可再生能源電力市場發展綜述

王宇軒

（華北電力大學，北京 102206）

目前綠色發展愈發深入人心，各國也將環境問題作為發展中的核心問題，中國應時提出了2030年實現“碳達峰”，2060年前實現“碳中和”的發展目標。可是我國能源結構較為落后，仍然是化石能源占有較大比重，2018年我國一次能源消費中化石能源占比超85%，由此可以總結出實現這一目標的關鍵性問題是優化能源結構，提高可再生能源的生產水平以及消納水品，在保證電力系統安全可靠的前提下逐步降低傳統化石能源的權重，最終達到一個相對的平衡點。

一、我國可再生能源現狀及問題的解決思路

我國風電累計裝機容量占世界的三分之一以上，光伏發電的累計裝機容量也超過了世界的四分之一，但是與其他國家可再生能源在負荷附近分散式分布的分布方式不同，我們國家的可再生能源更多的是集中式地分布在西北、華北、東北及西南地區，地形地勢會對可再生能源開發建設造成干擾。而且這些地區的負荷較低，有些地區的負荷甚至無法滿足火電機組最小出力的要求，無法在當地完全消納這些可再生能源，所以只有實施可再生能源的外送。

我國棄風棄光率均高于世界平均水平，這與可再生能源的生產與消費在空間上的不匹配有著直接的關系，而且沒有形成穩固的可再生能源輸電網絡，我國西部輸電網絡結構較為單一，無法完全滿足逐漸增長的可再生能源電力輸送需求，同樣可再生能源在時間上的波動性也會影響其消納水平。

解決可再生能源的消納問題，降低我國的棄風棄光率，提出了在可再生能源的產地進行多能捆綁外送方案，采用送端依據受電端的負荷情況進行功率傳輸，該方案可以解決送端只向外輸送可再生能源電力的情況下無定滿足功率穩定的問題，可以利用傳統的火電實現功率的平衡。還可以在調度方面建立考慮風電光伏波動性的多胞體需求模型，得到可再生能源出力波動性對潮流的影響，以規范出一個凈需求的空間，以此為約束進行靈活滾動調度，在調度層面進行模型優化。有的不局限于省內的電力電量平衡，而是考慮在全網范圍內構建可再生能源可信預測的實時備用優化，在備用容量上尋求可靠的平衡，給可再生能源的消納留出一定的裕度，減少為可再生能源消納預留的備用容量，提高消納水平。

以上的方案無論是在能源基地還是輸電網還是調度優化，都沒有考慮電力市場發揮的作用，有認為電力市場不斷發展電力市場將取代調度計劃成為保證電力平衡、促進可再生能源消納的平臺。

二、已有電力市場對于可再生能源發展影響

電力市場狹義上是指競爭性的電力市場，是電能生產者和使用者及零售商、投資者等通過協商、競價等方式就電能及其相關產品進行交易，通過市場競爭確定價格和數量的機制。傳統的電力市場類型有輔助服務市場、中長期市場、現貨市場、實物市場等，交易機制有雙邊交易、集中競價交易等。已有的電力市場還無法適應高比例可再生能源的投入，可再生能源的價格優勢沒有形成；激勵政策尚不完善；大規模引入可再生能源后電價波動較大…；仍然缺乏需求側響應等問題都影響可再生能源在我國發展。

（一）可再生能源的競爭力差價格優勢沒有形成

可再生能源諸如風電光伏，其成本主要是電站建設初期的固定投資和運維費用，在不計其他稅費的情況下，其邊際成本幾乎為零，綜合可再生能源電站的初始投資較傳統火電機組更大，但火電機組的邊際成本更高，在一定的投資回收期內，可再生能源的成本較火電機組更高，且受機組年滿發電時間影響很大。目前發改委規定新建的光伏發電與陸上風電的上網電價在當地燃煤機組的上網電價以內的由當地的省級電網結算，剩下的一部分由可再生能源發展基金會補貼。由政府補貼確實可以保證一部分可再生能源參與進來，可是也引起了可再生能源是在享受政府補貼受限發展還是全面參與電力市場競爭的考慮。

