深度文章 | 电力现货市场建设进展与关键问题

4现货市场建设的关键问题

尽管欧洲、美国、中国的市场模式略有不同、建设的基础不同，但都面临着相似的问题，尤其是扩大电力市场边界、推进多区域市场协同、引入新主体参与市场，以及消纳高比例可再生能源等问题，这些都将对现货市场的不断建设完善提出了新要求。

4.1区域市场融合

在发展高比例可再生能源的背景下，区域市场可通过融合扩展，实现电力互济，以减少备用需求，提高系统运行的可靠性和经济性［58］。

区域市场融合涉及技术路径选择的问题，需要考虑区内和区外市场如何协同，由谁作为市场中的交易主体，由何种方式决定跨区潮流等一系列问题。欧洲统一电力市场采用了两级协同架构，在日前、日内由EPEX等交易中心组织欧洲统一交易，以统一交易结果作为边界条件，各国TSO再组织实时平衡市场；EIM是区域内日前市场出清完成后、在日内进行的不平衡能量交易市场；CTS实际上是将跨区传输潮流的决定权交到市场成员（包含金融主体）的手中，利用金融投标机制激励市场成员去发现最优跨区潮流。3种区域融合机制的比较见表1。

无论选择何种技术路径，都需要破除区域间壁垒，推进区域市场间的政策协调，统一各市场交易标的，加强调度、交易机构间的合作。

除此之外，世界各国采用的不同的技术路径也面临着不同的难题。

在欧洲统一市场中，由于跨区交易早于区内交易，跨区交易中又存在集中拍卖和连续交易2种形式，如何在各种交易之间分配传输容量是一个难题。另外，跨区容量的计算方法也值得讨论。理论上，与ATC模型相比，潮流耦合模型能详细考虑区域内的电网拓扑和传输线的物理参数［80］，精细化的建模能提高社会福利［81］，但模型较为复杂、求解难度大。在推动价区重构的过程中，既需要尽量减少区内阻塞、增加经济效益，也要尊重各国政治诉求［82］。

美西EIM同样面临着跨区容量计算的问题。当前，由于跨区交易在日前出清后进行，暂时不存在传输容量分配的问题，但在向日前耦合扩展时也需面临这一挑战。另外，由于CAISO建立了金融输电权市场，跨区交易下如何分配阻塞收益也是需要解决的问题［28］。

相对于多区域融合的欧洲和美西EIM，CTS目前存在于2个ISO的联络线之间，跨区交易潮流相对简单，因此对传输容量的计算、分配都相对简单。但是，由于CTS是根据市场成员的投标价差以及预测的区域市场价差进行出清，为了增大出清结果的社会福利，一方面需要增加预测价差的精度，另一方面需要培育市场成员成熟投标的能力［26］。

中国对日以内时序的区域电力市场进行融合仍在探索之中。如何实现跨省跨区现货交易与省内现货市场的协调运作与高效运行，将是未来现货市场面临的关键问题之一。

4.2容量充裕性机制

由于可再生能源的引入会降低边际电价，发电机组容易面临成本回收困难的问题［83］，容量充裕性机制对激励机组投资、保证系统可靠性至关重要。

在建设容量充裕性机制时，首先应根据当前现货市场模式和运行情况，明确是否需要容量充裕性机制。美国电力市场专家Hogan认为，应当对容量充裕性机制采取谨慎态度，因为它们可能扭曲现货市场的价格信号［84］。当前，在建设容量充裕性机制之前，ACER首先要求各市场完成供求关系评估和机组利润评估［85］，论证引入机制的必要性。在中国，国家发展和改革委员会已经颁布了容量成本补偿测算的方法，并要求各试点进行全年8 760 h的仿真模拟，以评估机组在市场中的获利情况。

