發(fā)電容量充裕性保障機制國際實踐與啟示

01澳美稀缺定價機制澳大利亞和美國得州等均采用純電能量市場體系并執(zhí)行稀缺定價機制，不額外建立容量市場，以保障發(fā)電容量長期充裕。所謂稀缺定價機制就是發(fā)電商單純通過電能量市場尖峰價格來回收機組投資成本，這就要求市場設(shè)置很高的價格上限，允許系統(tǒng)尖峰且發(fā)電備用容量不足時現(xiàn)貨市場價格飆升至平時數(shù)百倍。為統(tǒng)籌電力市場整體協(xié)同、市場力監(jiān)管與電價穩(wěn)定、社會價值與政治環(huán)境等多重現(xiàn)實因素，各國實踐均與理論機制有所偏離，如得州修正出清價格扭曲以保持與現(xiàn)貨市場銜接，而澳大利亞則更接近理論機制。1.1

澳大利亞澳大利亞國家電力市場經(jīng)過20年的運行與完善，已發(fā)展為成熟健全的實時市場，執(zhí)行電能量和輔助服務(wù)聯(lián)合出清，發(fā)電報價為不區(qū)分啟停、空載和可變成本的純電量形式，價格上限當(dāng)前為13800澳元/（MW?h）。該上限由國家能源市場委員會按可靠性要求0.002%、基于失負(fù)荷價值（valueoflostload，VOLL）計算確定，以反映用戶為避免停電的最高支付意愿，核查調(diào)整期為4年。當(dāng)出現(xiàn)電力稀缺情況時，發(fā)電商往往會抬高實時報價，實時出清價格急劇上升，獲取遠超變動成本的結(jié)算電費將作為稀缺收益幫助回收機組固定成本。當(dāng)發(fā)電容量出現(xiàn)長期短缺時，現(xiàn)貨價格將頻頻高幅震蕩并影響中長期價格，提高機組投資預(yù)期回報率，鼓勵新建電源；反之亦然。此外，不同震蕩周期和幅度的現(xiàn)貨價格分量，還能夠激勵和引導(dǎo)電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。該機制原理明晰且設(shè)計簡單，通過電能量市場價格信號，能夠反映長期發(fā)電容量供需形勢，科學(xué)引導(dǎo)電源投資，保障長期發(fā)電充裕，無需政府制定電源規(guī)劃目標(biāo)。但短期供需關(guān)系將導(dǎo)致現(xiàn)貨電價劇烈波動與飆升，要求社會對電價大幅波動有強承受力，也要求發(fā)電商對電價風(fēng)險有強管理能力。此外，該機制面臨發(fā)電側(cè)市場力濫用的監(jiān)管難題，難點在如何判定尖峰電價是正常市場行為還是大型發(fā)電商市場力濫用行為。為此澳大利亞規(guī)定當(dāng)336個交易時段（7天）現(xiàn)貨電價總和達到或超過135.91萬澳元時報價上限降為300澳元/（MW·h），并建立了較完善的信息公開與披露等配套制度。1.2

美國得州美國得州現(xiàn)貨市場與澳大利亞顯著不同：一是實時市場只有電能量市場，故不與輔助服務(wù)聯(lián)合出清；二是除實時市場外還設(shè)置有日前市場且增設(shè)了可靠性機組組合環(huán)節(jié)。這兩者均造成了實時市場出清價格的扭曲。為解決此問題，在實時市場結(jié)算中增補了價格增量機制，即在實時市場出清電價的基礎(chǔ)上通過2項增量價格進行修正，還原為電能量價值的真實水平。（1）實時備用價格增量。得州實時市場只有電能量市場，故實時出清價格不能反映電能量參與備用輔助服務(wù)市場的機會成本，一定程度上偏離了真實的電能量價值。為此，市場引入了實時備用價格增量，反映真實電能量價值（稱為“備用容量價值”）與實時市場出清電價之間的差額。備用容量價值能夠反映容量備用供需緊缺情況下的電能量稀缺價值且隨緊缺程度而變化，它由ERCOT根據(jù)市場實時備用容量水平和運營備用需求曲線（operatingreservedemandcurve，ORDC）事后計算確定。（2）可靠性部署價格增量。為保障系統(tǒng)供電可靠，得州市場在日前現(xiàn)貨環(huán)節(jié)中增加了可靠性機組組合，通過指令開機或啟動負(fù)荷備用等方式確保備用容量充足。同時，由此額外增加的備用容量將會抑制電能量價格，稱為“價格反轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。為消除此影響，市場引入了可靠性價格增量，將實時市場出清價格修正還原到電能量的真實價值。該價格增量是有、無可靠性機組組合調(diào)度的電能量現(xiàn)貨出清電價之間的差額。

