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摘要:随着我国能源清洁转型的不断深入和电力市场建设的加快推进,需要结合发展需要和实际国情,在保障电网安全运行和绿色发展的前提下,充分激发市场竞争活力,构建具有中国特色的电力市场体系。该文总结我国能源发展的需求和趋势,分析新形势下电力系统特性变化及电力市场运作的影响,在总结前期实践与成果的基础上,研究我国电力市场建设面临的挑战,提出基于能源转型的中国特色电力市场建设的原则和若干关键问题。
关键词:能源清洁低碳转型;顶层设计;水电和新能源;泛在电力物联网
引言
当前,我国正处于能源电力清洁低碳转型的关键时期。习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上明确提出了“四个革命、一个合作”的能源安全新战略。中发9号文明确要求推动电力行业发展方式转变和能源结构优化,提高清洁能源发电和分布式能源系统发电在电力供应中的比例。我国在推动能源绿色低碳转型方面已经取得了显著成效。截止2018年底,我国电源装机中非化石能源装机占比达40%,其中水电、风电和太阳能发电装机分别达到3.5亿、1.8亿和1.7亿kW,可再生能源装机规模和发展速度均居世界第一。
1我国能源电力现状
1.1电源发展现状
2011年以来,我国新能源装机快速增长,国家电网经营区风电装机年均增长率22%,光伏装机年均增长率73%。新能源快速发展使电源结构发生了较大变化,国家电网经营区火电装机占比由“十二五”初的77.1%逐步下降至61.1%,新能源装机占比由4.8%逐步上升至22.3%。新能源装机增长迅猛,由于新能源出力波动性较大,缺乏转动惯量以及调频、调压能力不足,导致系统抗扰动能力和调节能力下降,使电力系统稳定特性更加复杂。
1.2电网发展现状
2011至2018年,我国电网建设稳步增长,220kV及以上输电线路年均增长率6%,变电容量年均增长率9%,截至2018年底,我国220kV及以上输电线路总长达到73.3万km,变电容量达到40.2亿kVA。我国能源和负荷的逆向分布,决定了必须发展远距离、大容量输电技术。目前,我国各区域电网通过高压直流输电实现全面互联,七大区域电网通过23回直流和1回特高压交流形成全面互联格局,跨区输电能力约1.2亿kW。
1.3负荷发展现状
近年来,在全球经济增长普遍放缓的形势下,我国用电水平仍保持高速增长。2018年我国全社会总用电量达到6.85万亿kWh,同比增长8.5%。2019年最高日用电量已超239亿kWh,最大用电负荷超过10亿kW。分布式电源、微电网、电动汽车充电桩、储能设施等大量接入,使得负荷侧特性发生较大变化。负荷侧有源化,日间腰荷与夜间低谷持平;负荷类型多样化,对频率、电压的影响日益显著;市场、技术等手段使需求侧具备一定控制能力。
2未来发展趋势
未来我国电力需求仍将保持较高速增长。作为世界上最大的发展中国家,我国目前仍处于并将长期处于社会主义初级阶段,经济增长潜力巨大;考虑能源清洁低碳转型发展等因素,电力需求在很长时间内仍将保持较高速增长,电力增速高于能源需求增速。在“清洁低碳、安全高效”能源发展战略指引下,新能源也将保持高速增长。据初步分析测算,2020、2035年,全国电源装机达到20.9亿、35.9亿kW,其中新能源装机为4.9亿、13.8亿kW,装机占比提升至23.7%、38.3%。
未来我国跨省区输电规模将进一步扩大。风能资源80%以上集中在“三北”地区,太阳能资源85%集中在西部、北部地区,水电资源80%集中在西南地区,用电负荷70%以上集中在我国中东部地区。
3电力市场建设融合发展的路径
3.1构建跨区跨省与省级市场有效耦合的市场体系
按照经济学基本原理,由于市场成员商品、服务和资源的稀缺性,需在省间市场、省内市场之间作出决策,并确定相应的电力交易机构开展市场化业务。这对电力市场交易信息披露提出了更高要求。因此,两个市场必须在市场类型、交易时序、市场出清、交易品种等方面高度协同。一是实现两个市场全过程全环节高效协同。能量市场方面。中长期市场中,跨区跨省与省级市场在交易组织、市场申报、市场出清等不同环节需要时序协同,现货市场中,跨区跨省市场与省级市场也在交易组织、市场申报、市场出清需要时序协同。容量市场方面,需在区域统一、省内统一等市场范围间做出选择。辅助服务方面,备用、调频、黑启动等辅助服务也要在跨省市场、省级市场等市场范围做出选择。二是科学设定两个市场的出清时序和出清方式。出清方式取决于省间市场、省内市场的耦合程度,越是接近运行环节这个市场阶段,出清方式选择日益重要。在月度以内、日前以上的短周期交易组织时,在松耦合的市场模式下,应采用顺序出清方式。省内市场预出清,侧重解决总体平衡问题;然后省间市场正式申报、出清,作为省内市场的边界条件,侧重解决阻塞管理问题;省内市场再正式出清。在紧耦合的市场模式下,则应采用联合出清方式。联合出清的全局最优性较好,但对各市场设计的协同性要求更高。
3.2促进跨区跨省市场与省级市场的逐步融合
统一市场一般是指在一个市场范围内仅设置一个电力交易市场,所有市场主体均直接参与这个市场进行电力交易。跨区跨省市场与省级市场融合发展,最终将形成统一市场,实现各类电能商品、服务和资源最优化利用和社会福利最大化。发挥市场在电力资源配置中的决定性作用,彻底消除省间壁垒,使得电力按照一般商品的属性自由贸易,电力市场将进入以统一市场为特征的高级阶段。
3.3赋予各省级市场成员更多交易选择权
能源互联网的商业价值在于使电力和能源像一般消费品那样自由交易,前提是能源市场的充分发育。落实国家市场化改革要求,电力和能源才有条件像其他商品一样,利用价格机制灵活调节供给和需求;降低用能成本,尤其是用电、用油、用气成本;减少能源粗放利用;从根本上解决弃风、弃光、弃水问题;提高消费者选择权,满足多样化能源需求。一是国家有关部门明确更具可操作性的政策措施。督促地方政府出台细化政策,向零售侧放开省间市场。落实国务院常务会议精神,试点放开规模以上工业企业参与跨省市场化交易,降低制造业用电成本。按照“自由竞争、规范有序”的原则,明确市场准入和交易组织等要素,加大跨区跨省电力直接交易,率先在区域内跨省交易中向零售侧放开市场。二是构建多元交易主体的跨区跨省市场。随着零售侧向省间市场开放,逐步形成售电公司、发电企业、电网企业(如营销部门代理)等多交易主体的跨区跨省市场。
结语
未来的电力市场将依托泛在电力物联网,提高市场的公开度和透明度,便于政府监管,促进国家治理能力现代化,给予用户充分的选择权,极大提高用户的获得感,进一步减少中间环节,提高能源效率,促进资源优化配置和可再生能源消纳。本文提出的相关原则与关键问题对我国能源清洁转型下的电力市场的建设具有一定的指导意义。
参考文献:
[1]习近平在中央财经领导小组第六次会议上的讲话[N].北京:人民日报,2014.
[2]中共中央国务院.关于进一步深化电力体制改革的若干意见(中发〔2015〕9号)文[EB/OL].北京:中共中央国务院(2015-03-15).