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华东电网在中国统一电力市场体系中的角色及作用

文章出处:未知 人气:发表时间:2021-02-23 09:02
为充分发挥华东电网在中国统一电力市场体系中的作用,推动长三角电力资源一体化,分析了华东电网在中国统一电力市场体系中的定位和作用。指出华东电网省间市场是全国省间市场不可缺少的组成部分和电力行业落实长三角一体化战略的重要载体。华东电网省间市场的运营将为中国统一电力市场体系建设积累宝贵经验。最后,给出了中国统一电力市场体系下华东电网省间市场建设的路径图。

关键词:电力市场;华东电网;市场模式;省间市场;长三角一体化

(来源:中国电力 作者:曾德君, 杨立兵, 李晓刚 国家电网有限公司华东分部)

引言

中国电力市场建设目前仍处于初级阶段,市场的运营机制、交易方式、实施路径的研究和设计尚不完善 [1-3] 。虽然有欧洲、美国等国际成熟电力市场的经验 [4-14] 供借鉴,但由于中国电力系统的发展历程和管理现状与国外有较大差异,在市场建设过程中必须坚持符合中国特色和实际 [15] 。

随着电力市场建设的深入,如何建设省间电力市场已成为当前关注的焦点。省间电力市场的建设是中国电力市场实现更大范围资源优化配置的核心问题之一。

现有研究中,对区域电网在市场体系中的角色和作用描述较少,仅将其泛泛归入省间市场的范畴。

华东电网覆盖沪、苏、浙、皖、闽四省一市,所在地区是全国经济、人口、电力负荷最集中的区域,年 GDP 总量约占全国 27.5%,常住人口约占全国 1/5。2020 年华东电网全社会用电量17 693 亿 kW·h,约占全国 1/4。2020 年华东电网夏季最高负荷达 3.19 亿 kW。2020 年 12 月 30 日最高负荷达 2.87 亿 kW,创冬季用电负荷历史新高,较 2019 年冬季最高负荷增长 17.63%。2020 年年末受负荷快速增长、燃机缺气出力受限和部分省份控煤燃煤机组限出力等多重因素影响,沪、苏、浙、皖均出现电力供需紧张局面,浙江局部地区采取了限电措施。

如何充分发挥华东电网在电力市场建设中的作用,是以两级电力市场体系为核心的中国统一电力市场建设中不可回避的问题。同时如何充分发挥华东电网在区域电力资源优化中的作用,也是当前落实长三角一体化发展战略,实现长三角电力资源一体化需要重点考虑的问题之一。

本文就华东电网在中国统一电力市场体系中的角色和作用进行讨论, 分析华东电网在两级电力市场体系下的定位,提出了在统一电力市场体系下华东电网省间电力市场的建设路径图。

1 两级电力市场体系

中国电力市场建设正按照省间电力市场和省内电力市场的两级市场体系在试点推进 [16] 。

1.1 省间电力市场的定位与功能

2015 年电改 9 号文配套文件《关于推进电力市场建设的实施意见》 [17] 中明确,中国电力市场体系分为区域和省(区、市)电力市场;其中区域市场就是指省间市场,目前由北京电力交易中心、广州电力交易中心按照国家电网公司和南方电网公司经营区域分别运营。在功能定位上省间市场又可分为在全国较大范围内进行资源优化配置的电力市场和在一定范围内资源优化配置的电力市场。前者主要是落实国家能源政策,实现大范围的资源优化配置,以中长期交易为主,通过市场化方式落实国家优先发电计划、政府间协议,促进大型电源基地电能跨区域消纳,重点在宏观层面实现电力资源的优化配置。后者更侧重在一定范围内通过市场化方式使电力系统运行更经济更有效率,重点在微观层面实现电力资源的优化配置,其市场范围通常与电网调度运行范围一致。目前,北京电力交易中心和广州电力交易中心运营的省间交易就属于前者范畴;而近期提出的长三角、京津冀、粤港澳区域一体化市场则属于后者范畴。

