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可再生能源參與電能量現貨市場。可再生能源需要在預測的基礎上參與現貨市場。支持以光伏和風電為代表的可再生能源參與市場和經濟調度。

隨著中國(guo)政(zheng)府提出的(de)(de)低(di)碳零(ling)碳觀念的(de)(de)深入，電力行(xing)業(ye)首當其沖需(xu)要(yao)加速擴大清(qing)潔電力的(de)(de)滲透率。在(zai)各地區探索電力市場(chang)設計，逐步(bu)完善電力交易規則的(de)(de)新形(xing)勢下，如何讓以(yi)光伏發電，風能(neng)發電為(wei)代表的(de)(de)可再(zai)生(sheng)能(neng)源以(yi)及新興(xing)的(de)(de)儲能(neng)資源參與(yu)市場(chang)是業(ye)界關心的(de)(de)話題。

光伏和風電參與電力市場的三種模式

在之前的文章中，我們提出區域RTO是提供低成本靈活性的良好途徑，從而更好地應對(dui)波動(dong)性可再生(sheng)能源出力(li)(li)的不確定性。可再生(sheng)能源在不同(tong)時(shi)間尺度更好地參與電(dian)力(li)(li)市(shi)(shi)場，有利于電(dian)力(li)(li)系統穩定高效運行(xing)，支持低成本零碳轉型。在美(mei)國RTO/ISO地區，可再生(sheng)能源在過去的十(shi)多年(nian)一直積(ji)(ji)極參與電(dian)力(li)(li)市(shi)(shi)場，為(wei)形成風能和(he)太陽能發電(dian)的“參與模式”積(ji)(ji)累了一些經驗。美(mei)國可再生(sheng)能源主要(yao)參與三類(lei)市(shi)(shi)場競爭(zheng)：遠期市(shi)(shi)場（中長期市(shi)(shi)場）、電(dian)能量(liang)市(shi)(shi)場、輔助服務(wu)市(shi)(shi)場。

遠期市場（中長期市場）

在美國，可再(zai)生能源參與中長期市場主要有三種方法：1）傳統(tong)購售電合同，2）“虛(xu)擬”(synthetic)購售電合同，3）純商業模(mo)式(merchant)

1）傳(chuan)統購售(shou)電(dian)合同（Power Purchase Agreement）

這是最常見的(de)可(ke)再生能源(yuan)雙邊(bian)合同形式，由可(ke)再生能源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)商(shang)和電(dian)(dian)力(li)公司(si)或者負荷(he)服務實體簽署，合同規定(ding)了固定(ding)價格(ge)，年(nian)購電(dian)(dian)量(liang)，以及交付節點(dian)(dian)（用于分配節點(dian)(dian)價格(ge)風險(xian)）。典型PPA中購電(dian)(dian)方(fang)（配電(dian)(dian)公司(si)、售電(dian)(dian)公司(si),或者其他負荷(he)服務實體）有足夠(gou)的(de)信(xin)譽擔保，可(ke)以與可(ke)再生能源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)商(shang)簽署15-25年(nian)的(de)合同。在(zai)一(yi)些PPA合同情(qing)況下(xia)，購電(dian)(dian)方(fang)按合同規定(ding)享有在(zai)特定(ding)節點(dian)(dian)上一(yi)定(ding)量(liang)的(de)可(ke)再生能源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)的(de)所有權，因此，由購電(dian)(dian)方(fang)同時(shi)作為買家(jia)和賣(mai)家(jia)在(zai)電(dian)(dian)力(li)現貨批(pi)發(fa)市(shi)場中競標，根據波(bo)動的(de)節點(dian)(dian)價格(ge)結算。或者，一(yi)些PPA為差價合同，發(fa)電(dian)(dian)商(shang)和購電(dian)(dian)商(shang)各自參與電(dian)(dian)力(li)現貨批(pi)發(fa)市(shi)場。

2）虛擬購售電合(he)同(Synthetic PPA)

這(zhe)種(zhong)購售電合(he)同(tong)(tong)類(lei)似于傳統PPA，而在交付電量、交付地點和其他要(yao)求方面(mian)更為寬(kuan)松。合(he)同(tong)(tong)的購買方主要(yao)是非電力(li)公司（例(li)如，大(da)型終(zhong)端用戶），他們希望(wang)通過這(zhe)種(zhong)合(he)同(tong)(tong)來平(ping)抑價(jia)格風險，同(tong)(tong)時也有助于滿足企業可再生能源目標。相(xiang)應的可再生能源證(zheng)書（RECs）可以(yi)在自愿市場上出(chu)售給需(xu)要(yao)滿足可再生能源配額制的負荷服務實體。