02歐美容量市場典型實踐就稀缺定價機制短期高價格能夠引導(dǎo)長期發(fā)電投資的觀點目前并未形成廣泛共識，且與之相伴而生的現(xiàn)貨價格大幅震蕩與飆升現(xiàn)象在實踐中往往也不可接受。為此，歐美許多國家提出了另一解決途徑，在電能量市場之外建立額外的容量市場，通常是市場主體按負(fù)荷需求被分配所應(yīng)承擔(dān)的容量責(zé)任，并通過容量市場向獲得容量資格或證書的發(fā)電企業(yè)購買，以履行容量責(zé)任。容量市場雖然在國際上廣泛實踐，但在市場機制設(shè)計與核心制度安排方面卻大相徑庭?？傮w上按照有無集中代理購買劃分為集中式和分散式兩類，但與中國電能量市場中的概念不同。目前以英國、美國PJM和紐約等集中式模式占主流，法國等分散式模式較少，近年意大利和美新英格蘭等市場發(fā)展了一種新的可靠性期權(quán)產(chǎn)品。2.1

法國自2008年起，隨高峰用電的平穩(wěn)上升，法國的容量充裕度呈下降趨勢，2017年啟動容量市場，執(zhí)行設(shè)計簡單的分散式市場。法國能源運輸電網(wǎng)管理者（RéseaudeTransportd'Electricité,RTE）負(fù)責(zé)市場運營，提前4年確定每個供電商的容量配額分配，供電商可在容量市場中自愿選擇通過雙邊協(xié)商和/或拍賣方式購買容量證書以完成配額，保障系統(tǒng)發(fā)電容量充裕和供電安全。目前該市場主要由容量的配額制度、認(rèn)證制度和交易制度組成。市場運作分5個主要階段：（1）配額，RTE確定總?cè)萘啃枨?，各供電商依?jù)稀缺情況下預(yù)測的負(fù)荷需求計算容量購買責(zé)任；（2）認(rèn)證，對容量提供商進行證書認(rèn)證，并發(fā)放容量證書，擁有高可靠性的火電、核電機組都可獲得證書，需求響應(yīng)也有同等認(rèn)證權(quán)；（3）交易，證書可以通過雙邊交易和拍賣市場進行買賣流通，其中拍賣采用雙邊報價且每年不少于15輪次；（4）配額監(jiān)管，對所有供電商容量義務(wù)的履行情況進行監(jiān)管和處罰；（5）交付，發(fā)電商按協(xié)議要求在系統(tǒng)供電緊張時提供容量，交付結(jié)束后對實際有效容量與容量認(rèn)證水平之間的偏差進行評估與懲罰，罰金為參考價格的0.2～2.0倍。據(jù)報道，法國容量市場正準(zhǔn)備參照英國向集中式轉(zhuǎn)變。2.2

英國與法國不同，英國容量市場采用集中式模式，英國國家電網(wǎng)公司（NationalGridCompany，NGC）負(fù)責(zé)集中代理購買，所有容量資源均有資格參與市場，包括儲能和需求響應(yīng)。市場采用拍賣方式，由監(jiān)管機構(gòu)確定總?cè)萘啃枨蠹扒€，符合資格的機組必須進行報價，市場出清決定中標(biāo)量價，據(jù)此NGC向容量提供商支付容量費用且分?jǐn)偨o所有供電商，并統(tǒng)籌考慮發(fā)電補貼與支持政策的協(xié)同。目前該市場主要由容量的定額制度、資格審核制度、交易制度組成，市場運作分為5個主要階段，如圖1所示。此外，該市場在容量需求曲線制定、拍賣制度設(shè)計方面有顯著的自身特點。圖1

