电力现货市场改革_可再生能源消纳与火电调峰转型_39页_1mb

电力现货市场改革、可再生能源消纳与火电调峰转型：来自机组层面的证据

核心内容

本文研究了电力现货市场改革对不同类型发电机组运行行为的影响，重点分析了其对可再生能源消纳和火电调峰转型的推动作用。研究基于山西省2021年4月1日启动电力现货市场这一准自然实验，利用机组—日度高频数据，通过非参数与参数化事件研究方法，识别市场改革对发电结构的动态影响。

主要观点

• 新能源发电量上升：现货市场启动后，风电与光伏发电量显著上升，尤其在风光资源条件较好的时段增幅更为明显，表明市场机制有效放大了新能源的出力优势。
• 火电调峰转型：火电机组发电量持续下降，同时启停频次显著增加，表明其逐步由基荷供给角色向系统调峰角色转变。
• 机组异质性响应：不同类型的火电机组对市场改革的响应存在显著差异。中型及新建火电机组受到最大负面影响，大型机组凭借较低边际成本维持基荷运行，小型与老旧机组因灵活性高和有效边际成本低，承担主要的调峰职能。
• 市场机制作用：电力现货市场通过“新能源优先出清—火电调峰转型”机制，推动了能源结构优化，为全国深化电力市场化改革提供了实证依据。

关键信息

一、背景与意义

• 中国提出“双碳”目标，推动能源结构向清洁化转型，提高新能源占比成为关键。
• 新能源具有间歇性和不确定性，对电力系统调度提出挑战，需通过市场化机制提升系统灵活性与新能源消纳能力。
• 山西作为首批电力现货市场试点，其市场机制设计（如全电量集中竞价、新能源优先出清、辅助服务市场联动）为研究提供了理想场景。

二、数据与方法

• 数据来源：山西省电力系统数据，包括火电、风电、光伏机组的15分钟高频发电量数据，以及气象、煤价等控制变量。
• 研究方法：
  • 采用事件研究法，分析市场改革前后机组发电行为的动态变化。
  • 使用非参数和参数化模型，识别政策影响。
  • 引入“甜甜圈”设定、时间安慰剂检验、控制政策前趋势等稳健性检验手段。

三、实证结果

• 火电机组：发电量在政策后持续下降，启停频次增加，表明其逐步承担调峰功能。
• 风电与光伏机组：发电量显著上升，且在风光资源条件好时增幅更大，说明市场机制有效促进新能源消纳。
• 稳健性检验：
  • 扩展时间窗口、剔除过渡期数据、加入二次时间趋势、控制统调负荷等设定均支持基准结果。
  • 安慰剂检验表明，真实政策效应显著区别于随机时点效应，进一步支持因果推断。

四、机制分析

1. 新能源资源禀赋与市场机制的交互作用：

   • 在风速高或光照时长较长的时段，现货市场对新能源的促进作用更显著，尤其对风电。
   • 市场价格信号在风光出力高峰时引导灵活性资源参与调峰，提升新能源消纳效率。

2. 火电机组运行行为调整：

   • 火电机组通过启停频次增加和发电量压缩实现调峰功能。
   • 不同容量的火电机组在调峰中承担不同角色：大型机组维持基荷运行，中型机组受到显著负向冲击，小型与老旧机组承担更多调峰职能。

3. 机组异质性分析：

   • 中型及新建火电机组发电量下降幅度最大，表明其在市场中处于劣势。
   • 大型机组因边际成本低，仍保持基荷运行。
   • 小型机组与老旧机组因灵活性高和有效边际成本低，成为调峰主力。

政策含义

• 现货市场在提升系统运行效率与促进新能源消纳方面具有显著作用。
• 然而，市场改革可能对新建火电投资造成短期财务压力，需配套容量补偿等长期激励机制，以保障系统供给安全与效率提升的平衡。

结论

电力现货市场改革通过价格信号和边际成本排序机制，推动了新能源优先出清和火电调峰功能的转型，使电力系统逐步向“新能源优先—火电灵活调节”的新型运行模式转变。研究结果为全国深化电力市场化改革提供了微观层面的实证支持。