“棄風限電”的真相究竟是怎樣的？

    近幾年，棄風限電問題嚴重困擾著我國風電行業，已經成為制約產業健康持續發展的最大絆腳石，也是我國兌現應對氣候變化國際承諾的巨大障礙，到了非解決不可的地步。但當下，仍有一些專家通過似是而非的技術詮釋來解答棄風問題的根源，認為風電的波動性影響電網的安全穩定運行;在電力需求增長放緩的背景下導致可再生能源限發;“三北”地區電力系統調峰能力嚴重不足是冬季這些地區棄風問題突出的主因;跨省跨區輸電通道不足，難以實現在更大范圍內消納風電……，并據此將解決措施引導向糾纏不清的技術泥沼，一定程度上掩蓋了棄風問題的真正原因。為了更好地理解這些問題，我們特邀專家對上述問題進行深入剖析，揭示棄風限電背后的真相，以系列文章的形式陸續推出。本期主要探討“何為現貨市場?現貨市場解決什么問題?”

    在前幾期的專欄中，我們從一般性的事實與邏輯視角，對基于多種原因，處于連續區間上的棄風限電問題進行了剖析，重點解析了價值標準、充分與必要、經濟效率、有信息含量表達的基準等問題。從本期到2018 年上半年，我們來討論一些與棄風限電相關、但是更加特定的問題，比如：

    • 為什么說“長距離跨區送電之優先輸送可再生能源”的問題界定(frame)是極其具有誤導性的;

    • 電力系統中的協調(Coordination)到底是什么意思;

    • 如何用先進的IT技術(Informatics)改善棄風限電情況;

    • 解決棄風限電的長效機制中技術、信息披露與政策的關鍵作用。

    在調度運行數據可得的情況下，也擬聚焦在特定的地區，對其棄風限電與電源結構進行討論。本期，適逢政府明確提出了電力現貨市場試點的目標，特將此作為話題。

    2017年9月5日，國家發展改革委辦公廳、國家能源局綜合司發布《關于開展電力現貨市場建設試點工作的通知》，選擇南方(以廣東起步)、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅等8 個地區作為第一批試點，要在 2018 年底前啟動電力現貨市場試運行，同時，積極推動與電力現貨市場相適應的電力中長期交易。

    事實

    • 現貨，顧名思義是相對“期貨(權)”而言的，一般指的是產品的支付(Settlement) 與交付(Delivering) 同時完成，區別于期貨先定價，后交付(從而具有鎖定價格風險對沖或者投機的功能)的特點。

    • 美國、南美等地的節點價格(Nodal Pricing)市場往往是“物理與經濟”一起考慮。正如政府通知文件提及的，“安全約束下的現貨市場出清機制和阻塞管理機制”，以及“體現時間和位置特性的電能量商品價格”。具體而言，市場的參與者(特別是發電商)需要提交其逐段的發電量，以及發電量上下調整的成本、速率、報價等參數，由系統運營商ISO 統一做優化與產出交易結果。根據不同的網絡節點、時間分辨率(比如5分鐘)形成相應的價格。

    • 歐洲、澳大利亞的區域定價(Zonal Pricing)更傾向于先經濟(交易所)，后物理(安全校核，再調度等)。具體而言，電廠需要提交給交易所的，只是自身逐時間段的出力信息，根據這個交易所形成市場價格，物理上的不平衡與網絡阻塞，通過額外的日內與實時市場雙邊調整(類似美國部分市場上下調整的報價體系)，以及調度的戰略備用來解決。政府文件中所指的“試點實施工作可由調度機構牽頭，也可由交易機構牽頭，這兩種模式都要進行實踐探索，形成可復制可推廣的經驗”，更傾向于這種市場交易與物理平衡分割的方式。

    • 所以，一個具體的疑問就是，要體現電價的位置特性，基本需要節點電價，市場與調度往往是一體的。如果調度與交易所已經分離，類似現在各個省的情況，這種模式可能會復雜到難以操作的地步，似乎還不如區域定價(一個省一個或者幾個區)更加實際可行性。