英國容量市場主要階段Fig.1

MainprocessesofBritishcapacitymarket（1）容量需求曲線。采用圖2的下傾式需求曲線，拍賣過程中允許根據(jù)需求曲線對目標(biāo)容量進行調(diào)整，自動實現(xiàn)采購成本與可靠性的優(yōu)化均衡，改善了階躍式垂直曲線的缺陷。曲線制定的關(guān)鍵參數(shù)有目標(biāo)容量、容差、新建機組凈成本（NetCONE）和價格上限。目標(biāo)容量按照可靠性標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)未來4年的高峰負(fù)荷、電源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)互聯(lián)情況，采用動態(tài)調(diào)度模型（DDM）確定，而容差按其波動范圍一并確定。NetCONE是新建機組在容量市場所需回收的成本，目前新建機組為DDM中報價最低的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C。價格上限反映用戶購買單位容量的最高支付意愿，其值根據(jù)VOLL確定，一般取NetCONE的倍數(shù)。2021年NetCONE為49英鎊/kW，價格上限為75英鎊/kW，目標(biāo)容量容差為1GW，這些參數(shù)實行年核查。圖2

英國容量市場需求曲線Fig.2

DemandcurveofBritishcapacitymarket

（2）拍賣制度。采用二級市場設(shè)計。一級市場為主市場，執(zhí)行荷蘭式拍賣，即多輪降時鐘拍賣，自價格上限起，以5英鎊/輪遞減叫拍，最終達到滿足容量需求，出清價格為此時的最高報價，所有中標(biāo)容量均按此價格結(jié)算。為鼓勵發(fā)電投資和需求響應(yīng)資源參與，一級市場還將容量提供商分為2類：一是新建機組和需求響應(yīng)，作為價格制定者參與拍賣，可在價格上限以內(nèi)報價且自由退出；二是現(xiàn)有機組，必須參與且作為價格接受者，當(dāng)?shù)陀趦r格下限時方可選擇退出，目前下限為25英鎊/kW。二級市場為輔助市場，主要起交易調(diào)節(jié)作用，市場運營機構(gòu)可調(diào)整預(yù)測偏差，容量提供商可無法兌現(xiàn)的容量協(xié)議，并能更好適應(yīng)儲能和需求響應(yīng)容量靈活性和周期受限特點而促進其發(fā)展。2.3

美國PJM容量市場PJM自2007年起實施可靠性定價模型（reliabilitypricingmodel，RPM）容量市場，也是集中式模式。但與英國不同，它根據(jù)總?cè)萘啃枨蠓峙湄?fù)荷服務(wù)商（loadservingentity,LSE）的購買責(zé)任，先通過自有機組或雙邊交易方式來滿足，余下未滿足的由PJM在拍賣市場代理購買。目前該市場主要由容量的配額制度、資格審核制度、交易制度組成，市場運作分為配額、資格、雙邊交易、拍賣、交付、支付6個主要階段，在容量需求曲線、拍賣制度設(shè)計、結(jié)算價格方面有顯著的自身特點。（1）拍賣制度。由基本拍賣（baseresidualauction,BRA）和三次追加拍賣（incrementalauction,IA）多重市場組成，PJM組織容量市場拍賣時序如圖3所示。BRA執(zhí)行一輪式密封拍賣，采用賣方單邊報價，容量需求曲線由政府制定。在BRA之后，PJM可通過3次追加拍賣來修正和協(xié)調(diào)市場變化的需要。包括在BRA市場中標(biāo)但因各種原因無法兌現(xiàn)的容量，以及根據(jù)新的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果調(diào)整與BRA容量需求之間的差額。圖3

美國RPM容量市場拍賣時序Fig.3

AuctiontimingofAmericanRPMcapacitymarket（2）容量需求曲線。在BRA和第2次IA的市場出清過程中，均要使用容量需求曲線，但兩者并不同，如圖4所示。在圖4a)中，B點為目標(biāo)容量，它是PJM代理購買的總?cè)萘啃枨?，不含LSE自供給的部分，容量價格為新建機組凈成本，即需在容量市場中回收的部分；市場容量小于B點時，價格上漲直到A點達上限；反之，市場容量大于B點時，分段式價格下跌，BC段容量過剩故快速下降，超過C點嚴(yán)重過剩降幅更大。在圖4b)中，只是補足負(fù)荷預(yù)測偏差與BRA目標(biāo)容量之間的差額，故目標(biāo)容量是PJM根據(jù)新的預(yù)測負(fù)荷計算得到的系統(tǒng)短缺容量，價格上限則是圖4a)在此容量水平下的容量價格。圖4

