摘要：隨著我國能源清潔轉(zhuǎn)型的不斷深入和電力市場建設(shè)的加快推進(jìn)，需要結(jié)合發(fā)展需要和實(shí)際國情，在保障電網(wǎng)安全運(yùn)行和綠色發(fā)展的前提下，充分激發(fā)市場競爭活力，構(gòu)建具有中國特色的電力市場體系。該文總結(jié)我國能源發(fā)展的需求和趨勢，分析新形勢下電力系統(tǒng)特性變化及電力市場運(yùn)作的影響，在總結(jié)前期實(shí)踐與成果的基礎(chǔ)上，研究我國電力市場建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)，提出基于能源轉(zhuǎn)型的中國特色電力市場建設(shè)的原則和若干關(guān)鍵問題。

　　關(guān)鍵詞：能源清潔低碳轉(zhuǎn)型;中國特色電力市場;頂層設(shè)計(jì);水電和新能源;泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

　　0引言

　　當(dāng)前，我國正處于能源電力清潔低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。習(xí)近平同志在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議上明確提出了“四個(gè)革命、一個(gè)合作”的能源安全新戰(zhàn)略[1]。中發(fā)9號文明確要求推動電力行業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高清潔能源發(fā)電和分布式能源系統(tǒng)發(fā)電在電力供應(yīng)中的比例[2]。

　　我國在推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型方面已經(jīng)取得了顯著成效。截止2018年底，我國電源裝機(jī)中非化石能源裝機(jī)占比達(dá)40%，其中水電、風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)分別達(dá)到3.5億kW、1.8億kW和1.7億kW，可再生能源裝機(jī)規(guī)模和發(fā)展速度均居世界第一。隨著新能源的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)電力電子化特征顯著，對電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力、抗擾動能力和穩(wěn)定形態(tài)等產(chǎn)生較大影響，電網(wǎng)運(yùn)行特性發(fā)生深刻變化。可再生能源快速發(fā)展為滿足持續(xù)增長的用電需求和節(jié)能減排做出了重要貢獻(xiàn)，但距離清潔能源轉(zhuǎn)型發(fā)展目標(biāo)和要求仍有較大差距。

　　按我國《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016—2030)》確定的發(fā)展目標(biāo)，到2030、2050年，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將分別達(dá)到20%、50%，可再生能源在電力生產(chǎn)中將占據(jù)主導(dǎo)地位。預(yù)計(jì)到2050年之前，我國風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)將繼續(xù)保持快速發(fā)展態(tài)勢。與此同時(shí)，我國電力市場改革穩(wěn)步推進(jìn)，在促進(jìn)資源優(yōu)化配置，提高效率效益方面發(fā)揮了較大作用。從國際來看，英國[3-4]、歐盟部分國家[5-6]和美國多個(gè)州[7-8]等都根據(jù)各自實(shí)際情況建立了不同模式的電力市場，為我國電力市場建設(shè)提供了有益參考。

　　但是電網(wǎng)規(guī)模不同，資源稟賦不同，國外經(jīng)驗(yàn)不完全適合我國發(fā)展需求。在能源電力轉(zhuǎn)型的大背景下，不能直接照搬國外電力市場建設(shè)模式。可再生能源持續(xù)高速增長要求我國能源電力體系進(jìn)行重大變革，更好地發(fā)揮體制機(jī)制優(yōu)勢，滿足負(fù)荷和可再生能源發(fā)展需求，迫切要求加快研究和構(gòu)建適合中國國情的電力市場。在我國電力市場建設(shè)方面，部分研究針對中長期購電[9-10]、輔助服務(wù)[11]、電動汽車[12-13]、需求側(cè)響應(yīng)[14]等，提出了可行技術(shù)路線。

　　目前大多數(shù)研究聚焦于電力市場設(shè)計(jì)具體環(huán)節(jié)，對我國電力市場的頂層設(shè)計(jì)，尤其是能源清潔低碳轉(zhuǎn)型背景下中國特色電力市場建設(shè)的研究較少。本文總結(jié)了我國能源電力轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢，分析了水電和新能源運(yùn)行特性對電力市場的影響，介紹了促進(jìn)能源清潔轉(zhuǎn)型的市場化建設(shè)相關(guān)實(shí)踐和我國電力市場建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)。最后，提出了能源清潔轉(zhuǎn)型下電力市場建設(shè)基本原則，對中國特色電力市場建設(shè)若干關(guān)鍵問題進(jìn)行了總結(jié)。