（二）可再生能源發電激勵政策尚待完善

我國對于可再生能源的激勵政策主要包括法律上的規定以及經濟性質上激勵政策等，本文著重介紹經濟上的政策。

經濟上的激勵政策主要有價格補貼、降低發電企業貸款息費、降低可再生能源發電企業的增值稅等。這些激流政策在一定程度上有利于提高發電企業的積極性，也提高了電網企業吸納可再生能源的能力，可是大規模可再生能源投入電力市場后必然要直接參與市場競爭，由于其邊際電價較低，獲得了優先權，出清價格也會降低，傳統的火電機組邊際成本較高，按邊際成本報價獲得出售的機會降低，不利于系統的長遠穩定發展。

（三）現有的電力輔助服務市場中存在問題

現存的省內省間的火電機組參與調峰的時序存在一定的問題。“先省內，后省外”的調峰機制雖然保證了參與調度的可再生能源盡可能地在本省進行消納，超出本省消納能力的部分再參與省間的調度，但在這個制度下由于可再生能源出力的不確定性，參與調峰的火電機組又無法做到快速啟停機，所以必然會造成輔助服務市場中資源的無效化浪費化。也指出隨著可再生能源的大量接入，火電機組和水電機組參與調峰調頻的容量占比會降低，如此會加重現有的輔助服務市場的負擔。

三、可再生能源參與電力市場發展研究成果綜述

首先要建立起適應高比例可再生能源電力市場的框架，明確可再生能源參與電力市場的主體。總結了可再生能源參與電力市場不同主體情況，一是可再生能源發電商獨自參與電量市場，二是可再生能源發電商與其他主體共同參與電量市場，三是可再生能源發電商參與輔助服務市場來規避風險。因為可再生能源波動性的特性，在儲能沒有革命性進展時，可再生能源獨立參與電量市場會對電力系統穩定性造成影響，可行性不高，可再生能源發電商與其他主體共同參與電能量市場更為可行。也提出了可再生能源基地的火電與風電打包外送進入市場，可再生能源的外送可以較為穩定，市場也會處于一個平衡的狀態，可再生能源的發電商也更愿意參與電力市場。

其次要明確考慮高比例可再生能源投入電力市場的交易機制。在現有八省試點的情況下，提出擴大現有的綠色證書體系，讓更多的綠色能源發電企業持有綠色證書，綠證與補貼解綁，有效抵消政府補貼在可再生能源消納中的作用，更多依靠市場，政府在發展初期與電網進行協商允許進行綠色能源企業與用戶直接進行交易，擴大市場規模。沒有給出可再生能源電力市場的具體的交易機制，也提出了綠色發電企業與用戶直接盡行交易的交易方式，同時解決了在一系列政策下可再生能源市場力過大的問題，有效地平衡了可再生能源與傳統能源的利益平衡問題，而且建立了比較合理的可再生能源中長期市場、日前市場及現貨市場銜接的交易機制。

市場交易機制在一定程度上通過市場的作用對可再生能源發電企業和可再生能源用戶有一定的激勵作用，但還應有一定更加合理的激勵政策扶持。采用一種通證激勵制度來改變可再生能源發電廠商在傳統的發電激勵制度下積極性不高的問題，在分散式電力市場中，通過通證市場與電量市場相配合，先電量后通證，在電量市場中給予可再生能源發發電商通證，完成對可再生能源發電商的激勵。

四、結語與展望

可再生能源在當今世界是一個熱門話題，本文對現有的電力市場不適應高比例可再生能源的問題做了介紹，在促進可再生能源電力市場發展的思路下對現有的部分研究成果進行了綜述。目前將儲能應用于電力市場同樣是我們亟須攻克的問題，儲能技術可以解決可再生能源出力波動性劇烈導致頻率波動的問題，在負荷低谷時儲存電能，在負荷高峰時送出電能。希望在不久的將來在已有的研究基礎上會有更完備更可可靠的電力市場交易體系，極大提高對可再生能源的消納水平，滿足時代的要求。