姚子麟，黃繼榮，許 輝，秦 愚，王海帝，吳天曈，丁 一

(1.中核運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300；2.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江 杭州 310027)

2017年，浙江省發(fā)布《浙江省電力體制改革綜合試點方案》(以下簡稱《試點方案》)，確立了初期浙江省電力市場體系和市場建設(shè)階段性目標[1]。2019年5月30日，浙江啟動現(xiàn)貨市場模擬試運行，發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)主體開始在電力市場中進行交易。核電機組是重要的發(fā)電側(cè)市場主體，核電機組的安全穩(wěn)定運行事關(guān)國計民生。在計劃體系下，核電機組的發(fā)電計劃和上網(wǎng)電價由政府制定，主要承擔(dān)電力系統(tǒng)基荷；在新的市場體系下，發(fā)電側(cè)主體在市場中報量報價，發(fā)電機組競價上網(wǎng)，核電機組可能面臨頻繁調(diào)節(jié)出力和市場電價波動的風(fēng)險。浙江省部分核電機組屬于外來電機組，包括秦山核電公司二期、三期和方家山機組，由華東電力調(diào)度中心負責(zé)調(diào)度，它們在目前市場中自動創(chuàng)建價格接受者報價。秦山核電公司一期機組和三門核電公司1、2號機組屬于省調(diào)機組，由浙江省調(diào)度中心負責(zé)調(diào)度，參與現(xiàn)貨市場的報價[2]。在合約市場中，《試點方案》指出，初期浙江市場應(yīng)按煤電、核電、大型水電、氣電以及外來電等不同電源屬性設(shè)計差價合約，以保障各類電源平等參與市場[1]。在保障核電機組安全穩(wěn)定運行的前提下，如何制定核電機組參與市場交易策略和應(yīng)對方案，在電力市場中獲得穩(wěn)定收益，是核電機組參與初期浙江電力市場亟待考慮的關(guān)鍵問題。

法國電力集團EDF是法國電力市場的主要參與者，擁有法國所有核電機組。法國70%以上的發(fā)電量由核電機組提供[3]，為保證系統(tǒng)安全，核電機組需要參與系統(tǒng)調(diào)峰。法國絕大部分核電機組具備調(diào)峰能力，但優(yōu)先安排投運時間長、已收回建設(shè)成本的核電機組參與調(diào)峰，并保持所有機組在2～3個換料周期內(nèi)參與調(diào)峰的次數(shù)基本相同[4]。除參與輔助服務(wù)市場外，NOME(Nouvelle Organisation du Marché de l'Electricité)法案規(guī)定，EDF需要將25%的核電發(fā)電量以準入價賣給市場零售商，從而促進電力零售市場的競爭[5]。美國核電機組發(fā)電量約占總發(fā)電量的20%[6]，受運行特性的限制及經(jīng)濟性的要求，基本只參與系統(tǒng)調(diào)峰，不提供備用、調(diào)頻等輔助服務(wù)。核電機組根據(jù)電網(wǎng)需求參與調(diào)峰運行，每天經(jīng)常實施50%～100%出力變化范圍內(nèi)的調(diào)峰運行。美國核電機組也以簽訂購電協(xié)議的方式參與合約市場，至少有6家核電站利用購電協(xié)議(Power Purchase Agreement，PPA)覆蓋其大部分甚至全部發(fā)電容量，以規(guī)避現(xiàn)貨及容量市場的風(fēng)險；《核能領(lǐng)導(dǎo)力法案》(S.3422-Nuclear Energy Leadership Act)指示聯(lián)邦政府可與商業(yè)核電站簽署長期電力購買協(xié)議，將傳統(tǒng)的聯(lián)邦電力購買協(xié)議有效期從10年延長至40年，以幫助核電廠收回初期成本[7]。廣東省核電機組的裝機容量占比9.7%，按照政府下達的年度基數(shù)電量計劃，在滿足系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)上，優(yōu)先安排發(fā)電，節(jié)假日、強降雨和臺風(fēng)等極端天氣影響期間參與系統(tǒng)調(diào)峰。在2018年電力市場交易中，核電廠按照市場電量的約占全年上網(wǎng)電量的20%的原則安排年度、月度市場化交易[8]。

