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隨著中國政府提出的低碳零碳觀念的深入,，電力行業(yè)首當(dāng)其沖需要加速擴(kuò)大清潔電力的滲透率。在各地區(qū)探索電力市場設(shè)計(jì),，逐步完善電力交易規(guī)則的新形勢下,，如何讓以光伏發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電為代表的可再生能源以及新興的儲能資源參與市場是業(yè)界關(guān)心的話題,。

光伏和風(fēng)電參與電力市場的三種模式

在之前的文章中,，我們提出區(qū)域RTO是提供低成本靈活性的良好途徑，從而更好地應(yīng)對波動性可再生能源出力的不確定性,?？稍偕茉丛诓煌瑫r(shí)間尺度更好地參與電力市場，有利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行,，支持低成本零碳轉(zhuǎn)型,。在美國RTO/ISO地區(qū)，可再生能源在過去的十多年一直積極參與電力市場,，為形成風(fēng)能和太陽能發(fā)電的“參與模式”積累了一些經(jīng)驗(yàn),。美國可再生能源主要參與三類市場競爭：遠(yuǎn)期市場（中長期市場）、電能量市場,、輔助服務(wù)市場,。

·遠(yuǎn)期市場（中長期市場）

在美國，可再生能源參與中長期市場主要有三種方法：1）傳統(tǒng)購售電合同,，2）“虛擬” (synthetic) 購售電合同,，3）純商業(yè)模式 (merchant)

1）傳統(tǒng)購售電合同（Power Purchase Agreement）

這是最常見的可再生能源雙邊合同形式，由可再生能源發(fā)電商和電力公司或者負(fù)荷服務(wù)實(shí)體簽署,，合同規(guī)定了固定價(jià)格,，年購電量，以及交付節(jié)點(diǎn)（用于分配節(jié)點(diǎn)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)）,。典型PPA中購電方（配電公司,、售電公司, 或者其他負(fù)荷服務(wù)實(shí)體）有足夠的信譽(yù)擔(dān)保，可以與可再生能源發(fā)電商簽署15-25年的合同,。在一些PPA合同情況下,，購電方按合同規(guī)定享有在特定節(jié)點(diǎn)上一定量的可再生能源發(fā)電的所有權(quán)，因此,，由購電方同時(shí)作為買家和賣家在電力現(xiàn)貨批發(fā)市場中競標(biāo),，根據(jù)波動的節(jié)點(diǎn)價(jià)格結(jié)算,。或者,，一些PPA為差價(jià)合同,，發(fā)電商和購電商各自參與電力現(xiàn)貨批發(fā)市場。

2）虛擬購售電合同 (Synthetic PPA)

這種購售電合同類似于傳統(tǒng)PPA,，而在交付電量,、交付地點(diǎn)和其他要求方面更為寬松。合同的購買方主要是非電力公司（例如,，大型終端用戶）,，他們希望通過這種合同來平抑價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也有助于滿足企業(yè)可再生能源目標(biāo),。相應(yīng)的可再生能源證書（RECs）可以在自愿市場上出售給需要滿足可再生能源配額制的負(fù)荷服務(wù)實(shí)體,。

3）純商業(yè)模式（Merchant Model）

可再生能源發(fā)電商沒有購售電合同，但可以通過金融機(jī)構(gòu)(例如,，銀行)簽訂金融合同,，來規(guī)避波動的批發(fā)市場價(jià)格帶來的風(fēng)險(xiǎn)，以便于在項(xiàng)目初期獲得融資,，而金融機(jī)構(gòu)期待從浮動的市場價(jià)格和支付給可再生能源的固定價(jià)格之間的差價(jià)獲利,。因?yàn)闆]有長期購售電合同，這種商業(yè)模式具有一定的風(fēng)險(xiǎn),，一般需要復(fù)雜而富有創(chuàng)意的方法來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),。但是，相比購售電合同模式,，可再生能源發(fā)電商可能在電力市場上獲得更高的收益,。

