探析广东电力现货市场出清机制对火电企业未来发展的影响

1、    探析广东电力现货市场出清机制对火电企业未来发展的影响    王湛森 武圣祺 刘袁新【摘 要】在广东电力现货市场中，发电企业基于自身的边际成本进行报价，电力调度机构综合考虑电网运行要求及发电设备运行约束条件，以社会福利最大化为优化目标进行优化计算，出清得到开机组合、电量曲线和节点电价。由于可再生能源发电的边际成本低于火电发电，因此在现货市场中的竞争力优于火电企业。不断增长的可再生能源装机将挤压火电企业的电量空间，同时将在一定程度上降低电力现货市场价格。【关键词】广东电力现货市场;merit-order;可再生能源发电;火力发电f426.61 a 1

2、674-0688（2020）11-0009-030 引言2019年，全国包括广东省在内的8个省份先后开展了电力现货市场试结算工作，这表明在这些省份的电力系统中，竞争性市场已经具备进一步推进的条件。对参与市场的发电企业而言，尽快理解市场并对市场状况做出正确响应至关重要。1 广东电力市场的交易组织形式根据规则内容，未来广东电力市场主要包括中长期电能量市场、现货电能量市场及调频辅助服务市场。在中长期市场中，开展发电企业与电力用户的直接交易，交易结果为差价合约，差价合约明确了合约周期、合约电量、交易价格、分解曲线、结算参考点等要素。在日前和实时市场，则建立全电量竞争市场机制，以全社会发电成本最低为优化

3、目标进行电能量市场出清，并按照出清结果进行电网运行调度。中长期合约按照合约成交数量和现货市场节点电价进行差价结算，日前和实时市场则对偏差电量按照现货市场价格进行结算。2 电力现货市场的出清机制2.1 供给和需求曲线电力市场供应与需求曲线如图1所示。电能量作为现代社会生活的必需品，几乎不具备可替代性，因此电力需求在短期内价格弹力性很低，即使价格出现一定的上升，需求数量的变化也很小，因此电力需求曲线是近乎垂直的一条直线，表明市场价格的波动对电力需求的影响很小。2.2 现货市场出清机制在组织日前市场交易时，发电企业和电力用户需要向市场运营机构提交各自的电量和报价。市场运营机构在考虑输电网络安全约束的

4、前提下，基于全社会发电成本最低原则，将不同发电企业不同出力区间电能量报价由低到高进行排序（merit-order）形成供给曲线，并根据调度机构预测的次日电能量需求曲线确定次日开机组合及电量价格情况。假设电力市场是完全竞争市场，发电企业作为价格接受者参与市场，各发电企业的报价水平都将接近自身的边际成本。因此，市场运营机构实质上是将市场中的不同机组按照边际成本由低到高进行了排序。为便于说明，图2假设同类型发电机组都拥有相同的边际成本，各类型机组按照边际成本由低到高进行排列，阶梯状折线即可以理解为电力现货市场的供给曲线。由于可再生能源（水、光伏、风）燃料成本基本为0，短期边际成本低于火电机组，因此排

5、列在坐标轴左侧。图2还展示了电力现货市场中现货价格形成的大致机制。电力需求曲线随着一天当中负荷需求的高低变化而横向水平移动，需求曲线左侧的发电机组均中标，与供给曲线相交的点决定了现货市场的价格。在图2中，当电力需求较低时，电力需求曲线与供给曲线相交于属于燃煤机组的点a，点a对应的p2即低负荷时的市场价格，q2左侧的机组全部开机，右侧备用，由于此时电力系统只需要征调部分煤电机组即可满足系统需求，且煤电机组边际成本低，因此此时的现货市场价格较低;当电力需求较高时，电力系统需要调峰性能更好的燃气机组开机运行，电力需求曲线向右平移与供给曲线相交于属于燃气机组的点b，点b对应的p1即高负荷时的市场价格，

6、此时，q1左侧的机组全部开机，右侧备用，该点对应的发电机组也被称为边际机组。3 通过现货出清机制探求可再生能源对节点电价的影响由于新能源、水电、核电等可再生能源的边际成本相较于火电低，因此在merit-order排序中总能排在供给曲线的左侧，可再生能源的增加会直接影响系统节点电价的高低，同时还会挤占火电的利用小时数。具体从以下两个方面体现出来。（1）由于可再生能源通常具有更低的边际成本（风、光的燃料成本为0），因此在供给曲线中总是位于左侧。可再生能源装机增加将导致供给曲线向右平移，可能导致较高成本的机组无法出清，市场价格出现下降的同时气价利用小时数也下降。同理，当用电负荷处于低谷时，需求曲线向

