楊 娜, 江海龍, 李永波, 程鴻鵠, 任曦駿, 葉鈺童, 劉 麗

(1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司經(jīng)濟技術研究院, 安徽 合肥 230022;2.安徽電力交易中心有限公司, 安徽 合肥 230061)

0 引言

2022年國家發(fā)改委、國家能源局《關于加快建設全國統(tǒng)一電力市場體系的指導意見》和《關于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》分別明確“引導各地區(qū)根據(jù)實際情況，建立市場化的發(fā)電容量成本回收機制，探索容量補償機制、容量市場、稀缺電價等多種方式”[1]和“探索容量市場交易機制，深化輸配電等重點領域改革，通過市場化方式促進電力綠色低碳發(fā)展”[2]。國家發(fā)展政策與能源規(guī)劃將新型電力系統(tǒng)綠色低碳發(fā)展的關鍵問題與容量成本回收市場化機制的保障作用緊密聯(lián)系起來。

安徽作為第二批電力現(xiàn)貨試點省份之一，隨著省內(nèi)新型電力系統(tǒng)和電力現(xiàn)貨市場建設，電力容量充裕度問題愈發(fā)嚴峻，原因包括：(1)供需矛盾逐年增大。2022年一季度全省全社會用電量708.1億千瓦時，同比增長11.7%[3]，電力需求快速增長?！栋不帐∧茉窗l(fā)展“十四五”規(guī)劃》指明安徽“已成為全國最缺電的省份之一”并面臨“‘外電入皖’起步晚、規(guī)模小”的問題[4]。(2)穩(wěn)定調(diào)節(jié)電源短缺。安徽新能源大規(guī)模并網(wǎng)的同時燃煤機組退役數(shù)量增加，由于缺失固定成本回收，存量火電轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)或備用機組的渠道受阻，將傾向于報廢，加劇峰荷時期容量缺口。(3)蛛網(wǎng)模型市場風險。若以存量電力市場競爭引導增量電源發(fā)展，由于電源建設周期長，其時間滯后性將造成周期性的發(fā)電容量剩余和短缺。(4)現(xiàn)貨價格信號缺失。以零邊際成本的新能源為主供電源的電力現(xiàn)貨市場，分時、分區(qū)價格信號消失，因而無法保證火電在市場的生存空間，過渡期將缺失保障性容量資源。

容量成本回收機制是解決安徽容量充裕度問題的重要手段。一方面，市場化機制給予電源側(cè)穩(wěn)定的成本回收預期，足以激勵發(fā)電資源建設。另一方面，容量機制和電能量市場機制各司其職，分別回收電源固定成本和變動成本，有助于中長期規(guī)避風險、現(xiàn)貨發(fā)現(xiàn)價格，理順價格機制，推動電力市場體系健康發(fā)展。目前對容量成本回收機制的研究分為以下三類：

第一類是典型機制研究。其一是必要性論述，從現(xiàn)貨電能量市場的電源收入缺失問題[5]、新能源規(guī)?；⒕W(wǎng)影響[6]兩方面，論證容量成本回收機制建設必要性。其二是適用性分析，有學者歸納英國容量拍賣市場沿革和設計原則[7]，對比美國德州和PJM、澳大利亞容量機制申報、市場力控制及適用條件[8]，總結(jié)典型機制實施流程[9]，分析可靠性、可行性和經(jīng)濟效率[10]；也有研究結(jié)合英美電力現(xiàn)貨模式，與分散式、集中式市場相適的容量市場特點及觸發(fā)條件[11]；文獻[12]假設發(fā)電企業(yè)風險中性，定量分析稀缺定價、容量拍賣和可靠性期權的最優(yōu)容量引導力，結(jié)合電力市場現(xiàn)狀分析適用性。