圖一顯示出美國風(fēng)電裝機(jī)容量按不同遠(yuǎn)期市場類型所占的百分比，受可再生能源配額制的影響,，傳統(tǒng)PPA歷史上一直占有主導(dǎo)地位,，直到最近幾年，隨著可再生能源逐漸成為低成本資源,，新的遠(yuǎn)期市場參與形式（例如純商業(yè)化模式和虛擬購售電合同）才開始出現(xiàn)并不斷增長,，而且內(nèi)容條款也針對不同的需求表現(xiàn)得更個(gè)性化。

Figure 1美國風(fēng)電裝機(jī)容量按傳統(tǒng)PPA和商業(yè)化模式所占的百分比

·電能量市場

從本世紀(jì)初開始,，光伏和風(fēng)能發(fā)電普遍參與美國ISO/RTO現(xiàn)貨市場,。從美國的經(jīng)驗(yàn)來看，有利于可再生能源并網(wǎng)（減少棄風(fēng)棄光）,，有助于增加系統(tǒng)運(yùn)行效率,，完善價(jià)格信號降低成本,，并為更好的可再生能源選址和輸電資源利用提供激勵,。

與傳統(tǒng)能源相比，可再生能源參與電能量現(xiàn)貨市場，并充分融入系統(tǒng)運(yùn)行有以下幾個(gè)步驟：

首先,，需要有可再生能源的預(yù)測,，預(yù)測可以由ISO付費(fèi)提供，也可以由可再生能源發(fā)電商自行提供但需要獲得ISO 的認(rèn)證,。

可再生能源在日前市場競標(biāo)是自愿性質(zhì)的,，可以報(bào)量報(bào)價(jià)，也可以只報(bào)量作為市場價(jià)格的接受者,。

為滿足系統(tǒng)可靠性,，ISO需要對負(fù)荷和可再生能源發(fā)電做出預(yù)測，并通過剩余機(jī)組組合（RUC）對日前市場出清和ISO預(yù)測之間的偏差進(jìn)行處理,，這意味著ISO可以增加或減少傳統(tǒng)發(fā)電容量以滿足凈負(fù)荷,。

可再生能源基于五分鐘連續(xù)滾動的預(yù)測強(qiáng)制參與實(shí)時(shí)現(xiàn)貨市場，可報(bào)量報(bào)價(jià)也可以只報(bào)量,，ISO進(jìn)行5分鐘為間隔的滿足安全約束的經(jīng)濟(jì)調(diào)度,，五分鐘之內(nèi)的偏差由調(diào)頻（自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC）處理。

在一定可接受誤差范圍內(nèi),，ISO不會由于預(yù)測誤差懲罰可再生能源發(fā)電商（無論風(fēng)電或光伏發(fā)電是否可調(diào)度）,。日前和實(shí)時(shí)雙結(jié)算系統(tǒng)規(guī)定日前和實(shí)時(shí)現(xiàn)貨市場出清的偏差以實(shí)時(shí)市場價(jià)格結(jié)算，如果可再生能源沒有參與日前市場,，則直接以實(shí)時(shí)市場價(jià)格結(jié)算,。這種基于市場的措施起到了激勵可再生能源提高預(yù)測精度的作用。

隨著電源電網(wǎng)技術(shù)的提高,，可再生能源越來越多地成為可調(diào)度資源,，經(jīng)濟(jì)最大出力取決于5分鐘預(yù)測值。在一些情況下,，為保證系統(tǒng)安全,，可再生能源有可能需要按照調(diào)度指令向下調(diào)整出力，如果不聽從調(diào)度指令,，可能處以罰款,。

目前來看，美國可再生能源可以很好地參與電能量市場而不需要對市場設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)做出根本性改變,，未來市場是否需要變革以支持高比例可再生能源的電力系統(tǒng)還存在爭論,，這也是各國向低碳道路轉(zhuǎn)型面臨的共同挑戰(zhàn)。

