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電力已發(fā)展成為最重要的能源來源之一。2020年，全球電力總需求為23.23萬億千瓦時(shí)，占最終能源消費(fèi)總量的20%，發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳占全球與能源相關(guān)的二氧化碳排放總量的40%，是此類排放的最大單一行業(yè)來源。到2050年，隨著目前依賴化石燃料的行業(yè)實(shí)現(xiàn)電氣化，預(yù)計(jì)電力需求將增加一倍以上，達(dá)到60萬億千瓦時(shí)。鑒于既定的全球氣候變化目標(biāo)，電力行業(yè)脫碳是2050年全球?qū)崿F(xiàn)凈零排放的關(guān)鍵。在國際能源署測算的2050年凈零排放情景中，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的電力行業(yè)排放總體上將在本世紀(jì)30年代實(shí)現(xiàn)凈零，新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體則將在2040年左右實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

預(yù)計(jì)可再生能源發(fā)電量的增長將對電力行業(yè)脫碳作出最大貢獻(xiàn)。到2030年，可再生能源發(fā)電量將增加近兩倍，到2050年將增長8倍——這主要由光伏和風(fēng)能等可再生能源的大量部署所驅(qū)動(dòng)。其他低碳發(fā)電（如核能、氫能）和靈活性技術(shù)（如儲(chǔ)能和需求響應(yīng)）也將在實(shí)現(xiàn)凈零排放的道路上發(fā)揮主導(dǎo)作用。

電力市場是

行業(yè)去碳化的核心

目前，全球約50%的電力來自市場化的電力系統(tǒng)，一旦中國的電力市場完全成熟，這一比例將增加至約76%。因此，需要在中短期內(nèi)加速對依賴電力市場的系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模脫碳，以最大限度地降低運(yùn)營成本，并在不同程度上吸引投資。市場力量可以支持電力行業(yè)脫碳，但必須是在實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)相關(guān)政策的引導(dǎo)和補(bǔ)充有效條件之下，包括有效的投資框架、碳定價(jià)和其他脫碳舉措。

與任何其他市場一樣，只有所有參與者都對其行為產(chǎn)生的所有成本和收益負(fù)責(zé)，才能實(shí)現(xiàn)社會(huì)最優(yōu)均衡。市場通過釋放價(jià)格信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)（或抑制），指導(dǎo)市場參與者進(jìn)行決策。在脫碳的大背景下，這種價(jià)格信號(hào)還沒有被調(diào)整到最優(yōu)狀態(tài)。在世界上現(xiàn)有的大多數(shù)電力系統(tǒng)中，無論是由電力市場協(xié)調(diào)還是由垂直整合的公用事業(yè)公司協(xié)調(diào)，因二氧化碳排放而產(chǎn)生的外部效應(yīng)并沒有完全被計(jì)入電力行業(yè)成本。這造成了價(jià)格信號(hào)的嚴(yán)重扭曲，使得投資和運(yùn)營碳密集型技術(shù)的利潤超出了應(yīng)有水平，而且沒有正確體現(xiàn)低碳技術(shù)的價(jià)值。

市場設(shè)計(jì)要能夠適應(yīng)

不斷變化的外部環(huán)境

在過去的幾十年里，電力市場化作為一種機(jī)制，確保按照需求高效調(diào)度電力資源，并使市場參與者從系統(tǒng)運(yùn)行和投資的競爭中獲益。自從1982年智利建立了第一個(gè)開放的電力市場以來，電力市場的設(shè)計(jì)不斷發(fā)展和成熟。但這并不意味著電力市場的設(shè)計(jì)已經(jīng)趨于完美，也不意味著任何系統(tǒng)解決方案本質(zhì)上可以一勞永逸。政策的不斷更新、技術(shù)的不斷迭代要求市場的設(shè)計(jì)要與時(shí)俱進(jìn)。在電力行業(yè)中短期加速脫碳的背景下，這一點(diǎn)尤為重要。

隨著電力系統(tǒng)從以化石燃料為主過渡到擁有更高比例的可再生能源，確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行將需要因地制宜、因機(jī)制宜、因況制宜。必須利用所有可用技術(shù)來滿足系統(tǒng)靈活性、峰值容量、穩(wěn)定性等基本服務(wù)的需求；反過來，過程中涉及到的各方主體及資源對電力系統(tǒng)的價(jià)值也將發(fā)生變化。例如，可再生能源可以提供大量清潔廉價(jià)的能源，但對穩(wěn)定容量的貢獻(xiàn)要小得多。相比之下，盡管儲(chǔ)能沒有直接提供能源，但有助于提高電力系統(tǒng)的靈活性和充足率。

短期批發(fā)市場設(shè)計(jì)是建立有效價(jià)格信號(hào)的第一步。批發(fā)市場使市場主體能夠在不同時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行能源交易。設(shè)計(jì)良好的短期批發(fā)市場對于發(fā)揮電力生產(chǎn)和消費(fèi)領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢、同時(shí)與行業(yè)協(xié)同支持加速脫碳至關(guān)重要。