第二類是個性機制設計。按落腳點分為三類，一是為解決地域電源結(jié)構性問題，文獻[13]提出適合南方區(qū)域廣東的容量市場機制及發(fā)展路徑，文獻[14]針對川滇等水電豐富省份特性，設計燃煤機組的電量+容量兩部制電價及電力系統(tǒng)備用補償金制度。二是為適應新能源規(guī)模性滲透，文獻[15]根據(jù)新能源及需求響應資源可信容量計算方法，提出容量市場發(fā)展路徑建議；文獻[16]研究內(nèi)嵌能源結(jié)構約束的現(xiàn)貨運行全場景-容量雙層出清機制，兼顧新能源的能源轉(zhuǎn)型價值，聯(lián)合容量效益與現(xiàn)貨運行的潛在效益尋優(yōu)；文獻[17]構建火電投資決策-現(xiàn)貨雙層出清機制，分析不同新能源滲透率下火電容量補償價格對火電決策和現(xiàn)貨市場運行的影響。三是為引導電力供需長期均衡，文獻[18]設計供需互動、虛擬投標商分擔風險的容量市場機制；文獻[19]根據(jù)市場機組單位有效容量的成本缺額平均值確定補償標準，建立與高比例新能源系統(tǒng)相適應的容量補償機制。

第三類是市場重構設計。文獻[20]根據(jù)新型電力系統(tǒng)特征，重構包括新能源分時容量和靈活性資源實時調(diào)節(jié)的新型電力市場，解決現(xiàn)貨分時分區(qū)價格信號失靈、無法體現(xiàn)電源供電價值差異、缺乏激勵新能源主動降低波動的機制等問題。

綜上所述，國內(nèi)對各類典型容量成本回收機制建立的必要性、適用性及特點已開展廣泛研究，有從電源結(jié)構、適應新能源滲透和引導電力長期供需平衡的角度出發(fā)的個性化容量機制設計，也有前瞻性強的機制重構研究。但是，當前鮮有研究綜合地域新型電力系統(tǒng)結(jié)構及電力市場現(xiàn)狀，構建針對性解決電源容量成本回收受阻個性問題的、可落地的階段性實施方案。

因此，本文結(jié)合安徽“十四五”規(guī)劃、新型電力系統(tǒng)建設要求和電力市場發(fā)展趨勢，從各階段面臨的發(fā)電容量充裕度問題出發(fā)，提出相適應的發(fā)電容量成本回收機制建設路徑。首先根據(jù)安徽新型電力系統(tǒng)特征及要求，分析容量成本回收渠道構建的關鍵問題；然后結(jié)合典型機制調(diào)研，提出機制建設思路；最后針對安徽源-荷-網(wǎng)結(jié)構及電力市場現(xiàn)狀，具體化初期過渡、銜接完善和容量市場三個階段的關鍵機制內(nèi)容，形成完整可落地的建設路徑。

1 容量成本回收機制的適用性

1.1 安徽新型電力系統(tǒng)建設現(xiàn)狀

2021年安徽省人民政府發(fā)布《安徽省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》[21]，明確推進“外電入皖”特高壓輸電通道建設，強化骨干網(wǎng)架結(jié)構，打造長三角特高壓電力樞紐；加快主干網(wǎng)架結(jié)構升級，構建堅強地區(qū)環(huán)網(wǎng)；提升長三角電力互濟互保能力。結(jié)合統(tǒng)計局數(shù)據(jù)及“十四五”規(guī)劃分析，安徽新型電力系統(tǒng)發(fā)展具有以下特征：

一是電源結(jié)構。截至2021年底，安徽發(fā)電裝機容量8 465.74萬千瓦，其中火電67.8%、光伏20.2%、風電6.0%、水電6.0%[22]，火電占絕對主導地位。按照安徽“積極構建新型電力系統(tǒng)”及“十四五”可再生能源發(fā)展目標，到2025年低碳電源裝機新增2 000萬千瓦、低碳電量新增316億千瓦，同步推動煤電靈活性改造[4]。因此，安徽將逐步形成低碳電源為主+靈活電源支撐調(diào)控的電源結(jié)構，火電逐步保容減量、戰(zhàn)略備用。