2020 年北京电力交易中心省间交易电量达到11 577 亿 kW·h [18] ,其中涉及华东电网跨区交易和华东网内跨省交易共计 4 388 亿 kW·h,占北京电力交易中心省间交易电量的 37.90%。

1.2 省内电力市场的定位与功能

省内市场的主要职责是面对用户,着重解决如何让用户参与市场,获得改革红利,现阶段其建设重点在售电侧市场。

至 2020 年年末,华东五省市均已成立了相对独立的电力交易中心,并完成了第一轮股份制改造,普遍开展了以发电企业与电力用户直接交易为主的省内中长期市场化交易。目前,各省市均已 启 动 了 现 货 市 场 建 设 工 作 , 其 中 福 建 和 浙江于 2019 年起开展了省级现货市场的试运行。

各省市的中长期交易规则内容较为接近,现货市场模式和交易规则差异较大。截至 2020 年年底,共注册售电公司 571 家,除上海外,其余四省均已启动售电市场。上海在 2020 年四季度启动了售电公司注册,并将于 2021 年正式启动售电市场。

2020 年华东全网直接交易电量 6 890 亿 kW·h,同比增长 12.7%,用户侧平均降价 3.41 分/(kW·h)。直接交易电量已占全社会用电量的 39.0%。详细情况如表 1 所示。

表 1 2020 年华东各省市直接交易情况

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2 华东电网在两级电力市场体系下的定位和角色

2.1 充分消纳区外来电的物理支撑和运行协调者作为全国市场中最大的受端电网,华东电网是保障区内省市落实国家能源政策充分消纳区外来电的物理支撑和运行协调者。截至 2020 年年底,华东电网已建成跨区直流 11 回,其中特高压输电线路7条,跨区直流设计输电能力共计6 976万kW;最高负荷日区外来电达到 4 892 万 kW,占华东最高用电负荷的 5.3%,2020 年区外来电电量占全社会用电量的 14.4%。上海、江苏、浙江、安徽的区外来电分别占其全社会用电量的 29.0%、14.4%、19.7%、9.3%。由于区外来电占比过高,且区外来电中多为西南水电和西北风光等不可调节电源,导致上海、浙江等省市在水电汛期等时期本省电网调峰能力不足,无法按计划消纳区外来电,江苏、安徽在新能源大发的部分时段也存在同样问题。因此,必须在华东全网范围内对调峰资源进行统一调配和优化。

为保障区外清洁能源的充分消纳,华东电网近年来通过省间低谷电能置换交易实现了电网调峰能力省间互济,并开展了省间低谷调峰辅助服务交易试点。2019 年、2020 年低谷电能置换交易电量分别为 20.34 亿 kW·h 和 17.76 亿 kW·h。

2.2 改善省内市场结构,缓解发电侧市场力

华东电网直调统分电源包括秦山核电、皖电东送、新富水电和华东电网大部分抽水蓄能电站。截至 2020 年年底,华东直调电源装机共计 3 088万 kW·h,占全网统调装机的 8.8%,是消纳省市的重要售电方,对于改善消纳省市市场结构,缓解省内市场发电侧市场力有重要意义。

华东直调统分电源的主要消纳省市是上海、江苏、浙江。如不考虑省外来电,上海、浙江的省内发电侧市场垄断度较高,近几年上海、浙江的省内市场化交易情况也反映出发电侧垄断问题。因此,从省内市场健康发展的角度,华东直调电源应作为市场成员参与其省内市场,以期打破垄断。

衡量市场力的主要指标有 HHI 指数和 TOP-m指数。HHI 指数是发电市场集中度指数,是监测发电侧市场力的重要指标,其大小取决于市场上发电企业的数目和各发电企业市场份额的不均等程度 [19] 。HHI 值越小,市场竞争性越好,一般情况下,HHI 小于 1 800 的市场,应可视为竞争较为充分的市场 [20] 。

