能源互联网市场体系设计、交易机制和关键问题-第2页-北极星输配电网

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2 能源互联网市场体系设计

借鉴一般商品的市场体系,本节按照主体结构、客体结构、时间结构和空间结构4个层次对能源互联网市场体系进行设计。

2.1 主体结构

能源互联网是包含电、气、热等多类型能源的复杂耦合系统,数量众多、种类丰富的元件导致了多元化的市场主体。能源互联网可以按照能源的生产环节(源)—能源的传输环节(网)—能源的消费环节(荷)进行划分[8] ,各环节催生的市场主体见表2。

基于能源互联网“源—网—荷”的整体架构,市场主体应包括能源供应商、能源传输商及能源用户。

此外,为了保证能源交易的正常有序进行,能源零售商和市场管理者同样不可缺少。因此,能源互联网市场主体结构可以划分为“供—输—售—用—管”5 个部分。

1)“供”。能源供应商主要生产或提供电、气、热等能源商品,有集中式和分布式两种,包括供电商、供气商、供热商以及提供多能源的综合供应商等。

2)“输”。能源传输商为各类能源商品的流通提供强有力的物质基础,包括输配电网运营商、天然气管道运营商以及供热网络运营商等。

3)“售”。能源零售商主要从批发市场购买能源商品并销售给终端用户,包括电、气、热等单一零售商以及综合能源零售商等。除此之外,大量分布式能源生产、转换和储存设备的出现,催生了能源服务商这一新型市场主体[9] 。能源服务商用于管理和经营各类分布式能源或者为用户提供各种增值服务,包括能源微网运营商,分布式风电、光伏、储能装置、电动汽车/充电桩、天然气分布式能源等灵活性资源运营商以及能源咨询、管理、信息服务公司。例如:随着电、气、热等储能技术的发展,将会新兴一批储能公司利用能源价差套利或者为用户提供储能租赁业务。

5)“管”。能源互联网市场安全有效运行需要完善的技术和政策支持。由于电力、管道天然气等能源商品对于时空连续性具有很强的要求,因此必须建立多级能源调度机构从而实现能源供需的实时平衡,保证能源质量,维护能源输送的安全性。除此之外,有必要成立多类型交易中心确保不同能源交易的顺利完成,并建立市场监管部门制定和规范市场行为活动,促进市场的健康有序发展。

值得注意的是,能源互联网市场是在现有能源市场基础上建立和发展的,因此存在兼具不同主体性质的市场参与者,例如具有配电网运营业务的电力零售商、拥有储气租赁服务的天然气管道运营商、可同时提供能源商品和增值服务的能源零售商等。

2.2 客体结构

市场客体即用于市场交换活动的各种交易对象,能源互联网市场中商品种类丰富多样。

1)基本能源商品。电、气、热等多类型能源商品是能源互联网市场中最核心的交易对象。电商品为不计发电形式的电量和容量,热商品同样为不计产热形式的热量。天然气商品为气量,可以分为管道天然气、液化天然气(LNG)及压缩天然气。其中管道天然气的流通依赖于天然气网络的建设和运营,是能源互联网市场的关注重点。能源消费本质是获取生产和生活所需的光、热以及动力,电、气、热等商品只是能源的外在形式,在一定程度上可以相互转化或替代。因此,用户能源需求可以用“一体化能源

商品”来描述,即将电、气、热需求用 Btu等单位统一化,从而催生更为自由灵活的能源交易。

2)辅助服务商品。为了完成能源商品输送、保证能源商品质量以及维护系统安全运行所采取的一切辅助措施都属于辅助服务。多能耦合导致能源互联网市场的辅助服务商品更加多元化,主要包括电、气、热等各类型备用,电压和气压支撑,可中断或可

控制负荷以及黑启动等。

3)增值服务商品。随着能源互联网中产消型能源用户的增多以及市场参与意识、节能环保意识的加强,用户不再单纯局限于能源消费,而是出现了对增值服务的新需求。各类负荷和新能源的准确预测、不同类型用户的用能行为分析以及用能方案的定制化咨询管理等增值服务商品都将为客户带来可观的经济效益以及别致的用能体验。而信息技术与能源系统的深度融合也为基于数据分析的各种增值服务商品提供了有力的技术支持。

4)金融衍生商品。能源互联网市场化程度越高,能源的金融属性越凸显。为了进一步增加交易的流动性、降低市场风险,开发合理的金融衍生商品不可或缺。例如:电、气、热等能源期货和期权,电、气、热等能源输送权以及碳排放权等环境权益类金融衍生商品对于促进能源互联网市场的稳定繁荣以及实现全社会的节能减排起到重要的作用。

2.3 时间结构

按照交易时间尺度的不同,能源互联网市场可以分为短期、中期和长期市场。短期市场为现货市场,根据交易商品的不同,对应的时间范围也不尽相同。对于电力交易,由于电能不能大规模储存,其生产、输送、分配以及使用必须同时完成,因此电力现

货市场一般由日前、日内以及实时市场组成[10] 。与电力相比,天然气具有易于大规模储存的特点,目前主要有管道储气、LNG储气及地下储气三种方式[11] 。因此,天然气现货交易一般指30d以内(最长不超过3个月)的短期交易[12] 。考虑到电、气、热等能源商品传输和储存特性的差异,将短期市场继续分为实时、日前以及数天三个阶段。为了有效规

避现货市场中普遍存在的价格风险,需要在能源互联网市场中建立远期市场及期货市场。远期和期货市场都属于中长期市场,区别主要在于交易合约是否标准化。

能源互联网中不同时间尺度市场涉及的商品类型,即市场客体结构与时间结构的对应关系,如表3所示。作为最核心的交易对象,电、气、热等基本能源商品的交易普遍存在于短期、中期和长期市场。辅助服务商品种类繁多,借鉴电力辅助服务市场的经验[13] ,对于需求量变化不大、供应量主要由设备特性决定的辅助服务商品,主要建立中长期市场,例如:可中断/控制负荷以及黑启动服务等。而对于短时间内需求变化很大、市场交易受供应量变化影响较大的辅助服务商品,一般建立短期现货市场。例如:目前电力备用的交易主要在日前和实时市场中开展,且备用和能量联合出清模式得到了广泛的应用[14-15] 。此外,各类型增值服务商品主要在短期市场中交易,而金融衍生商品适用于中长期市场。

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