二是負荷特性?，F(xiàn)狀為“北電南送、皖電東送”格局，負荷中心位于安徽南部。根據(jù)“實施能源需求側(cè)管理、提高能源綜合利用效率”和“擴大清潔能源終端應用規(guī)?！钡囊?guī)劃，安徽用電側(cè)將向多樣、智能、靈活形態(tài)發(fā)展，并具備雙向互動的需求響應能力。

三是電網(wǎng)結(jié)構。省內(nèi)以長江、淮河為界，分為皖北、皖中、皖南電網(wǎng)；省間經(jīng)4回1 000千伏、7回500千伏通道與華東互聯(lián)，形成“四縱三橫”500千伏網(wǎng)架結(jié)構。按照安徽“堅持集中式與分布式建設并舉”的“大力發(fā)展綠色低碳能源”規(guī)劃，安徽電網(wǎng)將逐步發(fā)展為大電網(wǎng)與分布式電網(wǎng)兼容互補，交直流混聯(lián)、柔直網(wǎng)、主動配網(wǎng)、微網(wǎng)多形態(tài)并存；同時具備綠色承載力、柔性適變力、融合發(fā)展力[23]，即“一型三力”。

四是運行特性。安徽源荷錯位分布、省間斷面較多，成為華中、華北與華東的電力交換樞紐。但是峰荷期關鍵送受通道阻塞嚴重，新能源網(wǎng)容量增加后，系統(tǒng)調(diào)控支撐能力愈發(fā)薄弱，容量缺口進一步拉大。另外，隨著負荷側(cè)靈活資源的豐富，電網(wǎng)調(diào)控將由傳統(tǒng)的源隨荷動轉(zhuǎn)為源荷互動。

1.2 安徽電力市場建設現(xiàn)狀

自新一輪電力體制改革以來，安徽電力市場體系基本建立并啟動運行：

一是電力中長期市場。根據(jù)安徽電力交易中心發(fā)布的2021年電力市場年報，安徽全年市場主體同比增加50%；共開展2批次年度雙邊交易，1批次年度集中交易，2批次季度雙邊交易，12批次月度集中交易，11批次月內(nèi)集中交易；直接交易成交電量1 169.06億千瓦時、同比增長18.8%，成交均價0.381元/千瓦時，較基準價格下降0.9%[24]。

二是電力現(xiàn)貨市場。2022年5—6月，開展第三次電力現(xiàn)貨模擬試運行和調(diào)電試運行。發(fā)電主體包括省調(diào)公用煤電機組和增量平價省調(diào)新能源場站，省間聯(lián)絡線計劃作為市場邊界。

三是輔助服務市場。2022年上半年，《安徽省電力需求響應實施方案》和《安徽電力調(diào)頻輔助服務市場運營規(guī)則》相繼發(fā)布，明確調(diào)頻市場與現(xiàn)貨電能量市場順序出清，實現(xiàn)輔助服務市場與電能量市場的銜接。

綜上所述，安徽電力中長期-現(xiàn)貨-輔助服務市場體系已基本建立，并積累數(shù)次試運行經(jīng)驗，為建立適應安徽新型電力系統(tǒng)發(fā)展的容量成本回收機制夯實基礎。

1.3 機制適用性分析

發(fā)電容量成本回收的典型機制可分為稀缺電價、戰(zhàn)略備用、容量補償、容量市場和可靠性期權機制，各類機制的原理、優(yōu)劣勢、適用條件已有廣泛的對比研究。筆者對文獻[12]、[13]和[17]進行了歸納總結(jié)，對不同類別容量成本回收機制進行對比分析，如表1所示。

