传统的电力调度模式
传统的电力调度中心就是电力系统运行的“总指挥部”,随时发出不同的调度指令来保证系统平衡。因此,电力系统作为人类历史上最大的一台“机器”,它的“运行”和“操作”是有特定的技术规则,要求这个系统的每一个主体都必须遵守。
电力市场化改革必将会改变调度机构的运作方式,将传统电力调度中心的职责区分为电力交易和电网安全调度两部分,从而使电能的发、用数量和价格可以像普通商品一样由购售双方协商决定;但由于电力商品的特殊物理属性,无论双边合同期限长短,都必须要求购售双方按约定曲线发、用电,保证发、用电功率的实时平衡。
三、电力市场体系的六个市场
日前市场
需要强调的是,由于确切的开机组合通常是提前24小时才能确定,相应电网安全约束及其他特殊机组出力的约束也才能同时确定下来,因而,不论购售双方在日以上的时间段达成了什么样的合同(财务结算合同或实物交割合同),都必须在生产日前(日前市场)通过竞价,或由购售双方自行协商形成一条可以在次日执行的电力(功率)曲线,并告知电力系统的运行者(电力交易中心、电力调度中心)。
实时平衡市场
电能在当日的每个时间段都按照电力电量平衡的原则进行安排,由于影响电力系统运行的干扰因素始终存在,如气温的预报偏差对空调负荷影响,发用电设备意外停机、临时检修等,都会造成在日前市场已经形成的电力电量平衡,在生产运行日内还会出现不平衡问题,市场环境下同样要为这些随时出现的临时不平衡进行调整,这就是实时平衡市场。不同负荷性质的用户即使在中长期市场上拿到同样的电价,由于受到实时平衡市场对发电和用电平衡的要求,负荷不稳定的用户最终平均购电价将高于同样交易电量但负荷稳定的用户。
辅助服务市场
电力运行的特性主要表现在电力的实时平衡、有功功率和频率的耦合、无功功率和电压的耦合。为保持电力实时平衡,市场主体中还需要保留一部分旋转备用或可中断负荷;为保证频率和电压的稳定,需要预留调频调压资源;同时为避免电力系统这台“大机器”本身可能会完全“停机”的风险,还必须预留重新启动这台机器所需要的黑启动资源。这些都是市场主体需要承担的辅助服务义务,这些义务同样需要建立辅助服务市场,由发电和用电双方,按照“谁受益,谁付费”原则,进行辅助服务交易。
容量市场
随着国民经济发展,“用能电力化”是普遍的趋势。一旦出现输电能力和发电能力的不足,将对社会稳定和国民经济发展造成困难,如何保证在电力市场环境下确保发电能力和输电能力满足社会经济发展需要,当发电容量充裕度低于一定水平时,这就需要建立一个容量市场。
中长期电力交易市场及电力金融衍生品市场
为规避受燃料、电力供需剧烈变化带来的经营风险以及确定大宗电量交易价格的问题,还需要建立中长期电力交易市场乃至电力金融衍生品市场。计划体制下,单个煤电机组基本都是按照年最大发电利用小时数5500小时设计的,调度机构“闪转腾挪”的空间也很大,由于电量的平均分配,因而单个节点一般不会受到约束,也不存在大量不能完成的合同。
但是,在市场条件下,机组间获得利用小时数差距会很大,潮流变化也相应较大,加之我国近年来风电、水电和供热机组的装机规模不断增大,很多地方还存在电网阻塞问题,中长期合同再以实物交割合同形式签订,易造成无法执行。应当通过财务差价合同或期货等金融合同的方式,对大规模电量交易进行“保价”,用以维持市场价格的长期稳定,因此,中长期交易标的往往是只进行财务结算的金融合同,而不是需要实物交割的电能,中长期合同电量价格应以现货价格作为参照价格。这是我国电力工业史上没有出现过的购售电合同种类。
电力市场体系中这六个市场并不是电力市场模式独有的,与现行的计划管理手段相比,都发挥相同的作用,只是机制不同。
四、推进电力市场建设存在的问题