3）純(chun)商業模式（Merchant Model）

可(ke)(ke)(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)商(shang)沒(mei)有(you)(you)購(gou)售電(dian)合(he)同(tong)，但(dan)可(ke)(ke)(ke)以通過金融機構(例(li)如，銀行)簽訂金融合(he)同(tong)，來(lai)(lai)規(gui)避波動的(de)(de)(de)(de)批發(fa)市(shi)(shi)場(chang)(chang)價(jia)格帶來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)風(feng)險(xian)(xian)，以便于在項目初期(qi)(qi)獲得融資，而金融機構期(qi)(qi)待從浮動的(de)(de)(de)(de)市(shi)(shi)場(chang)(chang)價(jia)格和(he)支(zhi)付給(gei)可(ke)(ke)(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)固定價(jia)格之間的(de)(de)(de)(de)差價(jia)獲利。因為沒(mei)有(you)(you)長期(qi)(qi)購(gou)售電(dian)合(he)同(tong)，這(zhe)種商(shang)業模式(shi)(shi)具(ju)有(you)(you)一定的(de)(de)(de)(de)風(feng)險(xian)(xian)，一般需要復(fu)雜(za)而富有(you)(you)創意(yi)的(de)(de)(de)(de)方法來(lai)(lai)規(gui)避風(feng)險(xian)(xian)。但(dan)是(shi)，相(xiang)比購(gou)售電(dian)合(he)同(tong)模式(shi)(shi)，可(ke)(ke)(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)商(shang)可(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)在電(dian)力市(shi)(shi)場(chang)(chang)上獲得更高的(de)(de)(de)(de)收益。

圖一顯(xian)示出(chu)美國風電裝(zhuang)機容量按不同(tong)遠期市場(chang)類(lei)型所占(zhan)的百分比，受可再生(sheng)(sheng)能源配額制的影響，傳統PPA歷史上一直占(zhan)有主(zhu)導地位，直到(dao)最(zui)近幾年，隨著可再生(sheng)(sheng)能源逐漸成(cheng)為低成(cheng)本資(zi)源，新的遠期市場(chang)參與(yu)形式（例如純商業化(hua)模(mo)式和虛擬購(gou)售(shou)電合(he)同(tong)）才開始出(chu)現并不斷增(zeng)長(chang)，而且內(nei)容條款也針對不同(tong)的需求表(biao)現得更(geng)個性化(hua)。

Figure 1美國風(feng)電裝機容量按傳統PPA和(he)商(shang)業(ye)化模式所占的百分(fen)比

電能量市場

從本世紀初開(kai)始(shi)，光(guang)伏和風(feng)能(neng)發電普(pu)遍(bian)參與美國ISO/RTO現貨市場。從美國的(de)經驗來看，有(you)利(li)于(yu)可(ke)再生能(neng)源并(bing)(bing)網（減少棄風(feng)棄光(guang)），有(you)助于(yu)增加系統運行效(xiao)率，完(wan)善價格信(xin)號降低成本，并(bing)(bing)為更好的(de)可(ke)再生能(neng)源選址和輸電資源利(li)用提供激勵。

與(yu)傳(chuan)統能源相比，可再生能源參與(yu)電能量現貨市(shi)場，并充分融入系統運行(xing)有以下幾個步驟：

首先，需要有可(ke)再生(sheng)能源的預測(ce)，預測(ce)可(ke)以由ISO付費提供，也可(ke)以由可(ke)再生(sheng)能源發(fa)電商自行提供但需要獲得ISO的認證(zheng)。

可再生能源在(zai)日前市場競(jing)標是自愿性(xing)質的，可以報量(liang)報價，也可以只報量(liang)作為市場價格(ge)的接受者。

為滿足系統可靠(kao)性，ISO需(xu)要(yao)對負(fu)荷(he)和可再生(sheng)能源發電(dian)做出(chu)預(yu)測，并通過剩余機組組合（RUC）對日前市場出(chu)清和ISO預(yu)測之間的偏(pian)差(cha)進(jin)行處理，這意味著ISO可以(yi)增加(jia)或減少傳統發電(dian)容(rong)量(liang)以(yi)滿足凈負(fu)荷(he)。

可(ke)(ke)再生能(neng)源基于五分(fen)鐘(zhong)(zhong)(zhong)連續滾動的預(yu)測強制參與實時(shi)現貨市(shi)場(chang)，可(ke)(ke)報(bao)量報(bao)價也可(ke)(ke)以只報(bao)量，ISO進行(xing)5分(fen)鐘(zhong)(zhong)(zhong)為間隔的滿(man)足安全約束的經濟調度，五分(fen)鐘(zhong)(zhong)(zhong)之(zhi)內的偏差由調頻（自動發(fa)電控制系統AGC）處理(li)。