表1 不同類別容量成本回收機制對比分析

續(xù)表

根據(jù)上述機制對比，可以按下列考量篩選適合安徽的容量成本回收機制：

(1)稀缺電價機制必須在完備的市場力監(jiān)測及監(jiān)管制度下才能理性作用，而國內(nèi)用戶對尖峰電價敏感，且安徽初期市場監(jiān)測機制有待完善，因此當前階段不適合引入稀缺電價。

(2)可靠性期權的金融性強，國內(nèi)電力金融市場尚未建成，適用性低。戰(zhàn)略備用、容量補償和容量市場三類機制與安徽電力市場體系平穩(wěn)有序推進的建設思路契合度高，可以分階段推進實施。

(3)長期來看，可以建成容量市場為目標，完善市場機制、提高市場運營能力；短期來看，以容量補償為主，戰(zhàn)略備用為輔，制定補償標準和分攤機制，解決當前各類機組的容量成本回收問題。在設計各階段的關鍵機制時，還需充分考慮機組特性及實踐難度，避免過補償、欠補償問題發(fā)生。

2 基本建設思路

2.1 關鍵問題

在建設安徽容量成本回收機制過程中，需理順幾個關鍵問題：

(1)各類機制面向的市場主體范圍；

(2)容量補償標準和其他電力市場收益的關系，避免過補償、欠補償；

(3)各類資源的有效容量評估辦法；

(4)容量市場的目標容量和需求價格曲線的制定方法；

(5)容量市場中成本差異大的容量資源分類競價、存量與增量電源同臺競價問題；

(6)容量市場如何有效引導增量電源的時間和空間布局；

(7)容量市場交易模式、費用結(jié)算與分攤機制的確定。

針對上述關鍵問題、分階段設計適應安徽新型電力系統(tǒng)發(fā)展的容量成本回收機制。

2.2 階段設計

分初期過渡、銜接完善和容量市場三個階段，建立安徽容量成本回收機制。

(1)初期過渡階段：針對存量電源在電能量市場固定成本回收不足導致入不敷出、經(jīng)營困難的問題，設計戰(zhàn)略備用、容量補償機制分別補償退役、在運機組。初期補償對象為安徽主體電源即燃煤機組，根據(jù)政策發(fā)展要求適時擴大補償主體，引入電網(wǎng)側(cè)獨立電儲能、抽水蓄能電站等。

(2)銜接完善階段：完善初期容量補償機制與其他電力市場的銜接建設，包括容量補償機制與電能量、輔助服務市場在規(guī)則、補償標準方面的關聯(lián)問題。

(3)容量市場階段：在前兩個階段基礎上，研究建立容量市場?？紤]容量型資源投資成本差異性，分類別開展容量競價；建立存量與增量電源的同臺競價機制；根據(jù)安徽電網(wǎng)和電力市場發(fā)展規(guī)劃，設計主容量交易、補充容量交易、雙邊協(xié)商和容量權轉(zhuǎn)讓交易體系。

3 發(fā)展路徑及關鍵機制

3.1 初期過渡階段

采用戰(zhàn)略備用與容量補償相結(jié)合的機制，前者補償待退役火電的有效容量，后者補償在運火電的有效容量。適時引入電網(wǎng)側(cè)獨立儲能、抽水蓄能等容量資源，引導靈活性調(diào)節(jié)資源建設。

3.1.1 戰(zhàn)略備用機制

補償對象：老舊、待退役的、發(fā)電成本高的火電機組。

機制原理：市場運營機構額外采購一部分老舊機組容量、供緊急情況調(diào)用，戰(zhàn)略備用的火電機組不能參與其他電力市場。該機制適用于保有一定數(shù)量的待退役機組的地區(qū)，因此安徽適合將戰(zhàn)略備用機制作為容量成本回收過渡機制之一。