拍賣市場容量需求曲線Fig.4

CapacitydemandcurveofAmericanauctionmarket（3）結(jié)算價格。PJM市場阻塞問題較嚴(yán)重，會出現(xiàn)因電網(wǎng)傳輸受限而引起的地區(qū)發(fā)電容量短缺，故執(zhí)行分區(qū)價格。它將整個PJM劃分為多個容量輸送子區(qū)域（LDA），各LDA執(zhí)行不同的容量價格，該價格由市場出清模型計算確定，包括系統(tǒng)邊際容量電價、各LDA的電網(wǎng)約束容量加價。因阻塞各地區(qū)加價不同，使得PJM購買容量費用和向LSEs分?jǐn)側(cè)萘抠M用之間存在差額，這部分差額也要在地區(qū)LSEs間分?jǐn)偂?.4

意大利容量市場與前述法、英和PJM不同，意大利容量市場的交易標(biāo)的物不是容量，而是以容量為標(biāo)的物的期權(quán)，稱為“可靠性期權(quán)”，于2018年開始施行。在市場交易組織方面，意大利輸電系統(tǒng)運營商Teran提前4年確定需求曲線，組織多重拍賣市場進行集中代理購買，拍賣流程與英國和PJM整體類似，主要區(qū)別在于結(jié)算機制。該機制可將以容量為標(biāo)的物的傳統(tǒng)容量市場和稀缺定制機制的優(yōu)勢進行融合，既可以歸屬于容量市場，也可歸屬于稀缺定價機制，這一點并無定論?？煽啃云跈?quán)屬于看漲期權(quán)，期權(quán)買方為購買代理方Teran，賣方為發(fā)電商，執(zhí)行價格基于峰值發(fā)電機組的可變成本確定且每月更新，參考價格根據(jù)機組電能量現(xiàn)貨市場參與情況確定。結(jié)算主要包括：Teran向發(fā)電商支付保費，價格由容量市場拍賣形成；在電能量市場，Teran獲取參考價格與執(zhí)行價格之間的正向差值收益，電能量市場每一個出清時刻都進行期權(quán)結(jié)算；發(fā)電商若未能按照期權(quán)合約履約將受到處罰，臨時未履約則取消當(dāng)月保費，而長期未履約則取消期權(quán)合約并退還已支付的補償。03容量補貼電價機制為保障發(fā)電容量充裕性，一些國家對機組發(fā)電容量提供了政策性補貼，通過額外的容量補貼來確保發(fā)電投資回收，如智利、比利時、瑞典等。按補貼范圍可分為全容量和定向補貼兩大類。3.1

全容量補貼智利于1982年起施行容量電價補貼機制，作為現(xiàn)貨市場的補充。它允許所有發(fā)電機組在電能量市場之外，根據(jù)所提供的充裕容量，按照容量電價獲得一筆額外的容量補貼收入。容量電價和充裕容量由政府核定，是該機制設(shè)計的關(guān)鍵。（1）容量電價。在國家能源委員會（ComisiónNacionaldeEnergía，CNE）領(lǐng)導(dǎo)下，按長期邊際容量成本制定，它是系統(tǒng)峰荷運行期間邊際機組的投資成本，一般為柴油發(fā)電機組。邊際機組投資成本含機組建設(shè)成本和電網(wǎng)接入成本，并考慮合理的投資回報率和資金的時間價值計算。價格水平根據(jù)匯率和物價半年調(diào)整1次，計算式與參數(shù)4年調(diào)整1次。（2）充裕容量。它是每個發(fā)電企業(yè)能夠獲得補貼的容量，并不簡單等于裝機容量，按照分機組類型計算方法確定每臺機組的充裕容量。首先，初始充裕容量由CNE根據(jù)各類機組過去5年在系統(tǒng)峰荷時段所能提供的可用容量進行核定，依據(jù)系統(tǒng)最高負(fù)荷、可用容量、機組發(fā)電特性和一次能源特性等歷史數(shù)據(jù)計算。然后，考慮容量交付年系統(tǒng)發(fā)電容量供需余缺調(diào)整得到充裕容量來有效引導(dǎo)發(fā)電投資。此外，事后對機組實際提供的充裕容量進行年度考核。3.2