　　1我國能源電力轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢

　　當(dāng)前我國電網(wǎng)格局是由資源與負(fù)荷逆向分布、負(fù)荷快速發(fā)展及電源調(diào)節(jié)能力不足等因素客觀決定的。隨著特高壓輸電技術(shù)不斷提升，遠(yuǎn)距離資源配置開發(fā)很好地滿足負(fù)荷需求，依托體制機(jī)制優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)了資源大范圍配置。

　　1.1我國能源電力現(xiàn)狀

　　1.1.1電源發(fā)展現(xiàn)狀

　　2011年以來，我國新能源裝機(jī)快速增長，國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)風(fēng)電裝機(jī)年均增長率22%，光伏裝機(jī)年均增長率73%。新能源快速發(fā)展使電源結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)火電裝機(jī)占比由“十二五”初的77.1%逐步下降至61.1%，新能源裝機(jī)占比由4.8%逐步上升至22.3%。新能源裝機(jī)增長迅猛，由于新能源出力波動性較大，缺乏轉(zhuǎn)動慣量以及調(diào)頻、調(diào)壓能力不足，導(dǎo)致系統(tǒng)抗擾動能力和調(diào)節(jié)能力下降，使電力系統(tǒng)穩(wěn)定特性更加復(fù)雜。

　　1.1.2電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

　　2011至2018年，我國電網(wǎng)建設(shè)穩(wěn)步增長，220千伏及以上輸電線路年均增長率6%，變電容量年均增長率9%，截至2018年底，我國220千伏及以上輸電線路總長達(dá)到73.3萬千米，變電容量達(dá)到40.2億千伏安。我國能源和負(fù)荷的逆向分布，決定了必須發(fā)展遠(yuǎn)距離、大容量輸電技術(shù)。目前，我國各區(qū)域電網(wǎng)通過高壓直流輸電實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)，七大區(qū)域電網(wǎng)通過23回直流和1回特高壓交流形成全面互聯(lián)格局，跨區(qū)輸電能力約1.2億kW。

　　1.1.3負(fù)荷發(fā)展現(xiàn)狀

　　近年來，在全球經(jīng)濟(jì)增長普遍放緩的形勢下，我國用電水平仍保持較高速增長。2018年我國全社會總用電量達(dá)到6.85萬億千瓦時(shí)，同比增長8.5%。2019年最高日用電量已超239億kWh，最大用電負(fù)荷超過10億kW。分布式電源、微電網(wǎng)、電動汽車充電樁、儲能設(shè)施等大量接入，使得負(fù)荷側(cè)特性發(fā)生較大變化。負(fù)荷側(cè)有源化，日間腰荷與夜間低谷持平;負(fù)荷類型多樣化，對頻率、電壓的影響日益顯著;市場、技術(shù)等手段使需求側(cè)具備一定控制能力。

　　1.2未來發(fā)展趨勢

　　未來我國電力需求仍將保持較高速增長。作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國目前仍處于并將長期處于社會主義初級階段，經(jīng)濟(jì)增長潛力巨大;考慮能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展等因素，電力需求在很長時(shí)間內(nèi)仍將保持較高速增長，電力增速高于能源需求增速。未來我國新能源將保持高速發(fā)展態(tài)勢。在“清潔低碳、安全高效”能源發(fā)展戰(zhàn)略指引下，新能源將保持高速增長。據(jù)初步分析測算，2020、2035年，全國電源裝機(jī)達(dá)到20.9億、35.9億kW，其中新能源裝機(jī)為4.9億、13.8億kW，裝機(jī)占比提升至23.7%、38.3%。

