對投資者的前期準備要求較高，項目的初期投入較大;

(2)合同時間較長，準確估計可再生能源發(fā)電技術(shù)的成本變化比較困難，競標過程中難以避免投機情況的出現(xiàn)。

1.3 配額制

可再生能源發(fā)電配額制(Renewable Portfolio Standard，RPS)指以法律的形式對可再生能源發(fā)電在總電能消費中的份額做出強制性規(guī)定;一般而言，這一責任將被落實到各電力供應商或者電力銷售商。配額制體系常包括綠色證書(Renewable Energy Certificates，RECs)交易環(huán)節(jié)，因此也被稱為綠色證書制。這是一個以市場為基礎(chǔ)，無需政府投入大量資金和管理的政策模式，供電企業(yè)將通過市場尋求成本最低、效率最高、最靈活的方式來完成規(guī)定的配額。

配額制起源于美國。在1995年，隨著電力工業(yè)改革的進行，加利福尼亞州政府機構(gòu)正式開始對配額制的具體制度設(shè)計進行討論［21］。之后，越來越多的專家學者開始關(guān)注配額制，并開展了深入研究。目前，美國已有29個州施行了可再生能源配額制［22］，其中德克薩斯州被認為是實施配額制最為成功的州之一［23］。在1999年，德州《公共事業(yè)監(jiān)管法》(Public Utility Regulatory Act)修正案中確定了在推行電力改革的同時實施可再生能源發(fā)電配額制，并于2001年7月開始施行。

與其它可再生能源發(fā)電發(fā)展機制相比，配額制更注重市場的作用，其制度設(shè)計更加詳細周密。以德州為例，介紹其配額制的主要內(nèi)容［24，25］如下:

(1)總體目標及份額分配:制定比較符合實際的隨時間變化的可再生能源發(fā)電發(fā)展的總體目標，并根據(jù)一定的準則強制分配可再生能源發(fā)電份額。德州的可再生能源發(fā)電總量目標以裝機容量為標準，并隨時間推移不斷增加，到2015年可再生能源發(fā)電總裝機容量要達到5880 MW［26］(其中，至少500 MW來自風能以外的其它可再生能源發(fā)電)。按照發(fā)電公司出售電能在市場中所占比例進行份額分配。

(2)有效的義務對象:規(guī)定了哪些可再生能源發(fā)電要履行配額義務，包括時間和地域范圍要求。這里，“義務主體”指發(fā)電公司。在德州，可以被用來完成配額義務的可再生能源發(fā)電包括風能、太陽能、地熱能、生物質(zhì)能等，而且必須是1999年9月1日后建成或者裝機容量小于2 MW的可再生能源發(fā)電廠，同時不接受德州以外的可再生能源發(fā)電(區(qū)外專供德州的可再生能源電力除外)。

(3)義務履行主體:即由誰承擔配額任務，包括發(fā)電公司、電力批發(fā)商、零售商等。德州規(guī)定，所有向州內(nèi)用戶提供零售電力服務的機構(gòu)必須要消納一定比例的可再生能源發(fā)電。

(4)綠色證書制度設(shè)計:這也是配額制最主要的特征，包括綠色證書的設(shè)計(指證書上應涵蓋的信息，如可再生能源發(fā)電類型、發(fā)電時間、有效期、容量單位標識等)、綠色證書的產(chǎn)生及交易、綠色證書的監(jiān)管(包括對未完成配額義務的懲罰及一些彈性機制的制定)。