建立有效的價(jià)格信號(hào)，可以激勵(lì)市場主體調(diào)整其決策，以符合系統(tǒng)需要。首要目標(biāo)是確保價(jià)格信號(hào)能夠真實(shí)反映市場狀況，并能夠激勵(lì)為電力系統(tǒng)提供價(jià)值的市場主體。對電力系統(tǒng)脫碳具有特殊價(jià)值的例子包括高峰需求時(shí)發(fā)電、降低碳排放和電力需求響應(yīng)。

在競爭性市場中嵌入脫碳工具。在脫碳技術(shù)中，風(fēng)能和光伏已經(jīng)成為最具成本競爭力的技術(shù)。然而，目前的電力市場和監(jiān)管未能成功刺激足夠的投資。為了加快低碳電力的部署，有必要通過成本反映負(fù)外部性，并引入與批發(fā)市場價(jià)格信號(hào)和其他政策工具兼容的額外脫碳機(jī)制，來縮小投資差距。為了正確有效地實(shí)施這些脫碳機(jī)制，市場設(shè)計(jì)需要通過長期價(jià)格信號(hào)平衡穩(wěn)定收益，同時(shí)鼓勵(lì)在日常電力系統(tǒng)運(yùn)行中進(jìn)行資源的高效集成。

未來幾年，隨著可再生能源在發(fā)電份額中的占比越來越高，引入市場化工具以確保對可調(diào)度低碳資產(chǎn)的充分投資至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，政策制定者將需要引入提高電力系統(tǒng)靈活性、充分性相關(guān)服務(wù)的激勵(lì)手段或機(jī)制，同時(shí)保持電力批發(fā)市場的效率。經(jīng)驗(yàn)表明，電力市場的設(shè)計(jì)改良有助于脫碳。為了實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)，如果所有政府均加強(qiáng)推進(jìn)其能源和氣候政策，電力市場可以作為一種有效途徑支持脫碳，特別是在與更廣泛的政策和法規(guī)組合協(xié)作時(shí)。

改變市場結(jié)構(gòu)

使分布式能源價(jià)值最大化

全球范圍內(nèi)分布式能源的多樣化和加速部署正在改變著電力系統(tǒng)。過去那種電源越來越集中、機(jī)組容量越來越大，幾乎沒有需求側(cè)控制的模式，已經(jīng)不能再支持現(xiàn)代電力系統(tǒng)的有效運(yùn)作。分布式系統(tǒng)能夠兼容很多更小規(guī)模、互相聯(lián)通的分布式資源，使終端設(shè)備和消費(fèi)者發(fā)揮更積極的作用。

在有效部署的前提下，分布式能源具有巨大潛力來支持可再生能源整合、增加電力系統(tǒng)彈性并減少電網(wǎng)升級。除了提供需求響應(yīng)外，一些分布式能源資產(chǎn)還可以提供靈活性電源、黑啟動(dòng)服務(wù)等輔助服務(wù)。但在當(dāng)前的市場結(jié)構(gòu)下，電力系統(tǒng)運(yùn)營商往往對分布式能源了解不足，其部署可能會(huì)產(chǎn)生問題并導(dǎo)致資產(chǎn)運(yùn)營商的低效行為，比如電氣化程度的提高會(huì)導(dǎo)致更高的峰值負(fù)荷和配電網(wǎng)的擁堵。

因此，強(qiáng)烈建議確保電力市場做好充分接入準(zhǔn)備，來使分布式能源物盡其用。數(shù)字化可以使系統(tǒng)運(yùn)營商更為直觀地了解分布式能源。數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施將促進(jìn)電價(jià)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，充分反映電力的時(shí)間、空間價(jià)值，并確保公平地重新分?jǐn)傠娋W(wǎng)成本，從而使分布式能源發(fā)揮最大效力。此外，政策制定者應(yīng)審查電力系統(tǒng)的接入方案和參與規(guī)則。最后，利益相關(guān)方，特別是輸電系統(tǒng)運(yùn)營商（TSOs）和配電系統(tǒng)運(yùn)營商（DSOs）之間的合作協(xié)議和上網(wǎng)運(yùn)行流程必須適應(yīng)分布式能源的接入，從輸電系統(tǒng)向配電系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。

市場設(shè)計(jì)必須認(rèn)識(shí)到

儲(chǔ)能的獨(dú)特作用

儲(chǔ)能技術(shù)成本的降低已經(jīng)使電力系統(tǒng)的各個(gè)板塊增大了儲(chǔ)能的接入規(guī)模。為了支持儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用，電力市場設(shè)計(jì)的改變必須考慮儲(chǔ)能的特殊作用和技術(shù)優(yōu)勢。儲(chǔ)能的獨(dú)特之處在于其能夠通過負(fù)載和發(fā)電，在廣泛的時(shí)間尺度上增大電力系統(tǒng)的靈活性。由于儲(chǔ)能無法獨(dú)立實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的脫碳，因此必須將其作為一攬子政策的一部分，來實(shí)現(xiàn)市場激勵(lì)機(jī)制和發(fā)電組合的脫碳發(fā)展。關(guān)系到儲(chǔ)能的稅收和上網(wǎng)電價(jià)政策也必須進(jìn)行調(diào)整，以確保其不會(huì)作為消費(fèi)者和生產(chǎn)者被重復(fù)收費(fèi)。最后，市場機(jī)制的設(shè)計(jì)必須從傳統(tǒng)技術(shù)的屬性演變?yōu)楸３旨夹g(shù)中立。

