【清华大学】2024电力市场的原理变革与关键问题报告_42页_3mb

电力市场的原理、变革与关键问题总结

核心内容概述

本文围绕电力市场化变革、电力现货市场原理以及适应新型电力系统的电力市场展开分析，探讨了市场化改革对电力系统运行效率、资源配置、新能源消纳及价格机制等方面的影响，并结合国内外电力市场发展现状与趋势，提出了电力市场未来发展的方向与挑战。

主要观点与关键信息

1. 市场化变革与效益

• 计划模式问题：

  • 分配电量时采用“大锅饭”式的平均分配，导致高效机组的经济性与节能性难以发挥，增加全社会生产成本。
  • 由于缺乏明确的短期安排规则，市场决策缺乏公开性与透明性，存在一定随意性。
  • 低成本与高成本机组获得相似的利用小时数，影响资源配置效率。

• 市场模式优势：

  • 通过中长期交易以价格为标的开展竞争，使低成本机组获得更多电量合约，降低系统发电成本，提高社会福利。
  • 现货市场实现逐日最优调度，有助于新能源消纳与系统运行经济性提升。
  • 市场模式下，生产与交易过程基于公开信息进行，减少人为干预，提升运行安全性。

2. 电力现货市场原理

• 现货市场定义：

  • 在“日”以内（日前、日内、实时）进行电能量与辅助服务交易，交易标的为每小时的平均发/用电功率。
  • 现货市场主要功能包括保障发电平衡、发现价格信号、促进新能源消纳、提升运行经济性。

• 市场出清机制：

  • 交易中心根据发电侧和用电侧的分段出力-价格曲线进行出清，生成系统供给与需求曲线，交叉点为边际出清点。
  • 系统出现阻塞时，节点电价会因不同节点的机组调整而产生差异，反映线路容量价值的稀缺性。

• 市场出清模式：

  • 无约束出清：基于供需平衡进行出清，不考虑物理约束。
  • 有约束出清：考虑线路传输功率上限，进行优化调度，出清电价与容量可能发生变化。

• 市场出清时间尺度：

  • 日前市场：用于确定机组组合与价格信号。
  • 实时市场：用于调整日前市场结果与实际运行的偏差。

3. 适应新型电力系统的电力市场

• 市场标的扩展：

  • 引入辅助服务品种，如灵活爬坡、转动惯量，以应对新能源出力间歇性、不确定性带来的运行挑战。
  • 绿色电力交易成为独立交易品种，绿电消费与消纳责任权重挂钩，推动绿色消费。

• 市场主体多元化：

  • 增加可调节负荷、分布式电源、储能、电动汽车等新兴主体，推动“源荷互动”。
  • 市场主体数量显著增加，市场形态将形成全国-省区-配网侧的多层级市场架构。

• 市场机制创新：

  • 建立容量市场，以衡量传统机组的稳定容量价值，支付容量费用。
  • 引入分布式交易机制，实现配电网内供需就地平衡，提升交易效率。

• 市场交易量变化：

  • 随着新能源比例提升，现货市场交易量将不断放大，特别是分布式交易占比显著增加。
  • 高比例新能源系统中，能量价格可能下降，甚至出现零价或负价时段，但容量价值将更加凸显。

4. 国内外电力市场发展现状

• 我国电力市场进展：

  • 首批8个现货试点已启动结算试运行，部分完成多月连续结算。
  • 第二批省级试点全面启动，探索多层级市场体系。
  • 绿电交易机制逐步完善，与消纳责任权重挂钩，推动绿色消费。

• 国际市场经验：

  • 美国：
    • PJM市场将日前出清时段从24扩展至96，提升调度精细化程度。
    • MISO采用“向前看”调度机制，对市场运行状态进行动态调整。
    • 加州ISO建立EIM市场，纳入平衡资源，提升系统灵活性。
  • 欧洲：
    • 建立统一电力市场，实现跨境统一耦合出清，现货交易比例持续上升。
    • 容量市场机制成熟，容量费用占总费用比例较高。

5. 电力市场面临的挑战与应对措施

• 新能源消纳问题：

  • 高比例新能源接入后，系统辅助服务需求显著增加，需更完善的市场机制进行调节。
  • 现货市场通过分时价格信号反映供需变化，提升系统运行灵活性。

• 价格机制变化：

  • 高比例新能源系统中，能量价格可能大幅下降，甚至出现零价或负价。
  • 容量价值凸显，需通过容量市场机制进行补偿。

• 信息与交易机制改进：

  • 市场需配置充分的信息披露细则，建设信息公开平台，提升透明度。
  • 优化交易流程与调度规则，保障市场公平与运行安全。

电力市场发展趋势

• 多层级市场体系：

  • 国家电力市场与省区、配网侧市场协同发展，实现资源互济与就地平衡。

• 绿色电力交易：

  • 绿电成为独立交易品种，推动绿色消费，促进可再生能源发展。

• 辅助服务多样化：

  • 随着新能源比例提升，辅助服务种类将更加丰富，如灵活爬坡、转动惯量等。

• 分布式交易增长：

  • 预计到2030年，分布式光伏新增装机中约49.3%来自居民主体，参与分布式交易的比例将显著上升。

• 碳市场耦合：

  • 电力市场与碳市场深度融合，推动减排降碳，提升能源使用效率。

总结

电力市场化变革是提升电力系统运行效率、资源配置能力与新能源消纳能力的重要手段。现货市场作为电力市场的重要组成部分，通过价格信号、优化调度与辅助服务机制，有效应对新能源不确定性带来的运行挑战。未来，随着新能源比例提升与分布式资源的增加，电力市场将向多层级、多元化、精细化方向发展，推动绿色电力交易与容量市场机制的完善，实现电力系统安全、高效、可持续运行。