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用 2020 年年底数据计算,华东区域沪、苏、浙、皖、闽的发电侧 HHI 指数分别为 3 014、1 436、2 906、1 972、1 679,而华东区域发电侧 HHI 指数仅为 1 035;泸、苏、浙、皖、闽的 TOP-4 指数分别为 84.9、49.3、79.1、53.3、49.9,而华东区域Top-4 指数为 41.0。由此可见,区域发电侧市场力要明显小于各省市的。抑制发电侧市场力措施之一是对发电商进行拆分,但在目前的省市场中这种可能性不大。因而通过引入省外发电商参与竞争或者放开用户参与省间市场将是抑制省内发电侧市场力的重要措施。

2.3 受端电网安全责任的第一主体

随着跨区特高压直流投运容量的逐年增长,华东区域尤其是长三角地区的发用电平衡模式已从省内就地平衡升级为区域平衡,系统安全防御重点已从大机组跳闸转向了跨区大容量直流失却(最大单回直流双极额定容量达 1 200 万 kW),大受端电网安全风险已超出了各省市电网单独应对管控能力。

在电力市场体系下,同样要求区域电力资源共享和应急互备互保。华东电网仍是一个统一平衡的安全责任主体。只有华东电网统一协调,才能保障各省市电网的安全运行,提升长三角和全网的供电安全保障水平。

2.4 华东电网省间市场是全国省间市场不可或缺的部分

目前华东电网省间市场已是北京电力交易中心运营的全国省间市场的一部分,日常业务运作相对独立。在实际运营中,华东电网省间市场向上承接北京电力交易中心全国电力市场,向下与省级现货市场紧密联系。全国跨区省间电力市场、华东电网省间电力市场、省级电力市场的三级架构与现行的国调、网调、省调三级调度体系及国家、区域、省三级电力监管体系紧密对接,是从现有计划调度体系平稳过渡到市场交易体系的最佳选择。

华东电网省间电力市场是全国省间市场的重要组成部分,与跨区省间市场不同,华东电网省间市场主要功能为:(1)在一定范围内实现电力资源的优化配置,通过中长期交易实现华东直调发电资源在购电省间的优化配置,同时通过市场化手段进一步发挥区域电网在省间余缺互济中的作用;(2)作为全网的最终平衡市场,通过现货交易实现全网电力电量实时平衡,与华东电网的调度安全职责相匹配;(3)通过市场化实现调峰等辅助服务资源在全网统一配置,提高受端电网消纳新能源的能力和提升电网安全运行水平。

华东电网省间电力市场的成功运营将为中国统一电力市场体系建设积累必要的经验。统一电力市场建设的终极目标是实现省内和省间市场的全面融合,各交易品种在统一平台共同出清。由于目前跨区各省的电力资源禀赋和电价差异较大,跨区域省市场融合难度大。而华东网内各省间经济发展水平和电价差异不大,火电标杆价差最大仅为 3.1 分/(kW·h),市场融合相对容易,可作为全国统一电力市场建设的先期试点。

3 全国统一电力市场建设对华东电网的新要求

3.1 跨区电力资源的网内二次优化需求近年来跨区直流特高压的配套电源通常采用点对网送电模式,由特高压落地省市单一消纳。随着省外来电占比日益增加,单一省级电网的消纳能力有限,部分时段因调峰能力不足,面临无法足额消纳的局面。同时省级电网也难以单独承受为跨区特高压直流失却的风险。为充分消纳区外清洁能源,提升电网安全运行水平,迫切需要在华东全网范围内进行特高压区外来电的二次平衡与优化。