推进电力市场建设,目标有很多。首先应该是改革价格机制,形成市场化的定价机制。从电力市场建设的一般规律看,市场模式是发电侧和用户侧放开,电网中间环节加强管制。无论采用何种市场模式,都必须建立在电力系统平稳运行的基础上,形成满足电力实时平衡、安全约束和输电约束的市场价格,通过价格信号,引导市场主体的生产运行、电力投资(包括电源和电网)。此外,还能极大提升企业的生产管理水平。发电企业和电力用户为了达到电力系统平衡要求,减少因为发用电量的偏差,支付的高额电费和辅助服务费用或保险金,在生产安排、设备检修等方面,尽可能做到精细和准确,努力提高设备使用效率,降低能耗,减少成本支出。但是,对于中国当前的电力市场,还存在不足和认识偏差。
现有电力直接交易模式存在诸多难以克服的弊端
当前开展的大用户直接交易、跨省区交易都是通过计划调度来执行的,实际用电曲线和发电曲线与交易不太相关。受到电力实时平衡、安全约束和输电约束等因素限制,发电主体合同电量执行和实际用电量会存在一定的偏差,交易电量规模小时,在发电主体整体利用小时相当的背景下,可以通过调整发电主体计划电量、优先执行交易电量结算等方式,促成交易的执行。当交易规模不断扩大、计划电量不断缩小时,发电主体交易电量会出现大量偏差,造成部分机组超交易合同电量执行,同时另外一部分机组交易合同不能完成。加上我国电网断面约束问题较为突出,同一省内存在多个输电断面,同时供热、保障新能源发电优先上网、资源综合利用机组运行特殊要求多的特点。电力用户和发电主体都无法提前确定交易合同到了日前和日内时能否执行、能否交割,交易机构也无法应对因计划电量调整而带来的大量工作,通过调整计划电量消化偏差的能力将逐渐降低直至消失,完全放开发用电计划的目标也不可能实现。
对电力市场的误解
一是认为建立电力市场会降低居民电价。市场化改革首先是批发市场改革,只有一定功率和用电量之上的用户参与市场才能够体现市场竞争的规模效应。例如新加坡,在2015 年7月放开的低电压用户,每月平均用电量也要超过2千千瓦时。用电量规模小的用户,参与市场不经济,还不如由稳定的供应商提供目录电价。中国目前的电价体制存在交叉补贴,工业等大用户电价补贴农业、居民用电价格。开展市场交易,电力价格回归正常,短期内由于供过于求,大用户的电价可能有所下降,但交叉补贴恐怕暂时无法消除。
二是电价高低一定和购电量多少相关。这个结论不一定正确,决定电力价格的是负荷性质和电量,因为电力的特点是实时平衡,大量存储极不经济,只有用电量大而且用电平稳的用户,电价最便宜。用电量小,用电又不平稳的用户,电价最高。同样的用电量,用电非常不稳定的用户比起用电稳定的用户(如用电曲线像一条直线),电价高出2~3倍也不奇怪。
三是只有好的电力用户和发电企业才能进入市场。市场机制和计划机制都是电力系统运行的技术经济准则,两种机制下,不存在好用户或差用户,也不存在好发电厂或者差发电厂。市场只有合法、平等的主体,人为设置市场准入门槛,即使是希望排除落后产业参与或保护优势产业,也属于市场歧视,不公平对待市场主体。随着市场机制的逐步完善,交易规模的扩大,全部的用户和全部的发电厂都会逐步进入市场,按照市场规则开展竞争,在市场环境中成长或淘汰。
电力行业缺乏合格的市场主体
长期以来的行政管制,电力行业已经形成了“企业为国家办电,国家管控企业经营,消费者为企业买单”的状态。国有企业经营主要取决于国家政策,难以很快适应市场机制。即使更适应市场机制的非国有企业,由于势单力薄,与国有企业之间难以形成市场竞争。
潜在的市场化受益者尚未形成足够的力量
纵观世界各国,扣除通货膨胀因素,2014之前,市场经济发达的国家,实现了电价的稳定或略上涨,同期的煤炭石油均有两倍左右上涨,相对二次能源,电力价格基本控制住不变,甚至可以说相对下降。这主要因为发达国家普遍在电力管制时代采用报酬率定价法,该方法有一个清晰的计算基础,几乎把所有的费用都考虑计价成本中,使得电价偏高,电力市场化体制改革后,提高了资源优化配置的水平,降低了无效率和监督成本,电价出现了一定程度的下降。大多数发展中国家电价均有上涨,这主要因为发展中国家普遍认为,电价保持较低水平对社会经济发展有好处,在电力管制时代人为压低电价,开展市场化改革后,扭曲的电价得以矫正,形成正常的电价水平和电价结构。同时,发展中国家电力处于蓬勃发展期,需要更高的电价吸引电力投资者,实现电力与经济同步发展。