德州是美國第一個通過可再生能源信用 (與綠色證書相同，只是表述方式有別)交易系統(tǒng)來跟蹤配額義務履行情況的州［27］。德州的信用證書上標示了發(fā)電設(shè)備、可再生能源發(fā)電類型、發(fā)電年份和季度、以MW·h為單位的發(fā)電量標識等 (盡管標示了可再生能源發(fā)電的類型，但德州的可再生能源發(fā)電配額義務是不區(qū)分技術(shù)種類的)。德州公用事業(yè)委員會 (Public Utility Commission of Texas，PUCT)作為政府監(jiān)管部門，負責可再生能源信用的審批簽發(fā)，以及對相關(guān)信用的終止。德州電力可靠性委員會 (Electric Reliability Council of Texas，ERCOT)受PUCT委托，負責對可再生能源發(fā)電信用的生產(chǎn)、買賣、轉(zhuǎn)移和回收的行為進行跟蹤。德州規(guī)定已通過核準的可再生能源發(fā)電項目每生產(chǎn)1 kW·h的電量就產(chǎn)生1個可再生能源信用，信用可以通過長期合同、短期合同或者隨時購買的方式在ERCOT建立的信用交易平臺上進行交易，信用將被用于衡量過去1年內(nèi)相關(guān)電力零售機構(gòu)的配額義務完成情況。用來抵扣配額義務、過期未使用或自愿終止的信用都將失效并被回收。對于未完成配額義務的機構(gòu)，未完成部分將被處以不高于50$/MW·h或義務期內(nèi)可再生能源信用交易平均價格200%的罰款，其遠遠大于履行義務的成本。另外，考慮到市場突發(fā)情況，德州建立了相應的信用彈性機制以便于零售商完成其配額義務，如設(shè)定了3個月的義務補足期，供前一年未完成義務的機構(gòu)彌補相應的信用缺額。

配額制依賴于一個比較完善的市場機制，近年來在許多發(fā)達國家得到了施行，如英國、瑞典、日本、澳大利亞等。不過，絕大多數(shù)國家或地區(qū)都是從2000年左右才開始實施的，所積累的經(jīng)驗還比較有限，而且各國的配額制也各有不同。到目前為止，美國尚未能在聯(lián)邦范圍內(nèi)推行配額制，部分原因就在于各州的配額制度以及可再生能源發(fā)電發(fā)展水平存在差異。此外，配額制所帶來的可再生能源發(fā)電價格的不確定性也是很多學者爭論的焦點［28］。

配額制有下述優(yōu)點:

(1)循序漸進且又被量化的長期發(fā)展目標以及強制性的配額義務可以提高可再生能源發(fā)電項目投資者的投資信心。

(2)綠色證書交易系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)電競價市場的良好結(jié)合，體現(xiàn)了可再生能源發(fā)電的外部價值，營造了公平競爭的市場環(huán)境，讓可再生能源發(fā)電參與電力市場競爭成為可能。

(3)市場化的操作大大降低了政府的管理成本。

配額制有下述缺點:

(1)配額的確定在一定程度上限制了可再生能源發(fā)電的發(fā)展，因為若可再生能源發(fā)電的開發(fā)速率高于政策目標，將會使得綠色證書的交易價格下降，而該價格被視為是對新能源企業(yè)的補貼。

(2)市場競爭風險較大，可引起可再生能源發(fā)電電價變動的不確定因素多。

(3)市場機制容易使部分企業(yè)或部分地區(qū)在競爭中處于優(yōu)勢地位，甚至導致壟斷。

(4)配額目標的設(shè)定和綠色證書交易體系的設(shè)計都比較復雜，在電力市場環(huán)境下很難準確預測其效果。

1.4 綠色電價制

綠色電價制即通過鼓勵用戶自愿額外支付一些費用來購買綠色電力，從而在一定程度上補償可再生能源發(fā)電的高成本投入。通常會有相應的配套措施來對用戶的自愿購買行為進行認證，并保證額外支付的費用被用于發(fā)展可再生能源發(fā)電。這種機制通過用戶選擇來增加對可再生能源發(fā)電發(fā)展的投入，其實施效果取決于電力用戶對可再生能源發(fā)電的認同程度。

政府為了能夠完成可再生能源發(fā)展的承諾，通常會采取較為可靠的強制性發(fā)展政策，而將自愿性政策附加于強制性制度之上，用以吸引有責任感的用戶自愿分擔部分發(fā)展可再生能源發(fā)電的成本。美國、德國在可再生能源發(fā)電的發(fā)展上采取了不同的制度，但都鼓勵用戶自愿購買費用較高的可再生能源發(fā)電。相比而言，荷蘭的綠色電力營銷經(jīng)驗更令人關(guān)注［29］。

