国家电网：2024关于新能源参与市场的有关思考报告

国家电网关于新能源参与市场的有关思考范孟华国网能源研究院有限公司2024年5月10日目录一、国外新能源参与电力市场的典型模式国外新能源装机较高的国家中，新能源普遍参与电力市场，以市场方式消纳。不同国家由于新能源发电成本、市场模式等情况有别，新能源消纳方式也不同，主要的方式有以下几种：该模式下，新能源发电以政府规定的固定电价上网，不参与竞价交易，电网企业按照法律规定的新能源优先收购政策，以固定电价收购新能源发电。此模式操作简单、实施效果好，适用于新能源发展初期。但随着新能源发电规模增加，电网消纳新能源的压力将大大增加。特点政府直接明确规定各类可再生能源发电的价格，电网企业按照政府定价收购可再生能源电量，由此增加的额外购电成本支出，由国家补贴或计入用户销售电价。实行固定上网电价的新能源不参与电力市场日本(2022年前)、德国(2012年以前)芬兰、意大利、葡萄牙等国部分小容量可再生能源发电机组与市场的关系国家一、国外新能源参与电力市场的典型模式有溢价补贴的新能源直接参与电力市场随着新能源发展规模的快速增加，一些国家的新能源政策逐步转为对新能源提供溢上获得一部分额外的补贴，且承担类似于常规电源的电力系统平衡义务。有溢价补贴的新能源直接参与电力市场模式，是新能源发电从全额收购逐步转为完全竞价新能源价格(补贴)机制溢价机制特点政府在以常规电力市场电价加增上一定额度的奖励电价(溢价),作为可再生能源发电实际获得的电价；溢价为可变新能源带着溢价补贴参与电力市场德国(2012年以后)、西班牙、丹麦、荷兰、日本(2022年起)等国与市场的关系国家由政府(或其指定机构)作为对手方与发电侧签订长期合约的方式实现成本补偿、解决市场中的一新能源价格(补贴)机制特点新能源参与电力市场的同时获得一部分收益保障与市场的关系国家英国(2014年)、新加坡等国一、国外新能源参与电力市场的典型模式一、国外新能源参与电力市场的典型模式,没有额外的补贴。以美国为例，美国大部分州在可再生能源配额制的激励下，采用新能源(补贴)机制系市场份额，电力供应商完成配额(配额/证书),并建立相应的交易制度，使得配无补贴的新能源直接参与电力市场模式，消除了新能源发电的“特殊性”,回归其作为能源商品的“普遍性”,有利于激励新能源发电根据市场供需情况调整自身出力，减轻系统运行压力，同时创造公平公正的市场强市场竞争力的情况，代表未来新能源参与电力市场的发展方向。二、国外新能源参与电力市场的配套机制二、国外新能源参与电力市场的配套机制在新能源价格(补贴)机制基础上，典型国家电力市场大都建立了适应新能源参与的电力市场配套机、长期购电协议、辅助服务激励机制、常规机组投新能源出力偏差惩罚机制长期购电协议◆辅助服务激励机制常规机组投资保障机制需要预测各自的出力，预测误差将导致不平衡量，风电企业将为此受到惩罚。在平衡市场中，若不平衡量与系统不平衡量相反，则风电企业免受惩罚，按照日前现货市场价格结算。若不平衡量与系统不平衡量相同，则企业接受惩罚，按平衡市场出力超出考虑辅助服务调用的基点指令值5%或。考虑到风电可控性差和市场对风电的接纳标准要宽松一些，只在弃风状态下风电场出力高于基点指令值10%以上时才予以处罚。来年复合增长率达37%■企业■来年复合增长率达37%■企业■电力公司■未知/其他→年复合增长率二、国外新能源参与电力市场的配套机制02长期购电协议在国外电力市场中，新能源发电方可与采购方提前签订合同期限长达10～20年的长期购电协议(PPA),以锁定自身长期发展由于PPA交易方式的环境属性清晰，且能够对可再生能源发电产生更加直接的激励，近年来在国际上的认可度快速提升。2023年，欧洲PPA协议从交易电量到成交笔数均大幅增长，成交电量5年储能。2023年6月，英国签署了第一份太阳能与储能混合PPA协议，合约包含55MW的太阳能光伏项目和40架协议下向多个承购方售电的合同。此类交易2016年便品。2023年，CAISO(加州)提出爬坡产品不受传输约束相关限制，旨在提升爬坡产品的交付能力。为应对新能源间歇性特性导致的净负荷不确定性，SPP(西南部)推出不确定性备用产品，旨在通过在更长时间尺度扩大系统灵活调节能力；ISO-NE(新英格兰)提出引入“日辅助服务激励机制风电机组获得的减出力奖励，能100%覆盖该机二、二、国外新能源参与电力市场的配套机制常规机组投资保障机制国外通过建立容量市场、采用稀缺电价机制等为常规机组建立合理的投资保障机制。调动各类型电源，尤其是灵活性较高的电源投资的积极性，保障电力系统长期的安全可靠运行。