3.2 日益增长省间电力资源互济需求

华东电网省间电力资源的禀赋差异和网内新能源的迅速发展决定了华东电网省间电力资源互济需求日益增长。华东电网省市之间能源资源分布不均,长期以来省间电力资源交互密切,随着近年来核电和新能源的大规模投运,省间电力资源优化需求进一步增大。近年来各省市面临的电网调节能力不足造成核电和新能源消纳困难及电网低谷调峰困难的矛盾、控制减压电煤与保供电的矛盾日益突出。其中安徽光伏、风电等新能源装机占比近 30%,但省内缺乏建设燃机等高调节性电源的条件,自产自销全额消纳新能源的能力已濒临极限;福建在现有 9 台核电机组(总装机容量 986 万 kW)、89 座风电场(总装机容量512 万 kW)的基础上,在建及后续规划的核电、海上风电项目还将大规模投运;江苏也在大规模建设苏北海上风电。依靠省内市场和行政配置实现清洁电力的全额消纳难以为继;同时苏、浙、沪在控煤压力下急需增加省外来电。建立华东省间电力市场,可以发挥市场机制作用,优化区域资源配置和电源布局,发挥大电网错峰互济优势缓解电网调峰困难,提升清洁高效机组利用率,促进新能源和核电消纳,防止弃光、弃风、弃核情况出现,助力各地压减电煤。

3.3 长三角一体化战略的需求

长三角一体化战略对长三角电力交易一体化提出了明确的要求。《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》指出,要创新一体化发展体制机制,坚持全面深化改革,坚决破除制约一体化发展的行政壁垒和体制机制障碍,建立统一规范的制度体系,形成要素自由流动的统一开放市场,为高质量一体化发展提供强劲内生动力。而电力资源是其中最基本的要素之一。随着长三角一体化发展战略的全面实施,各种要素将充分自由流动,各省(市)发展定位和产业布局将发生深刻调整,用电负荷也必然在省间大规模转移。在此情况下,唯有实现长三角电力交易一体化,才能充分发挥市场优化配置资源的作用,适应长三角一体化后不断增长的省间电力交易需要。而华东电网正是实现长三角电力一体化发展的物理载体。

4 华东电网省间电力市场建设路径

华东电网省间电力市场是全国统一电力市场体系中省间市场的重要组成部分,其建设路径应符合全国统一电力市场总体建设目标。

现阶段建设目标是继续深化华东电网在省间电力资源互济互助中的作用,在现有省间电力中长期交易和省间调峰辅助服务交易的基础上建立和完善市场化的省间余缺互济交易机制,试点跨省电力用户(售电公司)直接交易。

中期建设目标是建立华东电网省间增量现货市场,扩大电力用户(售电公司)跨省购电规模;形成由省间中长期交易、省间增量现货交易和省间辅助服务交易构成的省间电力市场。远期建设目标是建立以长三角一体化为核心的华东电网发用电资源统一优化机制,全面放开电力用户(售电公司)跨省购电,探索建设华东电网统一平衡市场。

4.1 华东电网省间电力中长期交易

华东电网省间中长期交易包括年度及以上交易、月度交易和月内多日交易。

华东电网省间电力市场(长三角电力市场)建设初期以省间中长期物理交易为主,通过市场化手段实现省间电力资源的市场化配置,进而逐步开放电力用户和售电公司跨省购电交易。

(1)建立华东直调统分电源集中优化和省间余缺互济相结合的年度集中交易市场。秦山、皖电、抽蓄等华东统分资源,在华东省间交易平台通过年度市场化交易形成送消纳省市物理交易合同。并通过年度集中竞价方式,组织发电企业与购电省直接开展省间交易。

(2)建立定期开市的省间月度增量市场和按需开市的月内多日增量市场。交易品种包括省间余缺购电、年度合同电量转让交易(包括发电权交易)、清洁能源消纳交易等。

(3)开展月度跨省售电市场试点。先在长三角范围内开展售电公司月度跨省购电集中竞价交易试点,再逐步开展电力用户和售电跨省月度双边购电试点。

4.2 华东电网省间电力现货交易

华东电网省间现货市场包括日前市场和日内实时市场。初期开展省间物理增量交易,每日定时开市。交易品种包括省间余缺交易和清洁能源消纳交易。市场建设初期,省间现货市场的购电方仅为省市电力公司。随着长三角一体化进程的推进,逐步引入电力用户和售电公司参与省间现货市场。远期目标是建设全网的实时平衡市场,保持与现有调度安全职责一致。