在20世紀70年代，荷蘭開始啟動一系列涉及可再生能源發(fā)電的研發(fā)項目，一些工業(yè)項目自發(fā)地使用風能和太陽能;之后，政府又出臺了相關(guān)政策，對可再生能源發(fā)電投資項目進行直接的財政補貼［3］。進入1990年代后，國際上要求各國降低溫室氣體排放的呼聲越來越高，荷蘭政府也因此鼓勵用戶從供電公司自愿購買可再生能源發(fā)電，綠色電能也開始真正進入荷蘭電力系統(tǒng)。盡管荷蘭的可再生能源發(fā)電有了長足的發(fā)展，但一直未達到政府的期望目標。因此，荷蘭政府自1996年起對常規(guī)能源的消費征收能源消費稅，以減少可再生能源發(fā)電與常規(guī)能源發(fā)電的成本差異［30］;隨后，通過與荷蘭能源公司行業(yè)協(xié)會協(xié)商，使后者同意在2000年以前使可再生能源電能消費占總電能消費的比例達到3%，并于1998年建立了綠色能源標簽體系。在這一體系下，可再生能源電價包括3部分［31］:固定電價 (電力市場建立后采用市場電價)、綠色標簽價格和政府基金補貼。隨著電力市場的不斷發(fā)展，綠色能源標簽體系在2001年被綠色證書制度取代?？梢赃@么講，荷蘭的綠色證書市場是伴隨著綠色電能配額制并結(jié)合用戶的自愿購買及政府的財稅補貼發(fā)展起來的［32］。用戶自愿購買綠色電能則源于企業(yè)和公民的環(huán)保意識。

綠色電價制度有下述優(yōu)點:

(1)易于理解，用戶付出超出常規(guī)能源電價的額外費用用于支持可再生能源發(fā)電的發(fā)展，體現(xiàn)了用戶的社會責任感。

(2)電價信號簡單明了，易于操作。

(3)與強制性制度將可再生能源發(fā)電高出常規(guī)能源發(fā)電的成本在全網(wǎng)范圍內(nèi)分攤不同，在綠色電價制度中這部分費用將由自愿認購的用戶承擔，這減輕了其他用戶的負擔。

綠色電價制度有下述局限:

(1)以自愿購買為基礎(chǔ)，過分依賴于公民的文化素質(zhì)和環(huán)保意識，供電公司缺乏支持的動力，使得可再生能源的發(fā)展具有不確定性;

(2)不同的發(fā)電公司、不同可再生能源發(fā)電技術(shù)的成本差異導致了綠色電價的不確定性，不利于可再生能源發(fā)電結(jié)構(gòu)的多樣化，而且容易形成部分發(fā)電企業(yè)的壟斷地位。

1.5 國外可再生能源發(fā)電價格形成機制小結(jié)

促進可再生能源發(fā)電發(fā)展的激勵機制有助于消除或降低可再生能源發(fā)電投資者的風險，提高可再生能源發(fā)電的社會效益。上述幾種機制都是國外一些國家在不斷探索可再生能源發(fā)電發(fā)展過程中形成的;這些制度的實施通常以法律為基礎(chǔ)，有明確的發(fā)展目標、特定的資源和技術(shù)范圍、具有時效性的詳細措施，同時也有政府的稅費補貼、公眾較高的環(huán)保意識等，這些都為相關(guān)國家的可再生能源發(fā)電發(fā)展機制的順利實施提供了保障。