從國內(nèi)外的核電參與電力市場的經(jīng)驗來看，核電可參與合約市場、輔助服務(wù)市場和零售市場等不同時間尺度、不同交易產(chǎn)品的市場。浙江初期電力市場采用全電力庫模式，以電力現(xiàn)貨市場為主體，輔以金融合約管理市場風(fēng)險[1]。初期市場的目標為培育市場參與主體，確保市場轉(zhuǎn)換平穩(wěn)過渡。電力市場體系下的價格形成機制和收益模式與計劃體系下有所不同，發(fā)電側(cè)主體需要調(diào)整售電方式，制定電力市場應(yīng)對策略，積極探索在不同市場中的參與方式。本文首先分析核電機組的運行特點，分別討論浙江初期現(xiàn)貨市場、合約市場、輔助服務(wù)市場和售電市場的規(guī)則與收益方式，并根據(jù)核電機組的運行特點，提出核電機組參與電力市場的可行建議。

1 核電機組的特征分析

為了制定核電機組參與浙江電力市場的應(yīng)對策略，有必要分析核電機組的成本、運行等特征，主要概括為以下4點。

1)核電的邊際成本較低，固定投資比重較大：核電站的前期建設(shè)投資成本占70%以上[9]，燃料費用和日常運行維護費用相對較低，邊際發(fā)電成本低于傳統(tǒng)煤電的發(fā)電成本，有利于核電在電力市場中爭取發(fā)電量。然而，為了收回前期建設(shè)成本，核電機組的平均發(fā)電成本較高，上網(wǎng)電價普遍高于傳統(tǒng)煤電；在市場環(huán)境下，較高的發(fā)電成本不利于建設(shè)成本的回收，增加了核電企業(yè)的財務(wù)風(fēng)險。

2)核電是一種環(huán)境友好的清潔能源：核電機組在運行過程中不產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等溫室氣體或有害氣體，不消耗煤炭或石油等化石能源，有利于降低單位發(fā)電量的煤耗量，完成浙江省耗煤量考核指標[10]。

3)與其他可再生能源相比，核電的出力穩(wěn)定性較高：風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電具有較強的間歇性與波動性，核能作為唯一可大規(guī)模替代化石能源的穩(wěn)定低碳能源，在能源轉(zhuǎn)型中可發(fā)揮較大優(yōu)勢。

4)頻繁調(diào)整出力的安全性和經(jīng)濟性不佳：從安全性角度來看，核電機組頻繁改變出力會影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制安全，降低核島和常規(guī)島的一些關(guān)鍵設(shè)備可靠性。對于頻繁的負荷變化，由于包殼應(yīng)力頻繁變化，可能導(dǎo)致包殼局部疲勞破損，并增加機組控制難度，加大人因失誤風(fēng)險，影響設(shè)備的可靠性，導(dǎo)致非計劃性停機停堆概率增加。從經(jīng)濟性角度來看，核電機組在運行過程中頻繁降升功率會導(dǎo)致燃料燃耗不充分而產(chǎn)生棄料，同時棄料的增加也會增加后端乏燃料處理的難度和成本[11-12]。