·輔助服務(wù)市場

最近研究試點(diǎn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明了可再生能源有能力提供可靠性服務(wù)（包括調(diào)頻,、調(diào)峰,、備用和電壓控制等）。有個(gè)別的電力公司（Xcel Colorado[2],，通過給風(fēng)電機(jī)組安裝AGC,，使其提供向下調(diào)頻,。但目前為止ISO/RTO還沒有允許光伏和風(fēng)電參與調(diào)頻和備用輔助服務(wù)市場。是否讓光伏和風(fēng)電參與輔助服務(wù)市場,，以及如何提供向上調(diào)頻和備用,，是美國電力行業(yè)正在探索的問題。

對中國的啟發(fā)

近日,，國家財(cái)政部發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》希望通過鼓勵完善市場配置資源和補(bǔ)貼退坡機(jī)制進(jìn)一步促進(jìn)非水可再生能源平價(jià)上網(wǎng),，提出自2021年起實(shí)行配額制下的綠色電力證書交易，并以此替代財(cái)政補(bǔ)貼,。八月份,，廣東省能源局發(fā)布的《關(guān)于征求廣東省可再生能源電力消納保障實(shí)施方案和可再生能源電力交易實(shí)施方案意見的函》為可再生能源參與廣東省中長期市場制定了可操作的方案，為日后參與現(xiàn)貨交易打下基礎(chǔ),。

在中國,，支持以光伏和風(fēng)電為代表的可再生能源參與市場和經(jīng)濟(jì)調(diào)度，可以從以下幾點(diǎn)做起：

利用中長期市場的各種金融機(jī)制增強(qiáng)可再生能源發(fā)電商管理風(fēng)險(xiǎn)的手段是有益的,。正如我們在最近報(bào)告中所述,，我們建議改革中長期市場，促進(jìn)發(fā)電商簽訂“金融 ”合同,，并增加合同模式的選擇和時(shí)間跨度,。金融機(jī)構(gòu)可以逐步向市場參與者提供服務(wù)，幫助他們管理價(jià)格波動風(fēng)險(xiǎn),。

在中國,，可再生能源優(yōu)先發(fā)電政策保障優(yōu)先調(diào)度波動性可再生能源，促進(jìn)了可再生能源的快速發(fā)展,。以目前的滲透率,，由于可再生能源的運(yùn)行成本接近零，可再生能源參與現(xiàn)貨市場的結(jié)果會與優(yōu)先調(diào)度類似,。隨著電力系統(tǒng)向高比例可再生能源的方向發(fā)展,，應(yīng)該充分認(rèn)識到可再生能源為電力系統(tǒng)提供的各項(xiàng)服務(wù)并對其進(jìn)行合理的補(bǔ)償。因此,，有必要逐布完善現(xiàn)貨市場規(guī)則,，從現(xiàn)行的優(yōu)先調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉闯浞謪⑴c現(xiàn)貨市場模式。現(xiàn)貨市場價(jià)格會為中長期合同價(jià)格提供參考,，短期經(jīng)濟(jì)調(diào)度有助于系統(tǒng)運(yùn)行效率的提升,，減少不合理?xiàng)夒姡榭稍偕茉催x址和發(fā)展提供經(jīng)濟(jì)激勵,。

可再生能源需要在預(yù)測的基礎(chǔ)上參與現(xiàn)貨市場,，初期，可以由調(diào)度中心代替可再生能源對出力進(jìn)行預(yù)測,。如果可再生能源發(fā)電商自行提供預(yù)測,，則需要滿足ISO要求并確定可接受的預(yù)測誤差區(qū)間,，應(yīng)該利用市場結(jié)算規(guī)則刺激發(fā)電商提高預(yù)測精度。另外,，預(yù)測必須符合電力現(xiàn)貨市場的組織和調(diào)度時(shí)間間隔,，例如,，15 分鐘的實(shí)時(shí)電能量市場需要每15分鐘提交風(fēng)電/光伏發(fā)電預(yù)測,。未來，可以逐步向每5分鐘提交預(yù)測,、完成市場競價(jià),、調(diào)度和結(jié)算的方向發(fā)展。

探索合適的可再生能源參與輔助服務(wù)的機(jī)制,，對可再生能源為系統(tǒng)提供的輔助服務(wù)例如,，與棄電相關(guān)的調(diào)峰、調(diào)頻等進(jìn)行補(bǔ)償,。