不同國家采用的可再生能源發(fā)展機制不同，各有側(cè)重，各有所長。上網(wǎng)電價制與配額制是爭論較多的兩種機制。相比而言，配額制的市場化操作比較符合電力市場的發(fā)展。不過，各國的電力市場改革歷程并非一帆風順。德國于1998年實施電力市場改革，但幾個大型電力企業(yè)仍控制著全國80%的電能生產(chǎn)［33］，類似的情況在西班牙也同樣存在［14］。文獻［34］研究了在寡頭壟斷電力市場中，價格控制機制(上網(wǎng)電價制)與發(fā)電量控制機制(配額制)對社會經(jīng)濟效益和技術(shù)創(chuàng)新支持力度的影響，結(jié)果表明價格控制機制的效果更好些。另有觀點認為上網(wǎng)電價制無法合理壓低可再生能源發(fā)電電價，這會增加政府的財政支出。然而，文獻［35］利用ExternE(Extern cost of Energy)法的分析結(jié)果表明，可再生能源發(fā)電上網(wǎng)電價制所帶來的收益要遠遠大于公眾額外的付出。ExternE是在能源系統(tǒng)研究領(lǐng)域廣泛應用的外部費用評估方法。

因此，選擇何種可再生能源發(fā)電發(fā)展機制往往取決于各國的實際情況，并可在發(fā)展中不斷完善和更新。從目前的可再生能源發(fā)電發(fā)展來看，實施強制上網(wǎng)電價制國家的可再生能源發(fā)展速度要快于實施其它制度的國家，且前者的電價水平處于可接受水平。

2 可再生能源發(fā)電的市場策略研究

為支持可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，不少國家實施了不同的可再生能源發(fā)電激勵政策。通過采用能夠保證可再生能源發(fā)電收入的電價政策或者提供項目投資補貼政策來激勵可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。

近幾年來，歐洲各國紛紛開始減少了對可再生能源發(fā)電的電價補貼，并允許或要求其參與電力市場競價。西班牙第661/2007號法令規(guī)定，允許可再生能源發(fā)電廠直接參與電力市場競爭而不采用固定電價;而且第1758/2008號法令又大幅降低了光伏系統(tǒng)的固定上網(wǎng)電價，并限定了政府提供補貼的光伏市場規(guī)模。德國于2009年下調(diào)了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價，并提高了上網(wǎng)電價的年下降幅度;美國電力采購協(xié)議電價持續(xù)下降［36］(2011年美國大約66%的風電是通過固定價格的電力采購協(xié)議賣出的)，這些均促使了可再生能源發(fā)電競價的發(fā)展。鑒于上述政策環(huán)境變化，美國和歐洲的一些風力發(fā)電公司已經(jīng)承諾要像其它參與者一樣參與電力市場，并且接受不能按競標電量供電的經(jīng)濟懲罰［37］。

2.1 風電競價策略研究

由于風電出力具有間歇性和不確定性，因此風電參與電力市場競價的研究主要集中于:如何讓風力發(fā)電公司在風機出力不確定的情況下制定最優(yōu)競價策略。

現(xiàn)有的一些研究提出了幾種解決辦法:

一種方法是對風電和儲能技術(shù)如抽水蓄能和壓縮空氣儲能組合使用并協(xié)同競價［38～41］。采用儲能元件減小風機實際出力和競標出力的差額并將電能從低價時段轉(zhuǎn)移到高價時段出售，以此來提升風電場的收益［40］。這種方法的主要問題在于儲能的成本仍然較高，無法大規(guī)模采用［37］。風電和抽水蓄能協(xié)同競價時有兩種策略:a.風電和抽水蓄能分別競價;b.風電和抽水蓄能作為整體競價。文獻［42］對兩種策略的收益進行了比較，發(fā)現(xiàn)風電和水電作為整體競價時效益更好，這合乎預期。

另一個解決辦法則采用金融工具來對沖風電發(fā)電量的不確定性［43］。還有一些文獻提出了采用隨機優(yōu)化模型求解風力發(fā)電公司的最優(yōu)競價策略［44～47］。

此外，也有文獻對利用具有快速爬坡能力的火電機組來降低風電不確定性的收益與風險進行了研究。文獻［48］建立了由同一個發(fā)電公司對所屬的風電廠和火電廠進行協(xié)調(diào)競價的兩階段隨機優(yōu)化模型，以最大化風電廠和火電廠的總利潤。此處的火電廠具有快速爬坡能力且出力下限可接近為0，但發(fā)電成本也較高。