　　未來我國跨省區(qū)輸電規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。風(fēng)能資源80%以上集中在“三北”地區(qū)，太陽能資源85%集中在西部、北部地區(qū)，水電資源80%集中在西南地區(qū)，用電負(fù)荷70%以上集中在我國中東部地區(qū)。能源資源與負(fù)荷中心逆向分布的天然稟賦，決定了要實(shí)現(xiàn)清潔轉(zhuǎn)型并滿足負(fù)荷中心電力供應(yīng)，須進(jìn)一步加大跨省區(qū)輸電規(guī)模。

　　2水電和新能源運(yùn)行特性對電力市場影響分析

　　電力市場建設(shè)必須有利于推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，以促進(jìn)可再生能源消納為前提。同時(shí)，可再生能源的運(yùn)行特性也給電力市場建設(shè)帶來諸多困難。水能、風(fēng)光資源遠(yuǎn)離用電負(fù)荷中心，水電和新能源發(fā)電能力與負(fù)荷需求不匹配，來水集中在汛期，新能源大發(fā)集中在冬春季，時(shí)空不均衡特點(diǎn)突出。下面從空間和時(shí)間兩個(gè)維度分析水電和新能源運(yùn)行特性對電力市場建設(shè)帶來的影響。

　　2.1水電運(yùn)行特性對電力市場影響分析

　　2.1.1水電集中在西南地區(qū)

　　1)從資源和裝機(jī)分布看，水能資源地域分布極不均衡，主要集中在西南，其中四川、重慶理論蘊(yùn)藏量約1.5萬億kWh，約占國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)總蘊(yùn)藏量近三分之一。目前西南水電總裝機(jī)8710萬kW、占比38%，華北地區(qū)水電裝機(jī)占比不足3%。2)從電量分布看，2019年國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)西南水電發(fā)電量3614億kWh、占比44%，接近西南地區(qū)全社會總用電量。

　　2.1.2各流域水電年內(nèi)不均，水庫調(diào)節(jié)能力不足

　　1)從來水情況看，我國受季風(fēng)氣候影響，降水和徑流在年內(nèi)分配不均，我國各流域來水主要集中在汛期6—8月，絕大部分河流汛期水量占全年的70%~80%，并存在豐水年和枯水年差別。2)從電力電量看，來水分布極不均衡，枯期發(fā)電能力不足，汛期發(fā)電富裕。四川地區(qū)夏季豐水期水電出力遠(yuǎn)超當(dāng)?shù)刎?fù)荷，枯期水電日均出力不足汛期的1/3。2019年四川地區(qū)汛期平均日發(fā)電量11.5億kWh，接近平均日用電量的2倍，如圖2所示。3)從調(diào)節(jié)能力看，年調(diào)節(jié)及以上水庫比例較低，水電站調(diào)節(jié)性能整體不強(qiáng)，難以準(zhǔn)確預(yù)測中長期發(fā)電量，如表1所示。國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)內(nèi)月調(diào)節(jié)及以下水電站裝機(jī)占水電總裝機(jī)的55%，其中徑流式占31%。

　　2.1.3水電參與電力市場面臨的困難

　　1)我國水電承擔(dān)綜合利用任務(wù)較多，部分水庫承擔(dān)防洪、灌溉等任務(wù)，發(fā)電的靈活調(diào)節(jié)能力受到限制，影響市場競爭力和履行合同能力，減少水電參與市場的收益。2)各流域梯級電廠多，投資主體多，同一梯級水電站水力聯(lián)系密切，其發(fā)電量相互制約，參與市場競爭時(shí)將會相互影響。為保障流域梯級水電的水能優(yōu)化利用和上下游電站不同主體之間的和諧競爭，通過優(yōu)化市場規(guī)則引導(dǎo)各類水電有序參與競爭。

　　2.2新能源運(yùn)行特性對電力市場影響分析

　　2.2.1新能源主要集中在“三北”地區(qū)

　　1)從資源分布和特性看，我國“三北”地區(qū)70米高度200W/m2以上風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量占全國的80%以上，西部地區(qū)太陽能滿發(fā)小時(shí)1400小時(shí)以上的技術(shù)可開發(fā)量接近全國的90%。“三北”區(qū)域氣候和地形比較復(fù)雜，資源波動性、隨機(jī)性明顯，但存在著一定的互補(bǔ)性。通過資源互補(bǔ)，可以緩解新能源隨機(jī)性、波動性，可有效降低風(fēng)電出力峰谷差。

