專家解讀：破譯西北新能源高比例發(fā)展的市場(chǎng)化密碼

截至2021年底，西北電網(wǎng)新能源發(fā)電出力占比最高值為43.80%，占用電負(fù)荷的最高比例為56.60%，處于全國(guó)前列。預(yù)計(jì)2022年西北新能源裝機(jī)將超火電，西北電網(wǎng)也將成全國(guó)首個(gè)新能源裝機(jī)超火電的區(qū)域電網(wǎng)。為落實(shí)“雙碳”目標(biāo)，西北正迎來又一輪新能源高速發(fā)展。在確保電力供應(yīng)的前提下，探索以最低成本消納新能源的解決方案，對(duì)西北電網(wǎng)具有重要意義。

（來源：微信公眾號(hào)“中國(guó)電業(yè)與能源” 作者：李更豐 黃少中 王萬興 劉明明）

李更豐系西安交通大學(xué)副教授

黃少中系中國(guó)能源研究會(huì)碳中和產(chǎn)業(yè)合作中心主任

王萬興系自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)清潔電力高級(jí)顧問

劉明明系自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)清潔電力副主任

通過建立電能量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)、容量市場(chǎng)相互融合，市場(chǎng)主體之間、“全國(guó)—區(qū)域—省級(jí)”市場(chǎng)之間有序銜接的市場(chǎng)架構(gòu)，形成競(jìng)爭(zhēng)充分、開放有序、高效運(yùn)行、健康發(fā)展的市場(chǎng)體系，促進(jìn)資源優(yōu)化配置，最大程度支撐西北新能源高比例發(fā)展。

一、西北新能源發(fā)展概況

……

近年來，西北風(fēng)、光等新能源實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，連續(xù)五年“雙升雙降”：裝機(jī)容量和發(fā)電量提升，棄風(fēng)和棄光率下降。

1、西北新能源裝機(jī)規(guī)模

近年來，西北新能源裝機(jī)快速增長(zhǎng)。2019年以來，當(dāng)?shù)匦履茉囱b機(jī)占比保持約4%的年均增速；2021年達(dá)到 1.43億千瓦，占比42%，其中風(fēng)電7634萬千瓦、光伏6640萬千瓦，成第二三大電源類型；預(yù)計(jì)2022年新能源裝機(jī)將達(dá)1.8億千瓦，超過火電成，第一大電源。見圖1。

圖1西北近五年新能源裝機(jī)占比變化趨勢(shì)

2021年，除裝機(jī)規(guī)模外，西北新能源發(fā)電量與峰值出力也同步提升。如圖2、圖3所示，發(fā)電量方面，全年達(dá)2276.2億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)34.5%；占總發(fā)電量的21.18%，已超過歐盟同期水平。峰值出力方面，截至2022年3月，單日發(fā)電量最大值突破10億千瓦時(shí)，達(dá)10.7億千瓦時(shí)，最大占比35.1%；最大出力6370萬千瓦，占比48.0%。

圖22021年西北新能源裝機(jī)及發(fā)電量占比

圖3西北新能源最大出力及最大日發(fā)電量情況（截至2022年3月）

2、西北新能源高質(zhì)量發(fā)展成果

自2016年以來，西北電網(wǎng)多措并舉清潔轉(zhuǎn)型，助推新能源高質(zhì)量發(fā)展，取得階段性成績(jī)。具體概括為三點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)新能源承載能力不斷提升。通過網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)、合理調(diào)度直流及其配套電源等方式，改善系統(tǒng)交直流耦合特性；通過優(yōu)化調(diào)度手段提升電網(wǎng)平衡安全保障能力，提升同等條件下系統(tǒng)對(duì)新能源接入的安全支撐能力。

（2）系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性不斷提升。一方面推進(jìn)新能源完成耐壓改造，推動(dòng)新能源從并網(wǎng)向組網(wǎng)發(fā)展；另一方面通過加裝儲(chǔ)能、調(diào)相機(jī)等設(shè)備保障系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。

（3）系統(tǒng)新能源消納水平不斷提升。2021年新能源利用率94.6%，與上年基本持平。其中，棄風(fēng)率5.5%、棄光率5.1%，自2016年起，實(shí)現(xiàn)棄風(fēng)棄光率“五連降”、利用率“五連升”。