上述研究均著重解決電能市場中風電出力不確定情況下的競價問題，鮮有考慮風電參與輔助服務市場的情況。文獻［37，49］研究了風電參與備用市場競價的情況，并給出了風力發(fā)電公司參與由電能市場和備用市場組成的聯(lián)合市場的競價策略。

2.2 光伏發(fā)電參與電力市場的研究

在2011年，受歐洲主權(quán)債務危機的影響，歐洲各國大幅調(diào)整光伏產(chǎn)業(yè)政策。由于2011年之前光伏市場的迅速擴容，光伏企業(yè)紛紛擴大產(chǎn)能，當歐洲市場因政策調(diào)整受阻時，光伏產(chǎn)品幾乎陷入滯銷狀態(tài)，造成光伏組件價格大幅下跌，光伏原材料、光伏組件制造公司紛紛陷入經(jīng)營困境，破產(chǎn)、停產(chǎn)整頓、技術(shù)升級等現(xiàn)象此起彼伏。

當前的相關(guān)研究主要集中在光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)政策和光伏發(fā)電的發(fā)展前景［50，51］，以及光伏發(fā)電并網(wǎng)的影響［52］幾個方面。

受多種因素影響，目前對光伏發(fā)電參與電力市場競價的研究還鮮有涉及，已有文獻也只是簡單討論了光伏電站參與電力市場的營銷策略［53］。此外，有些文獻分析了光伏發(fā)電對電力市場的影響。例如，文獻［54］分析了光伏電廠安裝容量的增加對電力市場均衡點的影響，研究表明其可直接影響節(jié)點電價和發(fā)電公司利潤，進而影響發(fā)電公司的競價策略。

3 可再生能源發(fā)電對電力市場電價的影響

國際可再生能源局(International Renewable Energy Agency，IREA)在2013年1月份公布的研究報告［55］顯示，可再生能源發(fā)電成本正在逐年降低，并已進入了“發(fā)電成本降低—推廣應用增加—加速技術(shù)進步”的良性循環(huán)階段。

隨著低發(fā)電成本的可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中滲透率的增加，其對電力市場運營和市場電價的影響越來越明顯?？稍偕茉窗l(fā)電發(fā)展機制的實施會給電力市場的運營帶來哪些新問題，是值得認真研究的課題。文獻［56］采用模仿者動態(tài)學習算法描繪了發(fā)電公司報價策略的動態(tài)變化過程，用智能代理方法模擬了電力市場運營過程，采用了一些評價指標來反映電力市場運營狀態(tài)，并以此分析了可再生能源發(fā)電發(fā)展機制的實施對電力市場運營的影響。有關(guān)研究表明［57～61］，當電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電滲透率增加時，市場電價總體上趨于下降。

特別地，文獻［60］的研究表明，由于可再生能源發(fā)電的可變成本比傳統(tǒng)化石能源發(fā)電的可變成本低，這樣當可再生能源發(fā)電量增加后，將會取代化石能源發(fā)電機組成為系統(tǒng)的邊際機組，而在普遍采用的統(tǒng)一清算價格的電力市場中邊際機組決定著系統(tǒng)電價，因此可再生能源發(fā)電會降低系統(tǒng)電價。以西班牙風電為例，批發(fā)電價下降的幅度大于用戶支持可再生能源發(fā)展而支付的費用，且能夠帶來零售電價的下降。由于這種價格的下降對用戶而言是正面的，這反過來進一步支持可再生能源發(fā)電的發(fā)展，同時反駁了因會給用戶帶來額外經(jīng)濟負擔而反對發(fā)展可再生能源發(fā)電的觀點。