若确定要建设容量充裕性机制，需选择合适的技术路线。欧洲第4个清洁能源政策包（clean energy package）中，强调要以最小的成本解决容量充裕性问题［23］，各国可自行决定使用何种机制。几种容量机制之中，固定容量价格补偿能提供稳定激励，但价格未由市场化发现。战略备用方法能很好地应对紧急缺电情况，但需预留可观的额外容量。分散式容量义务方法让各用电主体自行完成容量义务，但无法形成统一的容量价格信号。稳定运作的容量市场成交量大，能传递有效的价格信号，为美国大多数全电量出清的ISO所采用，但也需要改革解决一些问题。

容量补偿机制在设计中，需解决几个关键问题。第一，正确衡量间歇性电源和能量有限型资源容量价值，当前市场主要依照历史数据开展近似计算，忽略了新投建资源与旧有资源的差异性。第二，正确确定电力市场的容量需求。目前市场组织者主要基于对未来负荷的预测确定容量需求曲线，其准确性难以保证。第三，需设计合适的结算机制，激励资源在市场运行时可靠地提供容量支撑。第四，需正确核定机组的容量成本和收入缺额，确定合适的补偿标准等市场参数并动态调整。

4.3新主体参与市场

新型市场主体，包括分布式电源、产消者、储能、电动汽车等，能为市场提供新的灵活性来源［86］。在新型市场主体成为报价者之后，原先的市场边界条件将变为市场的可控资源，这将扩大资源优化配置的空间。

在引入新型主体参与市场时，应当设计合适的参与模式。例如美国FERC颁布的841法案赋予了储能参与批发市场的权利，但其要求储能满足100 kW的最低容量要求［36］，因此只适用于较大的储能装置。对于小规模储能，它们可与分布式资源聚合商签订协议，聚合后间接参与市场。中国目前还处于推动用户参与现货市场的阶段，大规模的工商业用户可直接在市场中申报，或通过售电公司代理参与市场交易。

作为现货市场的延伸，配电网侧市场也需加强竞争性，帮助新型主体更好地参与市场。目前，即使在零售市场较为发达的美国，配电网侧的竞争也很有限，仅有少数州建立了零售市场竞争机制［87］。只有在多个售电公司或聚合商参与竞争后，用户、分布式资源才具有选择权，现货市场的价格才能被传递到配电网侧，从而更好地激励新型市场主体参与市场交易。

将新型主体引入市场时，应当考虑其特殊的物理特性。例如，储能、分布式资源聚合商与电网之间的功率流是双向的，它们既不是发电资源，也不是充电资源，因此需要定义一种出力范围涵盖正负区间的新主体，帮助其参与市场。另外，储能作为一种能量有限型资源，它在参与容量市场时的容量价值不应仅由最大放电功率决定，而要结合最大容量、最长持续放电时间等因素综合确定。

4.4市场运营水平提升

市场运营水平的提高将有利于提升系统的可靠性、灵活性和经济性，尤其有助于消纳具有波动性和不确定性的可再生能源［88］。

美国特别注重现货市场运营的精细化，交易、调度一体的ISO具有很强的推动能力。这方面也是中国现货市场中的一个重要关注点。

辅助服务市场的完善是提高运营水平的重要方面。目前，美国各ISO基本采用主辅联合出清的模式，也设计了不同响应速度的调频、备用、FRP。但是，仍需要保持对辅助服务市场的跟踪，分析产品是否能达到设计初衷、标的是否合理、价格信号是否有效，并通过修正出清模型和结算模型解决发现的问题。例如，美国加州发现可再生能源弃置风险后，即将上备用修正为上、下2个方向的备用产品。

由于能量市场的出清将生成机组出力计划、负荷用电计划和价格信号，出清模型的改进对于市场也有着重要作用。一方面，改进出清模型对计算软件提出了更高的要求，因为增加出清细粒度、预见度都会引入更多的变量和约束，但日前出清需要在较短的时间内完成。另一方面，在修正传输容量上限等模型参数时，需要合理的物理模型和测量准确的环境温度来确定合适参数，在增加经济性的同时不损害系统可靠性。