2 現(xiàn)貨市場的參與策略

現(xiàn)貨市場交易是指實際運行前一天到運行前數(shù)小時，市場參與者之間進行的電力商品交易[9]。浙江市場由日前市場和實時市場組成，市場成員的日前交易電量以日前價格結(jié)算，只有實時與日前的偏差部分才會暴露在實時價格中。在現(xiàn)貨市場中，發(fā)電側(cè)采用節(jié)點邊際電價(LMP)作為經(jīng)濟調(diào)度和定價的基礎(chǔ)，市場用戶采用對節(jié)點價格加權(quán)平均確定的統(tǒng)一價格來支付。核電機組在現(xiàn)貨市場中獲得的收益，主要是通過合理的報價策略參與現(xiàn)貨市場，獲得相應(yīng)的發(fā)電量和市場電價，并使自身收益最大化。在不發(fā)生阻塞的情況下，每單位電量獲得的收益為節(jié)點邊際電價與機組發(fā)電成本之差。如圖1所示，階梯狀遞增曲線為發(fā)電機組的報價曲線，水平線為負荷曲線，兩條曲線的交點確定了現(xiàn)貨市場的出清電量和出清電價。每臺發(fā)電機組的收益等于出清電價和報價的差與出清電量的乘積，如圖中陰影部分所示。浙江部分核電機組屬于外來電機組，它們在日前市場中自動創(chuàng)建價格接受者報價，其價格等于允許的最低報價，下文不再對屬于外來電的核電機組的現(xiàn)貨市場報價策略進行討論。省調(diào)核電機組需要在日前市場中參與報價，報價形式為在其所在節(jié)點上一個交易時段內(nèi)的價格-數(shù)量(遞增)對。為了盡可能獲得最大收益，發(fā)電機組在現(xiàn)貨市場中的報價策略需要考慮負荷情況制定，核電機組的報價策略也需要對發(fā)電和負荷的關(guān)系進行分情況討論。

圖1 發(fā)電機組在現(xiàn)貨市場的收益

在市場的電力需求旺盛時，核電運營商可以調(diào)大經(jīng)營風(fēng)險因子，提高報價成本，在獲得滿功率穩(wěn)定運行的前提下，爭取成為邊際機組，提高市場出清價格，獲得更大的利益。為防止報價過高導(dǎo)致核電機組被排除出日前市場機組組合，核電運營商需要加強調(diào)查和研究有關(guān)競爭對手的成本和報價策略，跟蹤以后電力市場日交易的成交情況，確定核電機組的有效報價策略[13]。

在電力市場的電力供需總體平衡時，會存在部分區(qū)域的供需不平衡問題。如果核電機組所在電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)供大于求，核電運營商可以與電網(wǎng)公司和大用戶簽訂直購電協(xié)議，降低在現(xiàn)貨市場中參與競價的風(fēng)險，確保核電機組滿功率運行，保證一定的穩(wěn)定收益。

在電力市場的電力供需總體呈供大于求時，核電機組的滿功率運行模式會受到較大挑戰(zhàn)。此時，核電運營商需降低報價，采取邊際成本報價或零價，以保證核電機組不停機，保持在可以長期穩(wěn)定運行的功率，進入日前市場機組組合。在長期穩(wěn)定運行功率至滿功率段，核電運營商可以通過向政府有關(guān)機構(gòu)申請保護政策，或采用邊際成本報價。由于核電機組的邊際成本較低，在負荷高峰時，核電機組的價格優(yōu)勢更加明顯，有可能實現(xiàn)滿功率運行，獲得相應(yīng)的收益；在負荷較低時，核電機組以邊際成本報價保證不會虧損。

3 合約市場的參與策略

中長期合約主要用于市場主體控制現(xiàn)貨市場價格或電量波動的風(fēng)險[14]，浙江初期電力市場的中長期合約分為雙邊合約和政府授權(quán)合約，形式為差價合約，買賣雙方簽訂的合約量按合約價格結(jié)算，合約電量的偏差部分按照現(xiàn)貨價格結(jié)算[1]。雙邊合約為兩個交易對手方之間的合約，由雙方管理信用風(fēng)險。政府授權(quán)合約由浙江省政府確定，交易對手方為電網(wǎng)公司或其子公司，由交易中心根據(jù)市場規(guī)則集中管理和結(jié)算政府授權(quán)合約。