4 結(jié)論

與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比，盡管可再生能源發(fā)電的邊際發(fā)電成本較低，但其投資成本較高，在電力市場中還難以與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)競爭，現(xiàn)階段還有賴于相關(guān)政策支持。隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，其參與電力市場競價的問題也會逐步顯現(xiàn)。本文就有關(guān)上述這兩方面的研究進行了梳理和總結(jié)，首先概述了可再生能源發(fā)電參與電力市場的發(fā)展演變，然后綜述了其電價形成機制和競價策略方面的研究，并結(jié)合部分國家的實踐經(jīng)驗，分析了可再生能源發(fā)電對電力市場電價的影響。期望通過對可再生能源電價形成機制和競價策略研究的梳理，找到值得借鑒的經(jīng)驗和應該避免的教訓，進而探索出一條適合我國可再生能源發(fā)電發(fā)展的道路。

［1］Elliston B，Diesendorf M，MacGill I.Simulations of scenarios with 100%renewable electricity in the Australian National Electricity Market［J］.Energy Policy，2012，45(6):606－613.

［2］時璟麗.關(guān)于在電力市場環(huán)境下建立和促進可再生能源發(fā)電價格體系的研究［J］.中國能源，2008，30(1):23－27.

［3］Gan L，Eskeland G S，Kolshus H H.Green electricity market development:Lessons from Europe and the US［J］.Energy Policy，2007，35(1):144 －155.

［4］Wüstenhagen R，Bilharz M.Green energy market development in Germany:effective public policy and emerging customer demand ［J］.Energy policy，2006，34(13):1681－1696.

［5］宋衛(wèi)東，蔡 壯，張曉東.德國電力市場基本情況［J］.國際電力，2005，9(3):10－16.

［6］Bundesministerium für Umwelt，Naturschutz und Reaktorsicherheit(BMU).Tariffs，degression and sample calculations pursuant to the new Renewable Energy Sources Act(Erneuerbare－Energien－Gesetz－EEG)of 4 August 2011('EEG 2012').Available:http://www.bmu.de/files/english/pdf/application/pdf/eeg_2012_verguetungsdegression_en_bf.pdf

［7］Mu?oz M，Oschmann V，David Tàbara J.Harmonization of renewable electricity feed－in laws in the European Union［J］.Energy policy，2007，35(5):3104 －3114.

［8］Brüns E.Renewable Energies in Germany's Electricity Market:A Biography of the Innovation Process［M］.Berlin:Springer，2010.

［9］B?hme D，Dürrschmidt W，Mark M.Renewable Energy Sources in Figures－National and International Development［M］.Berlin，Germany:Federal Ministry for the Environment，Nature Conservation and Nuclear Safety，2010.

［10］Del Río P，Gual M A.An integrated assessment of the feed－in tariff system in Spain ［J］.Energy Policy，2007，35(2):994－1012.

［11］Mallon K.Renewable energy policy and politics－a handbook for decision－making ［J］.Wind Engineering，2006，30(1):93－94.

［12］Del Río P.Ten years of renewable electricity policies in Spain:An analysis of successive feed－in tariff reforms［J］.Energy Policy，2008，36(8):2917 －2929.

［13］Ciarreta A，Gutiérrez－Hita C，Nasirov S.Renewable energy sources in the Spanish electricity market:Instruments and effects［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2011，15(5):2510－2519.

［14］RED EL?CTRICA DE ESPA?A.The Spanish electricity system report 2011［R］.Available:http://www. ree. es/sites/default/files/downloadable/electricity_system2011_v2.pdf

［15］Elliot D.Renewable energy R＆D in the UK:a strategic overview［J］.Technology Analysis＆ Strategic Management，1989，1(2):223 －237.

［16］Mitchell C.The renewables NFFO:a review［J］.Energy policy，1995，23(12):1077－1091.

［17］Elliott D.Renewable energy policy in the UK:problems and opportunities［J］.Renewable energy，1996，9(1):1308－1311.

［18］Mitchell C，Connor P.Renewable energy policy in the UK 1990－2003［J］.Energy policy，2004，32(17):1935－1947.

［19］Wiser R.The UK NFFO and Ireland AER competitive bidding systems［R］.Berkeley Lab and the Clean Energy Group，September，2002.