在一(yi)定(ding)可接(jie)受誤(wu)差(cha)(cha)范圍內，ISO不會由(you)于(yu)預測(ce)誤(wu)差(cha)(cha)懲罰可再生能源(yuan)發電(dian)商（無論風電(dian)或光伏發電(dian)是否可調度(du)）。日前(qian)和實(shi)(shi)時(shi)雙結(jie)算(suan)系統規(gui)定(ding)日前(qian)和實(shi)(shi)時(shi)現貨市場(chang)(chang)出清的偏(pian)差(cha)(cha)以實(shi)(shi)時(shi)市場(chang)(chang)價(jia)格結(jie)算(suan)，如果可再生能源(yuan)沒有參與日前(qian)市場(chang)(chang)，則直接(jie)以實(shi)(shi)時(shi)市場(chang)(chang)價(jia)格結(jie)算(suan)。這(zhe)種基于(yu)市場(chang)(chang)的措施起到了激勵(li)可再生能源(yuan)提高預測(ce)精度(du)的作用。

隨(sui)著電(dian)源電(dian)網(wang)技(ji)術的提高(gao)，可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地成為可(ke)調度(du)資源，經濟最大出(chu)力(li)取決于5分鐘預(yu)測值(zhi)。在(zai)一些情況下，為保證系統安全，可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源有可(ke)能(neng)(neng)需(xu)要按照調度(du)指(zhi)令(ling)向下調整出(chu)力(li)，如(ru)果不(bu)聽從(cong)調度(du)指(zhi)令(ling)，可(ke)能(neng)(neng)處以罰款。

目前來看，美國可再生(sheng)能(neng)源可以(yi)很好地參與電(dian)能(neng)量市(shi)場(chang)而不需要對(dui)市(shi)場(chang)設計和結構做(zuo)出根本性(xing)改變(bian)，未來市(shi)場(chang)是否(fou)需要變(bian)革(ge)以(yi)支持高比例(li)可再生(sheng)能(neng)源的(de)電(dian)力系(xi)統還存在爭論，這也是各國向(xiang)低碳道(dao)路轉(zhuan)型(xing)面臨(lin)的(de)共同挑(tiao)戰。

輔助服務市場

最近研究試點(dian)和(he)(he)(he)運行經驗證明了可再生能源有能力(li)提(ti)(ti)供可靠(kao)性服(fu)務(wu)（包括(kuo)調(diao)頻(pin)、調(diao)峰、備(bei)用和(he)(he)(he)電(dian)壓控制(zhi)等）。有個別(bie)的電(dian)力(li)公司（Xcel Colorado[2]，通過(guo)給風(feng)電(dian)機組安(an)裝AGC，使其提(ti)(ti)供向下(xia)調(diao)頻(pin)。但目前為止ISO/RTO還沒有允許光(guang)伏和(he)(he)(he)風(feng)電(dian)參與調(diao)頻(pin)和(he)(he)(he)備(bei)用輔助(zhu)服(fu)務(wu)市(shi)場。是否讓光(guang)伏和(he)(he)(he)風(feng)電(dian)參與輔助(zhu)服(fu)務(wu)市(shi)場，以及如何提(ti)(ti)供向上調(diao)頻(pin)和(he)(he)(he)備(bei)用，是美(mei)國電(dian)力(li)行業正在(zai)探索的問題。

對中國的啟發

近日，國(guo)家財政部發(fa)布(bu)了《關于(yu)(yu)促(cu)進(jin)非水可再(zai)(zai)生(sheng)能源(yuan)發(fa)電(dian)健(jian)康發(fa)展的(de)(de)若(ruo)干意(yi)見》希(xi)望(wang)通過鼓(gu)勵完善市場配(pei)置(zhi)資源(yuan)和補貼退坡機制(zhi)進(jin)一步促(cu)進(jin)非水可再(zai)(zai)生(sheng)能源(yuan)平價(jia)上網，提出自(zi)2021年起實(shi)(shi)行(xing)配(pei)額(e)制(zhi)下的(de)(de)綠(lv)色(se)電(dian)力證書交(jiao)易(yi)，并以此替代財政補貼。八月份(fen)，廣東(dong)省能源(yuan)局發(fa)布(bu)的(de)(de)《關于(yu)(yu)征求廣東(dong)省可再(zai)(zai)生(sheng)能源(yuan)電(dian)力消納保障實(shi)(shi)施(shi)方(fang)(fang)案和可再(zai)(zai)生(sheng)能源(yuan)電(dian)力交(jiao)易(yi)實(shi)(shi)施(shi)方(fang)(fang)案意(yi)見的(de)(de)函》為可再(zai)(zai)生(sheng)能源(yuan)參與(yu)廣東(dong)省中長期市場制(zhi)定了可操作的(de)(de)方(fang)(fang)案，為日后參與(yu)現貨交(jiao)易(yi)打下基礎。