    邏輯

    • 理論上，節點定價具有比區域定價更好的市場效率(1)，但是實際中存在諸多的抵消或者額外因素，哪個好，在實踐層面并沒有確切的答案。節點電價從系統運行上考慮了網絡阻塞的影響，形成的價格真正反映了該節點電力供應的邊際價格，也給長期動態的網絡擴容提供了有價值的信號，可以以分散決策的方式激勵電源與電網布局朝向改善網絡阻塞的方向，因此，可以規避類似德國南部阻塞，從而在周邊國家形成Loop Flow 的問題(見第5期專欄)。 但是，節點價格的市場力問題、投資風險似乎更加嚴重，并且長期的布局優化由于涉及發電輸電成本等問題，也更加復雜。

    • 不同的歐美短期電力市場存在很多特定安排。歷史沿襲下來的制度、規則安排，無疑是細節導向的，但是其建設的目標無疑都是系統的經濟效率最大化——也就是不斷趨近“讓此時此地此景下成本更低最低的電源來滿足相應電力需求”的目標。

    • 區別于一般商品市場，電力市場往往難以存儲，必須發輸用同時完成、隨時保持平衡，因此，電力產品需要提前一定的時間完成交易。絕對意義上的“現貨”是不存在的，往往都是時間上相對的概念，只是在交付的“提前關門時間”上區別，比如12 小時，4-1 個小時，15 分鐘，再短到5分鐘乃至更短。不同的“關門”時間，對應于能量(Energy)、輔助服務(Ancillary Service)計劃與操作、實時調度(Operation)等不同的市場與產品類型。這些產品類型往往也具有不同的時間尺度，比如逐小時(歐洲、美國大部分日前)、15分鐘(歐洲市場日內)、5分鐘(美國部分實時市場)等。

    • 日前市場通常是提前1天的，在當天中午“關門”，涉及下一天全天24小時的交易交付。這往往是目前各大市場現貨電力成交量最大的部分(2)。出于歷史原因(過去不存在短于天的交易市場，可再生能源出現之前系統的波動程度也有限，天前市場也能滿足大部分機組啟停等時間的要求，比如最慢的燃煤熱電機組)，日前以及更短時期的市場產品往往歸于“現貨”。

    • 電力市場機制并不會自動獎勵可再生能源，也并不需要。建成的風電、光伏項目要優先調度，是系統成本最小化(經濟調度)，也就是經濟效率的要求。因此，寄希望通過電力體制改革，是解決已存在的棄風棄光的有效途徑。但是對于實現新增可再生能源更高比例的目標，屬于“緣木求魚”。市場的基本屬性、功能與建設目標是經濟效率，與其他無關。清潔低碳的要求往往都是約束，而不是需要“走極端”(越大越好，越小越好)實現的目標。

    含義總結

    現貨市場，可能潛在地可以解決已有可再生能源全額消納的問題。即使無法解決，其成本的承擔者也將是傳統化石能源發電，而不是現在“誰棄風，誰倒霉”的無補償現狀。

    美國的節點價格(Nodal Pricing)市場往往是“物理與經濟”一起考慮，而歐洲的區域定價(Zonal Pricing)更傾向于先經濟(交易所)，后物理(安全校核，再調度等)。二者孰優孰劣，在實踐層面并沒有一個顯而易見的答案，需要明確的價值界定評價標準。

    我國的現貨市場建設，將是類似“火箭探月工程”一樣的綜合性復雜工程，需要保持戰略定力與耐心，一步一步地開展，“每個月進步一點點”。組織體系、規則建立、參與者能力方面都存在巨大的潛力可挖。現貨市場無法解決可再生能源的持續增長與擴張問題(這也不是市場的角色)，而這又是長期的能源轉型、環境減排與應對氣候變化的全球努力所需要的。

    額外的、支持性的可再生能源政策手段在十幾年乃至幾十年時間內仍然是必要不可或缺的，問題的關鍵在于支持手段的經濟效率，特別是激勵適當與減少對電力市場運行的扭曲(Distortion)上，需要審慎細致的政策設計。這與所謂電力市場的發育發展并沒有直接的關系。

    1：從目前的研究看，這一點也并不是不存在爭議。認為二者可以達到一致的效率結果也在一些模擬中得以體現，只要后者放松一些市場參與的約束(比如實時市場)。

    2：當然，必須指出的是，在相當多的市場，中長期合同的交易量相比現貨完全可比，甚至更多(比如英國、美國PJM)。現貨的不可或缺，往往在于其價值發現功能。