保障机制优点缺点代表国家机制设计简单，能充分调动用户侧需求响应的积极性。美国德州、澳大利亚等战略备用增加对峰荷机组的投资激励；中标机组受调度的完全控制，有利于保障电力可靠供应；延缓部分老旧或低效机组报废。理的备用支付价格，造成不合理或不公平现效果显著,易于实现，改革风险小对每台机组的运行情况进行监管，成本较高智利、阿根廷、西班牙等市场竞争方式形成价格，可以有效美国PJM,英国，法国等三、新能源发展对电力市场的影响三、新能源发展对电力市场的影响01负电价频繁发生、价格波动性加大2023年欧洲统一电力市场累计出现了6470个负电价时段，较2022年同比提高了12倍，创2017年以来的最高值。50个价区中27个价区的负电价时段都出现明显增长。伴随着一次能源供应紧张，负电价与高电价并存，市场主体面临较大的价格波动风险。负电价反映出的问题：一是供过于求。二是场外补贴影响市场价格。叠加政府场外补贴后，新能源企业的实际结算收益可能为正，能够盈利运行。三是市场灵活性不足。没有足够的电源愿意降低发电出力;灵活调节电源不足，没有足够的电源能够在短时间降低出力；灵活负荷不够普遍/没利用起来。2023年欧洲各价区负电价时段情况Day-aheadpricesandvariabllityromFvoutonofIheairageofthemiramum,avotageandmaximumdpermonthandMemberBtateinheEU-27/EEAN欧盟日前现货价格波动情况平衡成本和难度增加以英国为例，受可再生能源出力波动、电网阻塞等因素影响，2021年英国电力系统平衡成本达到26.5亿英镑(合35.9亿美元),相比2020年增长了别是辅助服务、平衡机制和预先购买(辅助服务，12%,辅助服务，12%,0.6亿英镑平衡机制，87%4.7亿英镑预先购买，1%,0.1亿英镑三、新能源发展对电力市场的影响三、新能源发展对电力市场的影响平衡成本和难度增加日本：成立全国平衡市场。长期以来，日本平衡资源仅在区域内部流动，跨区支援不足。福岛核事故后，日本一直着力于加强区域间的电力交易和物理联系。经过长时间的计划，2021年4月全国平衡市场成立。十大电力公司各自的TSO将首次跨区共享平衡资源。市场由输配电网协会组织，由十大电力公司共同成立，并从2021年4月起独立运作。据日本政府测算，全国平衡市场启动后共节省了30%左右的调度指令自动LFC指令EDC指令EDC指令在线指令线路要求专线专线专线专线专线/简易系统响应时间10秒内5分内5分内15分内45分内持续时间5分以上30分以上30分以上3小时3小时最低投标量上调下调上调/下调上调/下调上调/下调上调/下调上调/下调三、新能源发展对电力市场的影响平衡成本和难度增加德国、北欧等引入具备一定自平衡能力的平衡责任主体，缓解系统调节压力。平衡责任单元是一个虚拟的市场基本单元，通过不断在电力交易所进行交易来减少平衡单元内成员的预测偏差，协调单元内成员实现内部通过平衡单元间协调来降低各自的不平衡量。口德国四大TSO共有1.1万个平衡责任单元，平衡责任单元之间可以通过双边交易、集中交易来满足平衡单元内各类成员的净发用电需求。应对实时平衡问题的措施：平衡市场不平衡费用支付发电计划发电计划出力偏差计划计划实际实际调度机构计划补偿调减三、新能源发展对电力市场的影响03引发对传统市场模式适应性的广泛探讨欧盟委员会于2022年9月启动新一轮电力市场改革，计划通过市场结构性改革，强化电力市场一次能源危机爆发以来，欧洲天然气价格走高的过程中出现了电价暴涨的情况，这轮电价暴涨使得欧洲出现了认为边际定价机制不合理、新能源获得超额收益的声音。随着新能源比例增加，低边际成本和高消纳成本之间的矛盾也逐渐浮出水面。在一次能源危机和能源转型双重背景下，欧洲多国提出要对电力市场定价机制进行改革，各类机2023年3月14日，欧盟委员会公布新的电力市场改革方案，提出鼓励签电力购买协议(PPA)、双向政府差价合约(设置最高收益价格和最低保障价格)等举措。总体来看，针对新能源占比提升对于市场和电力系统运行带来的影响，各国不断优化电力市场机制，通过更加灵活的日内交易产品设计、优化完善辅助服务和容量市场设计、引导灵活性调节资源利用、在更大范围进行资源配置和调节能力共享等举措，提升电力市场对高比例新能源的适应性。目录新能源发电量(亿千瓦时)新能源发电量(亿千瓦时)国家电网一、我国新能源参与市场政策要求和典型模式01我国新能源参与市场政策要求定价(新能源项目核准/备案时确定)收购，市场化消纳电量在(常规电能量交易、绿电等)市场中形国家实行可再生能源发电全额保障性收购制度。