7、左平移，煤机利用小时数也将下降。（2）在可再生能源出力增加时电网可能出现阻塞，按照节点电价的形成机制，此时电网将出现分区节点电价。在送出受限的区域，传统火电机组受发电边际成本的限制会出现利用小时数的降低，在大多数情况下，送出受限区域的节点电价也会下降。此外，在夜间时段，随着电力需求的降低，电力供应主要依靠基荷电源，此时电力供应曲线较为平滑，因此可再生能源发电对现货价格的影响力在用电低谷时段小于用电高峰时段。4 国外可再生能源发电对现货市场价格的影响通过上一章节可以看到，可再生能源发电出力的提高将导致现货市场节点电价降低，现货市场发展成熟且新能源装机规模较大的德国，其相关数据更有参考意义。图3为

8、2020年1月1日至2020年5月25日德国电力价格（细线）及可再生能源发电出力情况（阴影部分），通过图3可以看到，新能源發电出力增加的时候（阴影部分面积扩大），电力市场价格出现明显下降。在ewea关于欧洲风电发展的一篇报告中，针对欧洲风电装机对现货市场价格的影响进行了测算，分析2020年欧洲风电装机达到200 gw时，可以降低现货市场价格10.812.7元/mwh。长期来看，在电力现货市场merit-order排序模式下，在新能源、水电、核电装机容量不断增长的背景下，火电企业的上网电价及利用小时均将出现下滑，甚至体现火电企业重要性的基荷电源地位，也将由于储能、调峰、智能电网等可以提升电力系统

9、灵活性的技术进步而受到冲击。5 从出清机制看未来广东电力现货市场的变化根据广东电力现货市场规则，在市场运行初期，新能源及核电、水电、a类机组包括外送电都不进入市场，相关机组的电量计划作为现货市场运行的边界条件优先安排，不参与市场竞争，煤电和气电进入市场。对于新能源及水电、核电机组而言，就算今后被纳入电力现货市场范围，但其边界成本远远低于煤电及燃气发电，在merit-order排序模式下，依然具有很强的市场竞争力。对于煤电及燃气发电而言，影响将是消极的。优先安排非市场机组发电计划，实质上相当于将非市场机组全部作为边际成本为0的发电能力安排在供给曲线左侧，人为地将广东省火电以外甚至广东省外的发电能

10、力引入广东电力市场供给侧，这势必将造成供给曲线整体向右平移。在电力需求增长缓慢或出现停滞的情况下，供给曲线右侧的煤电及气电发电利用小时数将下降，节点电价也势必会走低。随着新能源及水电、核电装机的不断增加，外加不断增加的西电东送电量，广东省的火电企业在现货市场中的生存处境将更加艰难。6 火电企业未来应对措施2020年5月18日，国家能源局发布关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见（征求意见稿），文件明确提出要“加快推进电力现货市场”“电力现货市场运行初期，风电、光伏发电、核电保障性收购电量按保量保价方式进行收购，超出保障性收购利用小时数的电量以报量不报价或报量报价方式参与市场”。因此，可以判

11、断至少在电力现货市场运行初期，新能源及核电的量价均可以得到较好保障。对于火电企业而言，在电力现货市场中将要更多的和同类型机组展开肉搏战。自“十二五”末期以來，电力市场长期供大于求，发电装机容量过剩，利用小时与上网电价“双降”的局面一直得不到改善，在现货市场启动后，火电企业“双降”的压力将进一步加大，因此在企业管理重点方面，应将管理重心放在降低燃料成本以及提高机组运行效率上，在有边际利润的前提下，尽量使自己在供给曲线中排在同类型机组的左侧有助于获取更高的利用小时数。在企业经营方面，应转变传统发电企业只管发电的经营思路，探索新的商业模式，可以尝试在交通用能、建筑用能、通信数字用能领域推广“电能替代”，提高电能在终端能源消耗所占的比重，由单一发电企业向电、热、冷集成联供的综合分布式智慧能源服务商、储能服务供应商转型。参 考 文 献1daniel s kirschen，goran strbac.电力系统经济学原理m.北京：中国电力出版社，2007.2hulle f v，n fichaux.powering europe：wind energy and the electr