定向容量補貼（1）戰(zhàn)略備用機制。電網(wǎng)運營商與一些面臨退役或停用的發(fā)電機組簽訂戰(zhàn)略備用合約，在電網(wǎng)需要時進行調(diào)用來響應(yīng)負(fù)荷需求，這類資源不允許參與電能量市場。這些發(fā)電廠仍然屬于各自發(fā)電公司，但完全由輸電系統(tǒng)運營商負(fù)責(zé)運營。比利時、芬蘭、波蘭和瑞典等已有實踐。（2）新建機組招投標(biāo)制度。行政部門按照規(guī)定的發(fā)電容量充裕性要求，根據(jù)電源在役和新建情況判斷系統(tǒng)容量充裕與否。當(dāng)容量短缺時，還需確定容量缺額，增加電源投資項目并通過政府公開招標(biāo)確定，承諾為中標(biāo)方提供財政補貼保障其投資收益，或者采用簽訂長期購電協(xié)議等其他方式。（3）其他定向容量費用補償。系統(tǒng)運營商提供固定價格向特定市場主體購買容量，一般是針對特定類型的機組或者新建機組。2007—2017年，西班牙采用固定價格補貼向26GW聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C提供了新機組建設(shè)的投資補貼，并向約50GW的特定發(fā)電容量提供了可用性補貼，含水電、天然氣、燃油、燃?xì)夂腿济簷C組。04各國發(fā)電容量保障機制比較目前各國電力市場實踐中，容量充裕性保障機制按照發(fā)電容量額外建立市場與否及容量價格形成機制主要劃分為稀缺定價、容量市場和容量價格補貼三大類。這3類機制基本原理不同，各有優(yōu)缺點，適用于電力市場不同發(fā)展階段和社會政治不同意識形態(tài)地區(qū)，對比如表1所示。稀缺定價理論上通過單純的電能量市場能夠發(fā)現(xiàn)真實的電能稀缺價格信號，避免信號扭曲，有效引導(dǎo)短期發(fā)電運行和長期發(fā)電投資的最優(yōu)配置，適用于健全完善的電力市場，但實踐中需要具備對電價大幅波動有較強包容性的社會政治環(huán)境。容量市場和容量價格補貼均將發(fā)電容量視為電能量之外的一種電力商品，前者單獨建立一個自由買賣流通的容量市場，價格反映長期邊際發(fā)電容量成本，適用于市場機制與監(jiān)管體系較完善的電力市場，能有效抑制電價大幅波動；后者價格由政府按長期邊際發(fā)電容量成本制定，易實現(xiàn)各類調(diào)控目標(biāo)，只適用于市場初期。表1

各類發(fā)電容量充裕性保障機制的優(yōu)缺點比較Table1

Comparisonofvariousgenerationcapacityadequacyguaranteemechanisms在容量充裕性保障機制國際實踐中，盡管同類機制遵循相同的基本原理，機制設(shè)計總體框架也基本一致，但在核心制度安排方面各不相同，以適應(yīng)當(dāng)?shù)仉娏κ袌鰴C制和建設(shè)發(fā)展階段、社會政治經(jīng)濟環(huán)境和意識形態(tài)。容量市場機制典型國家實踐比較見表2，各個容量市場的市場模式選擇不同，交易制度和體系也各式各樣，且容量目標(biāo)、容量需求曲線、容量審核等重要參數(shù)計算方法各異。表2

容量市場機制國際實踐對比Table2

Comparisonofinternationalpracticesofcapacitymarketmechanism05對中國發(fā)電容量保障機制建設(shè)的啟示就各國實踐來看，稀缺定價、容量市場和容量電價補貼并無絕對的機制優(yōu)劣之分，同類機制制度設(shè)計也呈現(xiàn)個性化多樣性，以適應(yīng)當(dāng)?shù)仉娏κ袌?、社會政治和意識形態(tài)環(huán)境，不能直接照搬。應(yīng)立足國情，因地制宜，可考慮分階段建立與電力市場建設(shè)發(fā)展相適應(yīng)的容量充裕性保障機制，切實保障電力安全可靠供應(yīng)，有效推進電力市場發(fā)展，積極推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)，助力國家雙碳目標(biāo)實現(xiàn)，建議如下。（1）市場建設(shè)初期可因地制宜著重建立容量補貼電價機制。容量市場適用于電能量市場和輔助服務(wù)市場較為完善的國家或地區(qū)，不太適合于當(dāng)前中國電力市場建設(shè)初級階段。目前煤電機組已全面進入市場，該階段可重點解決煤電機組固定成本回收與投資激勵問題，探索建立容量充裕性保障機制，體現(xiàn)含需求側(cè)等各類資源的容量貢獻，建議可借鑒智利經(jīng)驗建立以煤電機組為基準(zhǔn)