　　2.2.3新能源參與電力市場面臨的困難

　　1)從月度來看，新能源電量預(yù)測偏差較大，導(dǎo)致在月度安排中，所預(yù)留的新能源消納電量空間偏差較大，然而月度電量偏差部分主要依靠省內(nèi)市場調(diào)節(jié)，加劇了省內(nèi)市場調(diào)節(jié)壓力。2)從日前來看，當(dāng)前新能源功率預(yù)測準(zhǔn)確度(絕對偏差)偏低，難以精確確定日前出力曲線和開機(jī)方式，同時(shí)在次日負(fù)荷尖峰時(shí)刻，新能源支撐能力較差，出力曲線和開機(jī)方式安排均面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。3)從日內(nèi)來看，隨著新能源裝機(jī)不斷增加，特別是分布式電源的快速發(fā)展，新能源的波動性和隨機(jī)性對電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力提出更高要求，需要設(shè)計(jì)更加合理的市場規(guī)則調(diào)動電源和負(fù)荷積極參與電力系統(tǒng)調(diào)峰，提高新能源消納水平。

　　3促進(jìn)能源清潔轉(zhuǎn)型的市場化建設(shè)實(shí)踐

　　近幾年來，圍繞國家“構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系”要求，國家電網(wǎng)有限公司結(jié)合電力市場建設(shè)，積極探索新能源的市場化消納方式，開展了大量實(shí)踐。

　　1)不斷完善電力市場基本規(guī)則體系。結(jié)合我國資源配置需要和各地電力市場建設(shè)實(shí)際，深入研究全國統(tǒng)一電力市場建設(shè)方案，提出了“統(tǒng)一市場、兩級運(yùn)作”的市場模式和發(fā)展路徑。

　　2)依托全國統(tǒng)一電力市場，在省間高效利用特高壓大電網(wǎng)輸電能力，在省內(nèi)積極組織新能源參與市場化交易，挖掘省內(nèi)消納空間，新能源交易規(guī)模快速增長。2019年，新能源省間交易電量880億千瓦時(shí)，同比增長21.8%，新能源省內(nèi)交易電量達(dá)到3690億千瓦時(shí)以上，同比增長約16%，西北、東北地區(qū)通過天中、祁韶、靈紹等跨區(qū)輸電通道送華北、華東、華中新能源電量697億千瓦時(shí)，同比增長38.6%。加大新能源替代燃煤自備電廠的交易力度，2019年清潔能源替代交易達(dá)到430億千瓦時(shí)以上，同比增長約35%。

　　3)中長期交易與現(xiàn)貨交易相結(jié)合，全力促進(jìn)清潔能源消納。開展全周期電量交易，以年度交易為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電量交易的全周期管控。持續(xù)開展跨省區(qū)富裕可再生能源現(xiàn)貨交易，構(gòu)建“競價(jià)撮合+余量出清”的市場體系，積極擴(kuò)大交易范圍，協(xié)同執(zhí)行最優(yōu)路徑輸電價(jià)格方案，促進(jìn)更多交易達(dá)成。2019年新能源現(xiàn)貨交易電量累計(jì)53億kWh，有效緩解了“三棄”矛盾。

　　4)不斷豐富新能源市場化交易品種，積極研究新能源優(yōu)先替代、自動出清、打捆交易和利益調(diào)節(jié)機(jī)制，利用市場化措施促進(jìn)新能源消納。規(guī)范年度及以上、月度、日前和日內(nèi)等交易周期內(nèi)省間交易的交易品種、組織方式和工作流程，建立實(shí)施細(xì)則的跟蹤評估和動態(tài)完善機(jī)制，確保新能源送得出、落得下。

　　4我國電力市場建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)可再生能源裝機(jī)容量快速增長，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和新能源消納帶來了極大挑戰(zhàn)，同時(shí)對電力市場深化建設(shè)提出了更高要求。