制定雙邊合約要求核電機組能選擇優(yōu)質(zhì)的客戶或者售電公司，與其簽署雙邊合約，保障自己的收益。相對于其余電源來說，核電機組最大的優(yōu)勢在于其發(fā)電量較為平穩(wěn)，合約簽署較為方便并且對于用戶的吸引力度較大。核電機組可部署與售電公司、大用戶間的雙邊合約的簽訂，結(jié)合自己的發(fā)電曲線與用戶的用電特性確定合約的電力曲線及對應(yīng)的價格，緊急搶占市場、提前布局。

合約市場的引入的關(guān)鍵是保證電力改革平穩(wěn)過渡，將現(xiàn)階段的計劃電量轉(zhuǎn)化為政府授權(quán)合約，通過政府授權(quán)的方式給核電機組一定基礎(chǔ)電量。為此，政府授權(quán)合約的電力曲線的量和價的確定對于核電機組的收益至關(guān)重要，政府一般會根據(jù)現(xiàn)階段的上網(wǎng)電價來確定初期電力市場中的合約價格，有可能以此為基礎(chǔ)降部分電價。核電機組應(yīng)首先進行成本測算，結(jié)合核電機組的建設(shè)成本、運行成本等計算每單位電力的生產(chǎn)成本，以此作為談判的基礎(chǔ)。若政府制定的電價偏低，與生產(chǎn)成本較為接近，則需要與政府進行溝通協(xié)調(diào)，以使企業(yè)能獲得平穩(wěn)收益。

對于合約的簽訂，除了需要明確電力曲線和對應(yīng)的價格外，還需要進一步確定合約的合約結(jié)算方式、交易量、價格精度、合約期限、合約價格參考點、最終結(jié)算等內(nèi)容。

4 輔助服務(wù)市場的參與策略

浙江電力市場中，需要從市場中采購的輔助服務(wù)包括調(diào)頻(AGC)、一級備用和二級備用，它們在實時市場中進行出清。合約型輔助服務(wù)包括無功補償和黑啟動，以合同的形式在提供輔助服務(wù)的機組之間進行競爭性采購。

核電機組的功率調(diào)節(jié)能力較差，尤其是部分老舊機組，因此核電機組很有可能不參與輔助服務(wù)市場。核電的存量資產(chǎn)成本高，決定了核電提供輔助服務(wù)的成本也高。除非市場能夠全額補償核電提供輔助服務(wù)的成本，否則核電提供專門的輔助服務(wù)具有較大的財務(wù)風(fēng)險。未來，隨著市場建設(shè)的逐步推進，核電機組還需要探索參與輔助服務(wù)的方式，主要存在以下幾種方案。

1)改造核電機組回路，提高核電機組功率調(diào)整的靈活性。法國核電機組經(jīng)過技術(shù)改造后，可以提供一次調(diào)頻、二次調(diào)頻和負荷跟蹤等服務(wù)，其中一次調(diào)頻指核電機組能夠在±2%-±5%額定容量內(nèi)，以每秒鐘1%額定容量的調(diào)節(jié)速率調(diào)整出力，使得電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在標準頻率±200 mHz范圍內(nèi)至少15 min；二次調(diào)頻指核電機組能夠在±10%額定容量范圍內(nèi)，以每分鐘1%～5%額定容量的調(diào)節(jié)速率調(diào)整出力[15]；負荷跟蹤指的是根據(jù)需求調(diào)整電力供應(yīng)(功率從白天100%減少到夜間50%或更少，并對進入電網(wǎng)的可再生能源的變化做出反應(yīng))。

2)核電機組與抽水蓄能機組聯(lián)合調(diào)度，充分發(fā)揮水電、抽水蓄能機組的調(diào)峰能力，盡量使核電機組帶基本負荷，有效降低發(fā)電成本。通過抽水蓄能的靈活性，保證核電廠能提供一次調(diào)頻、二次調(diào)頻等輔助服務(wù)，獲得相應(yīng)的補償。