補償方案：如圖1所示，首先，按年度評估全省電力容量需求缺口，確定戰(zhàn)略備用需求。其次，機組自評估后申報可用容量及運行參數(shù)，運營機構根據(jù)申報選定戰(zhàn)略備用機組。然后，按核算辦法及申報參數(shù)確定所選機組有效容量和單位容量年化固定成本。再者，為保障所選機組在實際調(diào)用時的容量可用性，對其未激活時段的有效容量開展不定期核查、激活時段按實際響應開展考核。最后，根據(jù)核算辦法和考核結(jié)果計算年容量補償費用。

圖1 戰(zhàn)略備用機制實施流程圖

3.1.2 容量補償機制

補償對象：參與市場化交易的在運機組，包括火電、水電、新能源等類型電源，過渡階段針對火電進行容量補償。根據(jù)市場發(fā)展適時引入對電網(wǎng)側(cè)新型儲能、抽水蓄能、負荷聚合商等新型主體的容量補償機制。

機制原理：根據(jù)容量補償標準和機組有效容量支付補償，補償標準由價格主管政府部門基于各類電源固定成本制定，難以反映容量的時空價值。電力市場初期適合由政府引導，因此安徽過渡階段采用容量補償機制對在運機組進行補償。

補償方案：如圖2所示，首先，估算現(xiàn)階段各類電源在各個市場的收入(中長期、現(xiàn)貨電能量以及輔助服務市場)，得到機組單位容量年化固定成本和在其他市場單位容量年收益。其次，由政府組織測算，基于歷史供需數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)容量充裕度的動態(tài)特性、設計月補償系數(shù)，并按照運行可靠性和預測負荷計算容量充裕度系數(shù)。然后，按“月度單位容量補償標準=(單位容量年化固定成本-其他市場單位容量年收益)×月補償系數(shù)”核算月度補償標準。最后，根據(jù)機組檢修、非計劃停運情況核算各類機組有效容量，按月計算機組所得容量補償費用。

圖2 容量補償機制實施流程圖

3.1.3 結(jié)算分攤機制

分攤對象：容量需求成因是系統(tǒng)負荷需求大于實時可用容量，且容量建設主要用于平衡系統(tǒng)峰值負荷，按照“誰受益、誰承擔”的原則，確定分攤對象為全體市場化電力用戶及售電公司。

分攤辦法：初期按用戶或售電公司代理用戶的用電量比例分攤，逐步過渡到按其在峰荷期的用電容量比例分攤。后者的計算時段為每月系統(tǒng)負荷峰值最大的3～5天，即系統(tǒng)最大容量需求的出現(xiàn)時段，避免均值數(shù)據(jù)失真，同時可以引導需求響應及用電行為調(diào)整，減少系統(tǒng)容量缺口。

結(jié)算辦法：與安徽現(xiàn)行結(jié)算方式銜接，由市場運營機構按月與發(fā)電側(cè)結(jié)算容量補償費、按月向用戶收取容量費用，隨其他電力費用如電量費用、輸配電費用等同期出具賬單。

3.2 銜接完善階段

該階段以完善初期補償機制與安徽其他市場機制的銜接建設為目標，理順補償機制與電能量、輔助服務市場的關聯(lián)關系，解決交易銜接、補償標準和結(jié)算機制等方面的關聯(lián)問題。

關聯(lián)關系：電能量市場保障系統(tǒng)的實時電能量均衡，而容量補償機制幫助電源結(jié)構的均衡發(fā)展，為存量電源運營和新增電源投資提供激勵。

交易銜接：一是各市場交易在負荷預測及組織時序上的配合；二是考慮電源在各市場的綜合收益，防止出現(xiàn)過補償或欠補償。

補償標準：安徽中長期電能量市場采用價差傳導模式，合約執(zhí)行和偏差考核嚴格，可以回收電源的部分容量成本。因此容量補償標準不僅需要考慮機組在現(xiàn)貨和輔助服務市場的實際收益，還需要考慮機組在中長期電能量市場的潛在收益。