圖4西北電網(wǎng)棄風(fēng)棄光率變化情況（2016~2022）

二、西北新能源發(fā)展面臨問題和挑戰(zhàn)

1、“雙碳”目標(biāo)下西北新能源的發(fā)展前景

西北風(fēng)能可開發(fā)量占全國(guó)陸上的1/3，太陽能可開發(fā)量占全國(guó)的59%，新能源可開發(fā)量高達(dá)19億千瓦。

圖5西北新能源裝機(jī)及占比變化趨勢(shì)

預(yù)計(jì)至2025年，西北新能源裝機(jī)將超2億千瓦，占比將超50%，電力系統(tǒng)將先于社會(huì)面實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰；2030年新能源裝機(jī)將超3.5億千瓦。根據(jù)現(xiàn)有增速推測(cè)，預(yù)計(jì)到2025年新能源發(fā)電量占比超過1/4，到2030年超過1/3，并于2045年達(dá)到1/2，實(shí)現(xiàn)占比“三步走”。

2、“雙碳”目標(biāo)下西北新能源發(fā)展的新挑戰(zhàn)

隨著新能源占比不斷提高，西北電力系統(tǒng)面臨一系列新挑戰(zhàn)，主要包括五點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)同時(shí)面臨上平衡與下調(diào)峰問題。從中長(zhǎng)期角度看，冬夏新能源出力小、負(fù)荷大，春秋新能源出力大、負(fù)荷小。從日內(nèi)角度看，腰荷時(shí)分光伏出力大，超過負(fù)荷與直流調(diào)峰之和，系統(tǒng)向下備用不足，棄電問題嚴(yán)重；早晚高峰光伏出力不足，向上備用不足問題凸顯。

（2）新能源發(fā)電不確定性增加。當(dāng)新能源規(guī)模達(dá)到千萬千瓦級(jí)乃至億千瓦級(jí)時(shí)，其出力波動(dòng)就會(huì)達(dá)到百萬千瓦至千萬千瓦，且波動(dòng)速率快，往往在數(shù)分鐘乃至分鐘級(jí)內(nèi)出現(xiàn)10%左右的出力波動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大挑戰(zhàn)。

（3）市場(chǎng)結(jié)構(gòu)與市場(chǎng)機(jī)制不完善。西北基本采用無法精確分割的物理電量交易，針對(duì)中長(zhǎng)期交易的安全校核機(jī)制有待完善與提高，導(dǎo)致合同執(zhí)行與安全運(yùn)行矛盾突顯，急需完善和優(yōu)化交易機(jī)制，充分發(fā)揮電力市場(chǎng)的靈活性。

（4）交易主體性質(zhì)復(fù)雜、互有包含。西北擁有較多的市場(chǎng)主體，既有以新能源、火電為代表的傳統(tǒng)市場(chǎng)主體，又有諸如需求側(cè)響應(yīng)、儲(chǔ)能、自備電廠等新型主體，多元復(fù)雜，為電力市場(chǎng)建設(shè)帶來巨大挑戰(zhàn)。

（5）外送交易進(jìn)展緩慢。從在運(yùn)通道運(yùn)行情況看，跨區(qū)通道的運(yùn)營(yíng)效率效益有待提高。2021年，西北直流外送2815億千瓦時(shí)，而外送能力為7071萬千瓦，通道利用小時(shí)數(shù)僅為3981.05。

三、促進(jìn)西北新能源發(fā)展的市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)

……

實(shí)踐證明，市場(chǎng)機(jī)制是降低新能源大規(guī)模開發(fā)成本的有效方案。需要根據(jù)西北的地域特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)機(jī)制進(jìn)行升級(jí)與優(yōu)化，構(gòu)造一套面向新能源高比例發(fā)展的市場(chǎng)機(jī)制。通過“現(xiàn)貨+輔助服務(wù)+容量”的系統(tǒng)性市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，形成以現(xiàn)貨市場(chǎng)為基礎(chǔ)、輔助服務(wù)市場(chǎng)為支撐、容量市場(chǎng)為保障的市場(chǎng)合力，通過市場(chǎng)化手段解決新能源高比例接入難題。

