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图1 发电设备利用小时数与收益关系
Fig.1 Relationship between power generation equipment utilization hours and income
从图1中可以看出,发电设备由于能效不同,单位利用小时数的收益也不同。发电设备的收益可以表示为一个区间。当发电利用小时数低于h1时,发电设备亏损。当利用小时数高于h2时,发电设备盈利。
中国电力市场可以实行“电能量市场+容量市场”模式,既保证了电网的充裕度,也保证了发电商获得合理收益,并且尽量确保用户用电价格接近电能边际价格,容量市场覆盖固定成本,电能量市场覆盖发电厂变动成本。激励机制保证发电商有足够动力提高发电效率从而获得更大利润。
3 适应中国容量市场机制设计框架
3.1 容量市场需求曲线方案
市场建设初期需求曲线应以线性变化为基准,在后期电力数据充足且容量市场对价格的响应情况可以预估的情况下,逐步确定参考点,引导电力系统总发电容量向容量需求点靠拢。
前期需求曲线应采用线性递减变化设计,以收集发电侧价格响应情况数据,为设计容量需求参考点做准备。需求曲线对发电投资方起到指引作用,有助于电网发电容量规划的有序发展,如图2所示。
图2 容量市场需求曲线
Fig.2 Demand curve design in capacity auction market
3.2 容量市场组织形式及资金回收方式
发电企业会综合考虑发电的变动成本和固定成本。未来,容量市场的费用可以在电能量市场中拆分出来,将一定比例的发电固定成本由容量市场负责回收,变动成本由电能量市场回收,从而不会对用户侧价格产生过多影响。由于目前各省的电力市场都是以电能量市场为主,在容量市场实行的初期,可建立仅面向发电商的容量市场。发电商扣除费用和容量市场需求曲线可在容量市场拍卖前确定,发电商依此作为报价参考。
火电发电企业在电能量市场的收入为
式中:I为发电企业在电能量市场的收入;Ti为发电商i在电能量市场中的结算价格;Ei为发电商i发出的电量;σ1为发电企业偏差考核费用;a为发电商需要上缴的费用;n为发电商个数。
中标的火电发电企业需要上缴的容量市场费用C1为
在容量市场实施初期,可适当缩短容量市场拍卖周期。在容量市场实施的短期内,将国外三年的拍卖周期缩短为半年一拍卖或一季度一拍卖。该措施有助于让发电商尽快适应容量市场报价规则,保证容量市场资金规模控制在一定范围之内,确保容量市场建设的稳步推进。在市场和监管机构熟悉报价规则和市场情况之后,延长容量市场拍卖周期,保障全系统发电容量长期稳定。
3.3 容量市场定价原则方案
方案1为容量市场覆盖发电设备固定成本的100%,电能量市场覆盖发电设备变动成本及准许收益。发电设备利用小时数及收益情况如图3所示。从图3中可以看出,容量市场覆盖全部固定成本的情况下,发电商会通过电能量市场竞争获得发电设备上网发电量,从而获取相应利润。发电设备固定成本已由容量市场覆盖。发电商回收固定成本压力小,只要上网发电就可以获利。发电商可以在电能量市场报价中增加合理收益来获得发电资格,从而不用顾虑固定成本带来的成本回收问题。相较于单一电能量市场的价格收益,“容量市场+电能量市场”结合的市场机制可以促进发电商竞争,降低发电商的固定成本回收压力,促进发电厂提高经济效率。
图3 方案1的收入情况
Fig.3 Income of scheme 1
方案2为容量市场覆盖部分发电设备固定成本,电能量市场覆盖发电设备变动成本、剩余的固定成本及合理收益。本文以容量市场覆盖70%的发电设备固定成本,电能量市场覆盖发电设备变动成本及30%的固定成本为例。发电设备利用小时数及收益情况如图4所示。从图4中可以看出,在发电设备利用小时数高于合理利用小时数时,发电机组盈利。当发电设备利用小时数低于合理利用小时数时,发电机组亏损。方案2的机制可以促进发电设备尽量达到合理的利用小时数,从而实现发电设备收支平衡及获利。
图4 方案2的收入情况
Fig.4 Income of scheme 2
由于容量市场承担了发电设备部分市场风险,在容量市场下,发电商报价将以“变动成本+合理收益+发电设备单位发电量承担的容量基金”报价,此种报价更为直观。在引入容量市场后,发电市场获得的容量费用占固定成本比例越多,发电设备回收固定成本压力越小会使单位发电收益期望降低,从而加剧市场竞争。在充分市场竞争的情况下,发电商可以获得较为稳定的收益,用户获得合理的电费报价,有助于发电商与用户的良性互动。
3.4 设计方案对比
2种方案情况的收益情况比较如图5所示。本文所提方案与单一电能量市场的情况比较如表1所示。表1中:F为发电设备的固定成本;V为发电企业的变动成本。结合图5和表1可以看出:(1)方案2的发电设备有固定成本回收压力。该方案下单位发电量的期望收益上升时,收益区间将增大。在发电设备利用小时数大于一定值时,方案2的发电设备收益高于方案1的发电设备收益,从而导致用户用能价格稍高。(2)方案1可以减少固定成本回收压力,从而促进发电商按照边际成本报价,加剧市场竞争,有利于释放电力市场建设进程中的改革红利,降低用户用能成本。方案2可以促进发电商发电积极性,以更高的发电量获得更好收益。(3)方案1包含了发电设备的全部固定成本,可以有力保证所需发电容量的经营情况,故其对全系统发电容量有强力的保障。发电设备需在电能量市场竞争从而回收30%的固定成本,方案2对发电容量保障能力相对弱于方案1。
图5 2种方案情况的比较Fig.5 Comparison of two schemes
表1 3种方案比较Table 1 Comparison of three schemes
4 结语
良好的发电资源充裕程度对于电力市场建设和电力工业的安全可靠运营至关重要,本文介绍了3种典型的保证电力系统发电容量充裕性的解决办法。容量市场模式是目前较为符合中国现阶段电力市场运行现状的方法。本文提出了容量市场参与中国现行电力市场的过渡方式,可以帮助容量市场加速融入中国现行的电力市场体制并加快市场良性竞争。通过对不同容量市场设计方案场景的分析,引入容量市场降低发电商在电能量市场中回收固定成本的压力,促进发电商在电能量市场按边际成本报价,有利于市场的充分竞争,同时使用户获得更清晰、合理的用电价格。
作者介绍
孙启星(1993—),男,博士,从事电力改革中电力价格研究,E-mail:sunqixing@sgeri.sgcc.com.cn;
尤培培(1984—),女,通信作者,硕士,从事电价理论与方法、电力市场改革价格规则等研究,E-mail:youpeipei@sgeri.sgcc.com.cn.
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