結(jié)算機制：與安徽電能量市場結(jié)算相銜接，同期結(jié)算和分攤。

3.3 容量市場階段

市場主體：供應側(cè)主體，按電源類型分為火電、水電、風電、光伏等；按建成情況分為存量電源與增量電源；并根據(jù)政策及市場發(fā)展適時引入新型儲能、負荷聚合商等主體。需求側(cè)主體，包括市場化用戶、售電公司。

按電源類型區(qū)分競爭平臺：現(xiàn)階段火電、水電、風電、光伏、新型儲能建設成本差異大，若同平臺競爭，低成本電源優(yōu)勢大，容易引導形成單一的電源結(jié)構，不利于電力系統(tǒng)和電力市場均衡發(fā)展，因此容量市場必須按照電源類型分平臺競價。

存量和增量電源同臺競價：各年度新建火電單位造價波動小，可與存量火電在同一平臺競價。

分區(qū)容量市場：若電網(wǎng)阻塞嚴重，可采用分區(qū)容量市場機制，出清結(jié)果更符合實際運行情況。

市場模式：委托電網(wǎng)企業(yè)運營容量市場，其運營職責包括預測目標容量、確定容量需求-價格曲線、交易組織和結(jié)算。交易品種分為主容量交易、補充容量交易、雙邊協(xié)商和容量權轉(zhuǎn)讓。雙邊協(xié)商類似電能量市場的中長期交易，主容量和補充容量交易類似現(xiàn)貨交易，為一級市場；容量權轉(zhuǎn)讓類似發(fā)電權轉(zhuǎn)讓，為二級市場。

主容量市場：提前5年開展，與我國五年規(guī)劃周期相適應。一是按電源類型分平臺競爭，構建各類機組具有彈性的容量價格需求曲線；二是增量和存量電源同臺競爭，以容量購買總成本最小為目標，在容量約束下出清得到各電源中標容量和邊際價格。

補充容量市場：容量交付前1～2年開展系統(tǒng)負荷預測，若高于主容量市場預測負荷的一定范圍(政府框定)，則啟動補充容量市場，通過交易補足差額容量，規(guī)避交付年的容量偏差風險。

場外雙邊協(xié)商：發(fā)電企業(yè)與用戶、售電公司在主容量市場開市之前，雙邊協(xié)商簽訂容量合約，提前鎖定容量價格，規(guī)避主容量和補充容量市場價格風險。

容量權轉(zhuǎn)讓：容量交付前，同一類型電源之間可以開展容量權轉(zhuǎn)讓交易，經(jīng)運營機構同意后可由高耗能、高排放電源轉(zhuǎn)讓給低耗能、低排放電源。

考核機制：系統(tǒng)容量短缺時調(diào)用發(fā)電資源，如果機組未及時按中標量響應則啟動考核：設定可信容量及違約次數(shù)，根據(jù)次數(shù)設置不同檔位的考核費用，次數(shù)達限后取消容量市場交易資格。

結(jié)算機制：與電能量市場一同結(jié)算。按月將容量費用分攤給用戶和售電公司，支付容量資源的容量市場收益。對于供應側(cè)的收益支付，根據(jù)主容量和補充容量市場的交易結(jié)果結(jié)算；對于需求側(cè)的費用收取，根據(jù)所有類型電源在容量市場的交易結(jié)果綜合結(jié)算。

4 結(jié)語

本文結(jié)合安徽新型電力系統(tǒng)特征、電力市場發(fā)展趨勢，分析機制建設關鍵問題，提出安徽發(fā)電容量成本回收機制建設思路，并針對初期過渡、銜接完善和容量市場三個階段的關鍵機制展開研究，形成與安徽新型電力系統(tǒng)發(fā)展相適應、可實踐的發(fā)電容量成本回收機制建設路徑。為解決安徽新型電力系統(tǒng)建設過程中容量充裕度不足問題提供市場化渠道，并為其他電力現(xiàn)貨試點省份提供思路。