在中(zhong)國，支持以(yi)光伏和(he)風電為代表的(de)可再生能源參與(yu)市場和(he)經濟調度，可以(yi)從以(yi)下(xia)幾點(dian)做起：

利用中(zhong)(zhong)長(chang)期市(shi)場的各種金(jin)融機(ji)制增(zeng)強(qiang)可(ke)再生能源發電商管理風險的手段是有益的。正如我們在最近報告中(zhong)(zhong)所述(shu)，我們建議改革中(zhong)(zhong)長(chang)期市(shi)場，促進發電商簽(qian)訂“金(jin)融”合(he)同(tong)，并增(zeng)加合(he)同(tong)模式的選擇(ze)和(he)時間跨度(du)。金(jin)融機(ji)構(gou)可(ke)以逐步向市(shi)場參與者(zhe)提供服務(wu)，幫助(zhu)他(ta)們管理價格波動風險。

在(zai)中國，可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)優(you)先發電(dian)政策保障優(you)先調(diao)度波動性可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)，促(cu)進了可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)快速(su)發展。以(yi)目前的(de)(de)(de)滲透率，由于可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)運行成本接近零，可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)參與現(xian)貨市(shi)(shi)(shi)場的(de)(de)(de)結果會(hui)與優(you)先調(diao)度類似。隨(sui)著(zhu)電(dian)力(li)系統向(xiang)高比例可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)方向(xiang)發展，應該(gai)充分認識(shi)到可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)為電(dian)力(li)系統提(ti)供的(de)(de)(de)各項服務并(bing)對其進行合(he)理的(de)(de)(de)補償。因此，有必要逐布完善現(xian)貨市(shi)(shi)(shi)場規(gui)則，從現(xian)行的(de)(de)(de)優(you)先調(diao)度轉變為可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)充分參與現(xian)貨市(shi)(shi)(shi)場模式(shi)。現(xian)貨市(shi)(shi)(shi)場價格會(hui)為中長期(qi)合(he)同價格提(ti)供參考，短期(qi)經(jing)濟調(diao)度有助于系統運行效率的(de)(de)(de)提(ti)升，減少(shao)不合(he)理棄(qi)電(dian)，并(bing)為可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)選址和發展提(ti)供經(jing)濟激勵。

可(ke)(ke)再生能(neng)源(yuan)需要(yao)在預(yu)(yu)(yu)測(ce)的(de)基礎上參(can)與現貨市(shi)(shi)場，初期，可(ke)(ke)以由調(diao)度中(zhong)心代替可(ke)(ke)再生能(neng)源(yuan)對出力進行預(yu)(yu)(yu)測(ce)。如果(guo)可(ke)(ke)再生能(neng)源(yuan)發電(dian)商(shang)自行提供預(yu)(yu)(yu)測(ce)，則(ze)需要(yao)滿足ISO要(yao)求并確定可(ke)(ke)接受的(de)預(yu)(yu)(yu)測(ce)誤差區間，應該利用市(shi)(shi)場結(jie)算規則(ze)刺激發電(dian)商(shang)提高預(yu)(yu)(yu)測(ce)精度。另外，預(yu)(yu)(yu)測(ce)必須符(fu)合電(dian)力現貨市(shi)(shi)場的(de)組織和調(diao)度時(shi)(shi)間間隔(ge)，例如，15分(fen)(fen)鐘(zhong)的(de)實時(shi)(shi)電(dian)能(neng)量市(shi)(shi)場需要(yao)每15分(fen)(fen)鐘(zhong)提交風電(dian)/光伏發電(dian)預(yu)(yu)(yu)測(ce)。未(wei)來，可(ke)(ke)以逐步向(xiang)每5分(fen)(fen)鐘(zhong)提交預(yu)(yu)(yu)測(ce)、完成市(shi)(shi)場競價、調(diao)度和結(jie)算的(de)方向(xiang)發展(zhan)。

探(tan)索合適的可再(zai)生能(neng)源參(can)與輔助服務的機制(zhi)，對可再(zai)生能(neng)源為系統提供的輔助服務例如，與棄電相(xiang)關的調峰(feng)、調頻等進行補(bu)償。