1、現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)

區(qū)域現(xiàn)貨市場(chǎng)有利于促進(jìn)電量交易充分競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)在更大范圍的資源互補(bǔ)與優(yōu)化配置。西北在跨區(qū)、跨省及省內(nèi)交易等方面積累有一定的經(jīng)驗(yàn)。然而，西北市場(chǎng)仍處于初級(jí)階段，其中甘肅作為國(guó)內(nèi)首批電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)之一，在起步階段建立了考慮新能源參與的發(fā)電側(cè)單邊現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制。由于該模式下價(jià)格無法傳導(dǎo)至用戶側(cè)，一定程度上制約了新能源消納。本文針對(duì)西北現(xiàn)貨市場(chǎng)存在的問題，提出“分段建設(shè)、有序發(fā)展、促進(jìn)消納、規(guī)范監(jiān)管”的總體建設(shè)思路。

為避免出現(xiàn)價(jià)格波動(dòng)、電網(wǎng)安全運(yùn)行和用戶安全用電風(fēng)險(xiǎn)，建議在確保供需平衡和電網(wǎng)安全的基礎(chǔ)上，分兩個(gè)階段開展現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)。

圖6西北現(xiàn)貨市場(chǎng)組織模式及階段路線圖

第一階段：部分電量競(jìng)價(jià)的分散式市場(chǎng)。在中長(zhǎng)期交易市場(chǎng)中，以雙邊協(xié)商、掛牌、集中競(jìng)價(jià)的形式開展交易，簽訂物理合約，偏差電量通過現(xiàn)貨市場(chǎng)的日前、日內(nèi)和實(shí)時(shí)交易進(jìn)行調(diào)節(jié)。初步開展分區(qū)電價(jià)機(jī)制，建立與現(xiàn)貨市場(chǎng)相協(xié)調(diào)的中長(zhǎng)期交易機(jī)制、調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)與全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)的有效銜接。建立區(qū)域調(diào)度與交易機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)作機(jī)制，完善監(jiān)管和配套機(jī)制。

第二階段：全電量競(jìng)價(jià)的集中式市場(chǎng)。中長(zhǎng)期以金融合同（差價(jià)合約）為基礎(chǔ)，現(xiàn)貨市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)全電量競(jìng)價(jià)；健全中長(zhǎng)期交易、輔助服務(wù)交易等市場(chǎng)機(jī)制，逐步探索開展金融輸電權(quán)、電力期貨和衍生品等交易；完善輔助服務(wù)交易品種，開展有償調(diào)峰、有償調(diào)頻、黑啟動(dòng)、有償無功補(bǔ)償?shù)龋m時(shí)開展容量市場(chǎng)建設(shè)。進(jìn)一步完善分區(qū)電價(jià)機(jī)制和阻塞管理機(jī)制，推動(dòng)形成完善市場(chǎng)監(jiān)管配套機(jī)制。

考慮西北地區(qū)發(fā)電側(cè)產(chǎn)業(yè)集中度較高，并且市場(chǎng)意識(shí)較差，因此還需要配套建立西北區(qū)域電力現(xiàn)貨市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)制，對(duì)市場(chǎng)主體、電網(wǎng)企業(yè)和運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督管理。在組織體系方面，需要建立分級(jí)分層監(jiān)管的組織體系，包括國(guó)家、區(qū)域、省級(jí)、省以下四個(gè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)層次，明確各自職能，加強(qiáng)合作，避免職能交叉和缺失。在監(jiān)管機(jī)制方面，需要建立包括市場(chǎng)力管理機(jī)制、信用管理機(jī)制以及信息披露機(jī)制在內(nèi)的完整市場(chǎng)化行為監(jiān)管機(jī)制。此外，還需要開展常規(guī)監(jiān)管，包括電能質(zhì)量監(jiān)管、調(diào)度交易監(jiān)管、安全監(jiān)管以及針對(duì)市場(chǎng)干預(yù)和應(yīng)急處理的監(jiān)管與協(xié)助工作。