　　5中國特色電力市場建設(shè)基本原則十九大報(bào)告提出的構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系，是我國能源電力發(fā)展的核心任務(wù)和行動綱領(lǐng)。我國電力市場化建設(shè)必須緊密圍繞這一核心任務(wù)和行動綱領(lǐng)，以有利于能源清潔轉(zhuǎn)型，服務(wù)于清潔能源發(fā)展和消納為前提。

　　5.1必須有利于推動能源清潔低碳、安全高效轉(zhuǎn)型發(fā)展我國能源資源與用電需求逆向分布，決定了大規(guī)模可再生能源電力必須通過遠(yuǎn)距離輸送的方式實(shí)現(xiàn)大范圍消納。國家電網(wǎng)立足我國基本國情，利用特高壓輸電技術(shù)，構(gòu)建了覆蓋全公司范圍的互聯(lián)大電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了資源的大范圍優(yōu)化配置、大規(guī)模可再生能源消納0。電力市場建設(shè)應(yīng)充分發(fā)揮我國特高壓輸電技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，進(jìn)一步完善可再生能源跨省交易機(jī)制，解決可再生資源、負(fù)荷分布不均衡的問題，推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。

　　5.2必須有利于提高電力安全保障水平預(yù)計(jì)2035年我國跨區(qū)跨省送電能力將由當(dāng)前的2.6億kW提高到5億kW以上。同時(shí)，新能源裝機(jī)和電量占比的快速提升，直接影響電力安全保障水平，必須通過基礎(chǔ)理論和機(jī)制創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步加以解決。因此，需要構(gòu)建合理的電力市場機(jī)制，發(fā)揮引導(dǎo)和推動作用，比如研究如何利用市場化手段增加傳統(tǒng)火電靈活性改造的積極性、吸引儲能投資、實(shí)現(xiàn)可控負(fù)荷等，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，更好地適應(yīng)可再生能源發(fā)展和高效利用，確保電力安全0。

　　5.3堅(jiān)持用市場化手段推動可再生能源大范圍優(yōu)化配置為完成國家能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略目標(biāo)，我國可再生能源將持續(xù)保持高速發(fā)展態(tài)勢，大規(guī)模可再生能源須通過遠(yuǎn)距離電力輸送方式實(shí)現(xiàn)大范圍配置。需要通過市場化建設(shè)，推動打破省間壁壘，構(gòu)建跨省區(qū)和省內(nèi)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的市場化機(jī)制，并通過政府的有形之手，利用市場外的宏觀政策加以引導(dǎo)，更好地發(fā)揮市場調(diào)節(jié)作用，使電力市場建設(shè)符合國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的大趨勢，從而保障可再生能源大范圍優(yōu)化配置，滿足國家能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展要求。

　　一方面，中長期市場應(yīng)有效落實(shí)清潔能源優(yōu)先發(fā)電及中長期交易電量，通過資源大范圍優(yōu)化配置，保障清潔能源的充分消納[22]。另一方面，電力現(xiàn)貨市場應(yīng)充分考慮可再生能源隨機(jī)性和波動性，建立靈活的交易調(diào)整機(jī)制，保障完成清潔能源消納目標(biāo)。

　　結(jié)論

　　在習(xí)近平同志構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”能源體系的思想指導(dǎo)下0，建立中國特色電力市場，必須立足于基本國情，以保障電力安全供應(yīng)為前提，以系統(tǒng)性的市場頂層設(shè)計(jì)為指導(dǎo)，以促進(jìn)能源清潔轉(zhuǎn)型為目標(biāo)，建設(shè)多類型能源結(jié)構(gòu)的競爭性電力市場。未來的電力市場將依托泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，提高市場的公開度和透明度，便于政府監(jiān)管，促進(jìn)國家治理能力現(xiàn)代化，給予用戶充分的選擇權(quán)，極大提高用戶的獲得感，進(jìn)一步減少中間環(huán)節(jié)，提高能源效率，促進(jìn)資源優(yōu)化配置和可再生能源消納。本文提出的相關(guān)原則與關(guān)鍵問題對我國能源清潔轉(zhuǎn)型下的電力市場的建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

　　參考文獻(xiàn)

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