——《可再生能源法(修正本)》●可再生能源并网发电项目年发电量分为保障性收可再生能源发电项目的上网电量包括保障性收购委令(第15号)-《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》■新能源发电量(亿千瓦时)■新能源市场化交易电量(亿千瓦时)——市场化占比(右轴)2022年-2023年国网经营区新能源电量及市场化占比一、我国新能源参与市场政策要求和典型模式一、我国新能源参与市场政策要求和典型模式02我国新能源参与市场典型模式■模式一：按照国家核定的“保障利用小时数”确定保障性收购电量，剩余电量参与市场(目前执行省份较少);推动部分新能源全面参与市场。按照《关于2023年新疆电网优先购电优先发电计划的通知》,2023年优先发电计划：(一)风电机组安排优先发电计划178.21亿千瓦时。其中：国家示范类风电、试验风电项目实行全额保障收购，计划电量6.43亿千瓦时；非平价风电项目保量保价优先发电利用小时数(以下简称“优先小时数”)1600小时，计划电量171.78亿千瓦时。(二)太阳能发电机组安排优先发电计划109.08亿千瓦时。其中：扶贫光伏、分布式光伏、国家示范光热项目实行全额保障收购，计划电量4.92亿千瓦时；特许权光伏执行特许权协议确定的年利用小时数，计划电量0.93亿千瓦时；非平价光伏项目优先小时数1220小时，计划电量103.23亿千瓦时。(三)水电机组…(四)生物质能发电和资源综合利用机组…。各类型新能源入市比例差异较大发展和改革委员会文件自治区发展改革委关于印发《完善我区新能源价格机制的方案》的通知元/千瓦时市场均价(按年度直接交易均价，下同),按照市场均价与0.262国家电网tAT*080RE国家电网tAT*080RE预计将在2026年正式完成。二、新能源参与市场带来的挑战分析01新能源参与市场的顶层设计有待进一步细化■■《可再生能源法》规定“国家实行可再生能源发电全额保障性收购制度”,国家层面明确可再生能源发电项目的上网电量包括保障性收购电量和市场交易电量，未明确市场交易电量的■国家发展改革委、国家能源局《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》(发改体改〔2022〕118号)提出，“到2030年，新能源全面参与市场交易”。新能源放开参与市场度能击鼠光山安暂的展光壹霜对江甘轻度能击鼠光山安暂的展光壹霜对江甘轻蒙西二、新能源参与市场带来的挑战分析02适应新能源占比逐渐提升的市场交易机制有待优化■中长期市场方面，中长期各阶段交易比例有待进一步优化，中长期交易灵活性有待进一步提升，以更好地适应新能源预测准确率低的特点。■现货市场和辅助服务市场方面，电力现货市场覆盖范围有待扩大，辅助服务市场交易机制不完善，对各类灵活调节资源调节能力的引导作用尚未充分发挥，新能源承担系统不平衡责任相关机制不健全。新窗P陕四川北京西河商山峰额青海Ⅱ满和株狭西辽宁黑龙江云南西藏备用备用籍用备用真进宁费额装赣座数峰峰峰睡二、新能源参与市场带来的挑战分析03新能源参与市场后面临收益波动风险2018年9月21日山西电网“鸭型曲线”时间量价格能否保持量价格能否保持是否被打破价的综合影响电的减碳属性，全国碳市场碳排放核算原则与绿电、绿证的衔接机制有待进一步明二、新能源参与市场带来的挑战分析二、新能源参与市场带来的挑战分析04新能源环境价值体现尚不充分两类电力的间接碳排放按o计场2)电力用户与菲化石能源发施使用的非化石能源电力暂不认可地方北京、上海、天津、湖北碳市碳市场，已明确绿电交易电量抵扣北京、上海、天津、湖北认可，其他暂不认可地方碳市场暂不认可目录国家电网一、分类逐步推动各类新能源入市一、分类逐步推动各类新能源入市”建立“保障性陆上(集中式)伏是新能源主要入市类型散式风电“电压、容量等级”“调控条件”等因素设计入市机制法律“背书”,完善可再生能源项目光热等，根据成本下降情况，综合考虑效率和交易成本推动入市国家示范类风电国家示范光热项目可再生能源发电全额保障性收购管理办法国家电网国家电网FAr*Ga01mioo,im”深化中长期连续运营。深化中长期连续运营。中长期市场交易进一步向精细化、灵活化转变，深化开展分时段连续运营，为新能源主体提供更多交易窗口，以调整其电力电量曲线，减少因出力偏差带来的经济损失；同时推动新能源主体承担偏差责任，提升自身出力曲线预测、管理能力。在现货市场中，推动可再生能源与其余市场主体无差别入市，鼓励以报量报价的方式参与现货市体报量报价参与现货市场情况