五、如何推进中国的电力市场
从世界各国电力市场建设沿革来看,基本上是在完成日前市场、实时平衡市场、辅助服务市场、中长期合约市场建设后,考虑建设容量市场和金融市场。
我国正处在电力市场体系建设的初级阶段,现有的发用电计划可以逐步转换成为市场主体自主协商的中长期合同。中长期合同有两种形式,一种是财务差价合同,与实际发用电无关;另一种是实物合同,发用电要平衡。无论中长期合同采用哪种形式,都必须尽早开展日前市场、实时平衡市场、辅助服务市场的试点建设,并在取得经验后推广。市场建设初期,也可以简化,实时平衡市场可以与辅助服务市场合并,将实时平衡视为一种辅助服务。起步阶段需要着重在以下方面开展工作:
逐步改变日计划制定方式
日前市场的关键点就是允许发用电双方自行制定次日的生产计划曲线,这是日前市场的通行做法。由于体改方案中设置了相对独立的交易机构,因此,可以将过去由调度机构制定日计划改变为交易机构负责,同时规定发用电双方在保证系统安全的情况下于日前提交次日生产计划。此外,也可由交易机构组织发用双方采用全电量报价的方式形成。
建立发用双方报价的市场化实时平衡机制
在发用双方提供了次日生产计划后,发用双方在日内可自愿地对每一时段的电力电量或偏差电量(日生产计划以外)进行报价,形成可以反映实时平衡的市场电价,
着手建立辅助服务市场
在现有辅助服务补偿机制基础上,可建立以实时市场价格为参考信号的调频和备用服务市场,将用户、零售商、发电厂作为市场主体,用户(零售商)和消耗辅助服务的发电厂作为分摊辅助服务费用的主体,提供辅助服务的用户、零售商和发电厂通过竞价确定辅助服务承担者。
确定以区域为市场交易范围
目前国内超20个省存在一家发电公司装机容量占全省总装机容量的比例超过20%,有些省甚至达到50%以上,这在发电侧形成了强大市场力,发电企业可通过操纵市场价格影响市场公平性。我国可再生能源发电规模大,集中在能源送出省,市场范围大,资源优化配置的效果相对更好。现货市场运行效果与交流强联系电网覆盖范围密切相关,目前,我国区域电网是典型交流强联系电网,是开展现货市场试点最好的资源条件。对跨区交易可以通过在任意一方的区域平台上注册开展交易,发挥跨区电力余缺调剂和资源优化配置的作用。
关于公益性和调节性发用电计划的执行
从目前电改方案看,市场交易电量和公益性调节性发用电计划将在一段时间内并存,但是现货市场的调度执行不能采用双轨制,否则受安全约束和输电约束影响,就会引发电量偏差是由市场承担还是由计划承担的问题。为了保证居民、社会公益组织的电力供应,将公益性、调节性发用电计划改造成中长期交易中的财务结算合同,既能保证不参与市场交易主体的经济利益,也能满足双轨制背景下,现货市场统一出清、统一运行的要求。
提前做好涉及市场建设的技术规范规程
电能本身的物理特点决定了电力市场体系建设与电力系统运行关联紧密。必须提前做好各种规章规程、技术解决方案、技术支持系统的准备。虽然国外成熟市场已有详细的解决方案,技术解决方案难度不大,但由于涉及需要解决的问题和技术细节繁多,工作量很大。
综上所述,电力市场体系建设是一个全新的课题,不可能一蹴而就,需要分阶段进行。结合我国电力工业实际,并充分考虑我国社会经济发展的需要,中国的电力市场建设需要分阶段稳步推进。包括选好试点地区组建区域交易机构,并同时开展现货市场试点,拟定现货市场(含辅助服务市场)框架设计方案、交易规则等,完成技术支持系统建设,核定独立输配电价和各类可再生能源的度电定额补贴标准,确定发用电计划缩减比例,开展模拟运行和试运行。
通过集中竞价开展次日或更短时间的电能和辅助服务交易,以及为了保持电力供需即时平衡,满足规避输电阻塞风险的需要,修订完善有关规则、规范,开展输电阻塞管理。总结试点经验,丰富交易品种,完善交易机制,扩大试点范围。探索推进容量市场、金融衍生品市场。逐步取消所有发用电计划,基本实现由市场方式配置全部电力资源。力争在2~3年内实现现货市场试点运行,用10年时间,建成竞争充分、开放有序、健康发展的市场体系。