［20］Non－Fossil Purchasing Agency Limited(NFPA).NFFO and SRO summary.February，2012.Available:http://www.nfpa.co.uk/summary.html

［21］Rader N A，Norgaard R B.Efficiency and sustainability in restructured electricity markets:the renewables portfolio standard ［J］.The Electricity Journal，1996，9(6):37－49.

［22］American Wind Energy Association(AWEA).Renewable Portfolio Standard policies.January，2012.Available:http://www.dsireusa.org/documents/summarymaps/RPS_map.pdf

［23］Deyette J，Clemmer S.Increasing the Texas renewable energy standard:economic and employment benefits［R］.Union of Concerned Scientists，F(xiàn)ebruary，2005.

［24］Michaels R J.A national renewable portfolio standard:politically correct，economically suspect［J］.The Electricity Journal，2008，21(3):9 －28.

［25］Berry T，Jaccard M.The renewable portfolio standard:Design considerations and an implementation survey［J］.Energy Policy，2001，29(4):263 －277.

［26］The Electric Reliability Council of Texas(ERCOT).Renewable energy credit program.Available:https://www.texasrenewables.com/recprogram.asp

［27］Wiser R，Porter K，Bolinger M.Comparing state portfolio standards and system－benefits charges under restructuring［R］.Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory，Berkeley，2000.

［28］Wiser R，Namovicz C，Gielecki M，et al.Renewables Portfolio Standards:A Factual Introduction to Experience from the United States［R］.Lawrence Berkeley National Laboratory，April，2007.

［29］Bird L，Wüstenhagen R，Aabakken J.A review of international green power markets:recent experience，trends，and market drivers ［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2002，6(6):513 －536.

［30］Junginger M，Agterbosch S，F(xiàn)aaij A，et al.Renewable electricity in the Netherlands ［J］.Energy Policy，2004，32(9):1053－1073.

［31］Dinica V，Arentsen M J.Green certificate trading in the Netherlands in the prospect of the European electricity market［J］.Energy Policy，2003，31(7):609 －620.

［32］Van Rooijen S N M，Van Wees M T.Green electricity policies in the Netherlands:an analysis of policy decisions［J］.Energy Policy，2006，34(1):60 －71.

［33］Federal Ministry for the Environment，Nature Conservation and Nuclear Safety.Electricity from renewable energy sources:what does it cost［R］.Berlin，Germany，April，2009.

［34］Gao W，Madlener R，Zweifel P.Promoting renewable electricity generation in imperfect markets:price vs.quantity control.CEPE Working Paper CEPE Working Paper No.45，December 2005.Available:http://www.cepe.ethz.ch/publications/workingPapers/CEPE_WP45.pdf

［35］Krewitt W，Nitsch J.The German Renewable Energy Sources Act－an investment into the future pays off already today［J］.Renewable Energy，2003，28(4):533－542.

［36］Wiser R，Bolinger M.2011 Wind technologies market report［R］.U.S.Department of Energy，Office of Scientific and Technical Information，August，2012.

［37］Dai T，Qiao W.Trading wind power in a competitive electricity market using stochastic programming and game theory［J］.IEEE Trans on Sustainable Energy，2013，4(3):805－815.

［38］Castronuovo E D，Peas Lopes J A.On the optimization of the daily operation of a wind－h(huán)ydro power plant［J］.Power Systems，IEEE Transactions on，2004，19(3):1599－1606.

［39］Angarita J M，Usaola J G.Combining hydro－generation and wind energy:biddings and operation on electricity spot markets［J］.Electric Power Systems Research，2007，77(5):393－400.

［40］Yuan Y，Li Q，Wang W.Optimal operation strategy of energy storage unit in wind power integration based on stochastic programming［J］.IET renewable power generation，2011，5(2):194－201.

［41］Garcia－Gonzalez J，de la Muela R R，Santos L M，et al.Stochastic joint optimization of wind generation and pumped－storage units in an electricity market［J］.Power Systems，IEEE Transactions on，2008，23(2):460－468.