3)探討核電機組和電網(wǎng)調(diào)度的最佳配合模式，如合理安排核電站換料大修事件、跟蹤負荷調(diào)峰、極端日壓出力運行等方式，探索核電機組與電力系統(tǒng)中其他調(diào)峰電源的聯(lián)合調(diào)峰運行、風(fēng)光儲核聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)度和智能控制，以提升核電的經(jīng)濟效益[16]。

5 售電市場的參與策略

《試點方案》提出，初期電力市場允許售電公司代表110千伏及以上電壓等級用戶參與市場，符合條件的發(fā)電企業(yè)可投資和組建售電主體進入售電市場，從事售電業(yè)務(wù)。核電企業(yè)可探索成立售電公司，具有發(fā)電企業(yè)背景的售電公司本身具有先天競爭優(yōu)勢和客戶資源，同時與電網(wǎng)企業(yè)有長期良好的合作基礎(chǔ)，熟悉電力系統(tǒng)網(wǎng)架及各項電力技術(shù)，其他欲進入售電市場的售電主體若與其競爭，在技術(shù)、人員、線路、成本等方面明顯處于劣勢。核電企業(yè)還可以探索進入售電市場的多種形式，比如技術(shù)合作、參股售電公司、提供創(chuàng)新服務(wù)(向用戶提供合同能源管理、綜合節(jié)能和用能咨詢等增值服務(wù)[17])等，以提升盈利空間。

6 結(jié)束語

通過分析核電機組的特性和浙江初期電力市場的規(guī)則，可發(fā)現(xiàn)核電機組盈利的主要方式是參與現(xiàn)貨市場和合約市場，售電市場也有可能成為核電運營商新的利潤增長點，如果參與輔助服務(wù)市場，則需投資改造核電機組回路或配套抽水蓄能機組等措施，在收回改造與建設(shè)成本后，有可能在輔助服務(wù)市場中獲得一定收益，核電機組在浙江電力市場的參與策略可總結(jié)為圖2。為了適應(yīng)新的市場體系，保障核電機組安全穩(wěn)定運行和合理收益，建議核電企業(yè)采取以下措施。

1)進行成本測算。核電機組的發(fā)電成本包括投資建設(shè)成本、燃料成本、運行維護成本、退役成本和乏燃料處置成本等強制性成本，發(fā)電成本的構(gòu)成比例比較特殊。同時，核發(fā)電技術(shù)仍處在不斷更新?lián)Q代的發(fā)展進程中，不同技術(shù)路線的核電站成本差異也較大。核電機組的研發(fā)成本、建設(shè)投入、運維成本、定價模式等均與常規(guī)電源極為不同，因此，在核電企業(yè)參與市場前，應(yīng)充分考慮核電的成本構(gòu)成、工業(yè)體系特點、堆型特點等多重因素，相應(yīng)開展成本測算，以規(guī)避核電企業(yè)潛在收入風(fēng)險。

2)開展仿真試驗。為防范和避免市場風(fēng)險，提高市場意識，可選擇在市場試運行期間或企業(yè)內(nèi)部開展市場博弈競價模擬。依托電力市場仿真系統(tǒng)平臺，開展市場規(guī)則對電廠商報價策略的影響等仿真試驗研究分析，根據(jù)結(jié)果提前預(yù)估市場出清和企業(yè)收益情況。主要分析內(nèi)容可以涵蓋競價結(jié)果的評價分析、企業(yè)效益的評價分析以及企業(yè)競價策略的評價分析等方面。

3)調(diào)整或重構(gòu)配套業(yè)務(wù)流程。作為發(fā)電側(cè)參與市場的重要主體之一，核電企業(yè)需要調(diào)整或重構(gòu)部門業(yè)務(wù)流程，以適應(yīng)浙江電力市場發(fā)展。這不僅要求企業(yè)內(nèi)部各個部門間能夠有效協(xié)調(diào)，形成切合浙江市場運行的配套業(yè)務(wù)流程；也要求企業(yè)能夠?qū)ν馀c電網(wǎng)公司、電力用戶、交易中心等其他市場主體有效交互。

圖2 核電機組參與浙江電力市場的應(yīng)對策略