4.3 华东电网省间辅助服务交易

华东电网省间辅助服务市场的功能主要定位于华东电网省间辅助服务的余缺互济和安全互助。华东电网省间辅助服务的购买方为各省级电网调度机构,由其在本省辅助服务资源不够的情况下提出省间交易需求。初期重点建设省间调峰和备用辅助服务市场。一是在现有华东跨省调峰辅助服务试点的基础上开展跨省调峰辅助服务常态化运营,通过市场化方式实现省间低谷调峰能力互济,替代现有的省间电能置换;二是结合省间增量现货市场建设,同步开展省间备用市场建设。远期结合华东实时平衡市场建设,同步开展华东全网统一的调频、AGC 辅助服务市场建设。

4.4 华东电网省间电力市场建设路径图

华东电网省间电力市场建设可分 3 个阶段实施。表 2 给出了 3 个阶段的主要特征。

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第 1 阶段,省间电力市场交易以中长期电力交易为主,实现华东直调统分电源的全电量市场化交易和省间余缺交易的常态化开展;在长三角范围内开展跨省电力用户(售电公司)直接交易试点;省间辅助服务交易仍以目前的省间调峰交易为主。第 2 阶段,初步建成华东电网省间现货市场,开展日前和实时省间电力现货交易,省间电力现货交易为物理增量交易;在长三角范围内进一步扩大跨省电力用户(售电公司)直接交易规模;在省间辅助服务交易中引入备用辅助服务交易。第 3 阶段,实现长三角电力市场初步融合,在长三角范围内全面放开电力用户(售电公司)跨省购电;探索建立全网统一平衡的华东电网省间现货交易;在省间辅助服务交易中引入更多的交易品种。最终阶段,完全融入全国省间电力市场,多数交易品种实现全国统一平台运作。

5 建议

为推动统一电力市场体系建设,促进长三角电力资源一体化,实现华东电网省间电力资源优化,提出如下建议。

(1)以促进清洁能源消纳为导向,结合可再生能源电力消纳责任权重考核,在现有省间电力交易品种的基础上,逐步增加市场化交易品种,鼓励用户消纳可再生清洁能源。同时通过跨省清洁替代等市场化手段,在保障常规火电合理补偿前提下进一步扩大清洁能源消纳空间,充分发挥华东电网在省间电力资源优化配置的作用。

(2)逐步建立调峰、备用等省间辅助市场,一方面通过市场化方式实现省间电力资源互助互济;另一方面可通过省间辅助服务市场给火电企业提供新的盈利途径。

(3)以华东直调统分电源的发电计划放开为契机,实现华东电网省间电力交易制度化和定期化。在华东电网省间电力交易平台上通过市场化方式确定华东直调统分电源送省市的电量及电价,其中核电水电全额消纳,但电价由市场决定,而火电的量价均由市场决定。

(4)落实长三角一体化国家战略,推动长三角省级市场相互融合,逐步建立长三角一体化电力交易机制。在交易规则设计时有机衔接省内和省间市场的价格机制、交易时序和结算规则,为最终建成全国统一电力市场体系进行有益探索和奠定基础。

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作者简介:

曾德君 (1961—),男,硕士,高级工程师 (教授级),从事电力企业管理、电网技术与电力市场研究,E-mail:zeng_dj@ec.sgcc.com.cn;杨立兵 (1964—),男,硕士,高级工程师,从事电力市场、电力交易研究与实践;

李晓刚 (1975—),男,通信作者,博士,高级工程师,从事电力市场、电力经济、电力交易研究与实践,E-mail:13916235981@139.com。

 

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