［42］Sanchez de la Nieta A A，Contreras J，Mu?oz J I.Optimal coordinated wind－h(huán)ydro bidding strategies in day－ahead markets［J］.Power Systems，IEEE Transactions on，2013，28(2):798－809.

［43］Hedman K W，Sheblé G B.Comparing hedging methods for wind power:using pumped storage hydro units vs.options purchasing［C］//Proceedings of the 2006 International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems，Ames，USA:2006:1 －6.

［44］Morales J M，Conejo A J，Pérez－Ruiz J.Short－term trading for a wind power producer［J］.Power Systems，IEEE Transactions on，2010，25(1):554－564.

［45］Pinson P，Chevallier C，Kariniotakis G N.Trading wind generation from short－term probabilistic forecasts of wind power［J］.Power Systems，IEEE Transactions on，2007，22(3):1148－1156.

［46］Matevosyan J，Soder L.Minimization of imbalance cost trading wind power on the short－term power market［J］.Power Systems，IEEE Transactions on，2006，21(3):1396－1404.

［47］Rahimiyan M，Morales J M，Conejo A J.Evaluating alternative offering strategies for wind producers in a pool［J］.Applied Energy，2011，88(12):4918 －4926.

［48］Al－Awami A T，El－Sharkawi M A.Coordinated trading of wind and thermal energy ［J］.Sustainable Energy，IEEE Transactions on，2011，2(3):277－287.

［49］Liang J，Grijalva S，Harley R G.Increased wind revenue and system security by trading wind power in energy and regulation reserve markets［J］.Sustainable Energy，IEEE Transactions on，2011，2(3):340－347.

［50］Razykov T M，F(xiàn)erekides C S，Morel D，et al.Solar photovoltaic electricity:current status and future prospects［J］.Solar Energy，2011，85(8):1580 －1608.

［51］Dincer F.The analysis on photovoltaic electricity generation status，potential and policies of the leading countries in solar energy［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2011，15(1):713－720.

［52］陳 煒，艾欣，吳濤，等.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響研究綜述［J］.電力自動化設(shè)備，2013，33(2):26－32.

［53］Basu A K，Panigrahi T K，Chowdhury S，et al.Key energy management issues of setting market clearing price(MCP)in micro－grid scenario［C］//Proceedings of the 42nd International Universities Power Engineering Conference，Brighton，UK:2007:854 －860.

［54］Petoussis S G，Petoussis A G，Georghiou G E，et al.Grid－connected photovoltaic power plants:The effect on the electricity market equilibrium［C］//Proceedings of the 3rd International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies，Nanjing，China:2008:457－462.

［55］Adnan Z A.Renewable power generation costs in 2012:an overview［R］.International Renewable Energy A－gency，January，2013.

［56］Liu G Z，Yu C W，Li X R，et al.Impacts of emission trading and renewable energy support schemes on electricity market operation［J］.Generation，Transmission＆ Distribution，IET，2011，5(6):650－655.

［57］Hu W，Chen Z，Bak－Jensen B.The relationship between electricity price and wind power generation in Danish electricity markets［C］//Proceedings of the 2010 Asia－Pacific Power and Energy Engineering Conference(APPEEC)，Chengdu，China:2010:1－4.

［58］Mulder M，Scholtens B.The impact of renewable energy on electricity prices in the Netherlands［J］.Renewable Energy，2013，57:94－100.

［59］Zhao Q，Wang P，Goel L，et al.Impacts of renewable energy penetration on nodal price and nodal reliability in deregulated power system ［C］//Proceedings of the 2011 IEEE Power and Energy Society General Meeting，Detroit Michigan，USA:2011:1－6.

［60］Sáenz de Miera G，Del Río P，Vizcaíno I.Analysing the impact of renewable electricity support schemes on power prices:The case of wind electricity in Spain［J］.Energy Policy，2008，36(9):3345－3359.

［61］Sensfuβ F，Ragwitz M，Genoese M.The merit－order effect:A detailed analysis of the price effect of renewable electricity generation on spot market prices in Germany［J］.Energy policy，2008，36(8):3086 －3094.