“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(yè)，已經(jīng)成為制約產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的最大絆腳石，也是我國兌現(xiàn)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(shù)詮釋來解答棄風問題的根源，認為風電的波動性影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)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(fā);“三北”地區(qū)電力系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴重不足是冬季這些地區(qū)棄風問題突出的主因;跨省跨區(qū)輸電通道不足，難以實現(xiàn)在更大范圍內(nèi)消納風電……，并據(jù)此將解決措施引導向糾纏不清的技術(shù)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(xù)推出。本期主要探討“何為現(xiàn)貨市場?現(xiàn)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(xù)區(qū)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(jīng)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(guān)、但是更加特定的問題，比如：

    • 為什么說“長距離跨區(qū)送電之優(yōu)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(tǒng)中的協(xié)調(diào)(Coordination)到底是什么意思;

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

    • 解決棄風限電的長效機制中技術(shù)、信息披露與政策的關(guān)鍵作用。

    在調(diào)度運行數(shù)據(jù)可得的情況下，也擬聚焦在特定的地區(qū)，對其棄風限電與電源結(jié)構(gòu)進行討論。本期，適逢政府明確提出了電力現(xiàn)貨市場試點的目標，特將此作為話題。

    2017年9月5日，國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司發(fā)布《關(guān)于開展電力現(xiàn)貨市場建設(shè)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(qū)作為第一批試點，要在 2018 年底前啟動電力現(xiàn)貨市場試運行，同時，積極推動與電力現(xiàn)貨市場相適應的電力中長期交易。

    事實

    • 現(xiàn)貨，顧名思義是相對“期貨(權(quán))”而言的，一般指的是產(chǎn)品的支付(Settlement) 與交付(Delivering) 同時完成，區(qū)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(jié)點價格(Nodal Pricing)市場往往是“物理與經(jīng)濟”一起考慮。正如政府通知文件提及的，“安全約束下的現(xiàn)貨市場出清機制和阻塞管理機制”，以及“體現(xiàn)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(fā)電商)需要提交其逐段的發(fā)電量，以及發(fā)電量上下調(diào)整的成本、速率、報價等參數(shù)，由系統(tǒng)運營商ISO 統(tǒng)一做優(yōu)化與產(chǎn)出交易結(jié)果。根據(jù)不同的網(wǎng)絡節(jié)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(qū)域定價(Zonal Pricing)更傾向于先經(jīng)濟(交易所)，后物理(安全校核，再調(diào)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(jù)這個交易所形成市場價格，物理上的不平衡與網(wǎng)絡阻塞，通過額外的日內(nèi)與實時市場雙邊調(diào)整(類似美國部分市場上下調(diào)整的報價體系)，以及調(diào)度的戰(zhàn)略備用來解決。政府文件中所指的“試點實施工作可由調(diào)度機構(gòu)牽頭，也可由交易機構(gòu)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(jīng)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(xiàn)電價的位置特性，基本需要節(jié)點電價，市場與調(diào)度往往是一體的。如果調(diào)度與交易所已經(jīng)分離，類似現(xiàn)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(qū)域定價(一個省一個或者幾個區(qū))更加實際可行性。

    邏輯

    • 理論上，節(jié)點定價具有比區(qū)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(jié)點電價從系統(tǒng)運行上考慮了網(wǎng)絡阻塞的影響，形成的價格真正反映了該節(jié)點電力供應的邊際價格，也給長期動態(tài)的網(wǎng)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(wǎng)布局朝向改善網(wǎng)絡阻塞的方向，因此，可以規(guī)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(jié)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(yōu)化由于涉及發(fā)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(guī)則安排，無疑是細節(jié)導向的，但是其建設(shè)的目標無疑都是系統(tǒng)的經(jīng)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(qū)別于一般商品市場，電力市場往往難以存儲，必須發(fā)輸用同時完成、隨時保持平衡，因此，電力產(chǎn)品需要提前一定的時間完成交易。絕對意義上的“現(xiàn)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(guān)門時間”上區(qū)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(guān)門”時間，對應于能量(Energy)、輔助服務(Ancillary Service)計劃與操作、實時調(diào)度(Operation)等不同的市場與產(chǎn)品類型。這些產(chǎn)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(nèi))、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(guān)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(xiàn)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(xiàn)之前系統(tǒng)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(chǎn)品往往歸于“現(xiàn)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(yōu)先調(diào)度，是系統(tǒng)成本最小化(經(jīng)濟調(diào)度)，也就是經(jīng)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(xiàn)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(shè)目標是經(jīng)濟效率，與其他無關(guān)。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(xiàn)的目標。

    含義總結(jié)

    現(xiàn)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(tǒng)化石能源發(fā)電，而不是現(xiàn)在“誰棄風，誰倒霉”的無補償現(xiàn)狀。

    美國的節(jié)點價格(Nodal Pricing)市場往往是“物理與經(jīng)濟”一起考慮，而歐洲的區(qū)域定價(Zonal Pricing)更傾向于先經(jīng)濟(交易所)，后物理(安全校核，再調(diào)度等)。二者孰優(yōu)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(xiàn)貨市場建設(shè)，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(zhàn)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(guī)則建立、參與者能力方面都存在巨大的潛力可挖。現(xiàn)貨市場無法解決可再生能源的持續(xù)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(zhuǎn)型、環(huán)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(nèi)仍然是必要不可或缺的，問題的關(guān)鍵在于支持手段的經(jīng)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(shè)計。這與所謂電力市場的發(fā)育發(fā)展并沒有直接的關(guān)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(jié)果也在一些模擬中得以體現(xiàn)，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(xiàn)貨完全可比，甚至更多(比如英國、美國PJM)。現(xiàn)貨的不可或缺，往往在于其價值發(fā)現(xiàn)功能。