確保電力系統(tǒng)充裕度

需要額外措施

政策制定者有責(zé)任為電力系統(tǒng)設(shè)定理想的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，并確保有相關(guān)配套機(jī)制來滿足這一標(biāo)準(zhǔn)。如果沒有正確地評價(jià)所有的市場服務(wù)，電力批發(fā)市場可能無法為保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的主體提供充足的激勵(lì)措施。即使電力批發(fā)市場放寬了價(jià)格限制（如價(jià)格上限），如果需要采購的容量沒有得到合適的估值，就會(huì)出現(xiàn)資金缺口，甚至導(dǎo)致投資不足。

有三種政策工具可以幫助解決“缺錢”的問題：能源價(jià)格加成、容量支付和監(jiān)管采購。能源價(jià)格加成通過在容量短缺期間允許價(jià)格超過可變成本，將獲取容量儲(chǔ)備的成本嵌入批發(fā)市場。獎(jiǎng)勵(lì)在短缺時(shí)期對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有直接貢獻(xiàn)的容量，會(huì)刺激對該容量類型的投資。容量支付是由監(jiān)管機(jī)構(gòu)預(yù)先確定費(fèi)用并支付給容量供應(yīng)商，接受容量固定補(bǔ)償?shù)碾姀S可以繼續(xù)參與現(xiàn)貨市場。這些支付有效減少了能源市場緊張時(shí)可能出現(xiàn)的波動(dòng)。監(jiān)管采購，即公用事業(yè)公司被授權(quán)提前簽訂足夠的能源合同，以滿足一部分預(yù)測需求，也可以通過提供更長期的激勵(lì)，在支持系統(tǒng)充裕度方面發(fā)揮重要作用。

零售市場需要鼓勵(lì)

高效行為同時(shí)

保護(hù)消費(fèi)者

若想確保電力批發(fā)市場的利益?zhèn)鬟f給最終消費(fèi)者，運(yùn)轉(zhuǎn)良好的電力零售市場至關(guān)重要。鑒于大多數(shù)零售客戶在日常消費(fèi)中不愿直接與能源價(jià)格發(fā)生互動(dòng)，零售商在電力行業(yè)發(fā)揮著關(guān)鍵作用——代表客戶管理和分散風(fēng)險(xiǎn)。電力市場的新形勢正在改變零售商面臨的風(fēng)險(xiǎn)類型。近期發(fā)生的天然氣價(jià)格飆升（許多市場的電價(jià)由天然氣決定）、極端天氣事件等，都使消費(fèi)者和零售商面臨始料未及的高額電費(fèi)。

零售市場可以在降低電力系統(tǒng)成本的同時(shí)保護(hù)消費(fèi)者。如用戶側(cè)容量訂購法等創(chuàng)新電價(jià)機(jī)制，既可以保護(hù)作為消費(fèi)者的市場主體的利益，也能夠通過技術(shù)手段管理高峰時(shí)的用電需求。這些措施對客戶體驗(yàn)的影響微乎其微，比如電動(dòng)汽車的智能充電或家電的激活。而傾向于完全規(guī)避市場波動(dòng)影響的用戶，也應(yīng)能夠通過可靠的供應(yīng)商為相應(yīng)服務(wù)選擇固定費(fèi)率。

系統(tǒng)規(guī)劃是

電力市場的基礎(chǔ)

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型是清潔能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)既定的氣候目標(biāo)，電力系統(tǒng)將需要更大規(guī)模的電網(wǎng)，以及更多、更好地整合低碳資源（包括需求方的參與）。電力行業(yè)規(guī)劃提供了關(guān)于電力系統(tǒng)長期需求的信息，因此可以引導(dǎo)競爭性投資。因?yàn)橛兄诖_定對市場設(shè)計(jì)的必要改進(jìn)，這些規(guī)劃還支撐了相關(guān)政策的制訂。

電力系統(tǒng)規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要考慮到大量的系統(tǒng)不確定性；時(shí)間跨度越長，系統(tǒng)不確定性的數(shù)量和范圍往往越大。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)模式高度集中且技術(shù)性較強(qiáng)，而時(shí)下的新模式已經(jīng)發(fā)展到讓廣泛的利益相關(guān)者（早期或經(jīng)常）參與到未來系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

作為合作框架，綜合協(xié)調(diào)規(guī)劃匯集了電力行業(yè)和其他行業(yè)許多利益相關(guān)者的優(yōu)勢和信息。它有助于確保規(guī)劃的穩(wěn)健性和規(guī)則的長期穩(wěn)定性，從而支持電力系統(tǒng)脫碳。有效的綜合協(xié)調(diào)規(guī)劃的主要特征是：將電力系統(tǒng)作為一個(gè)整體考慮（包括與其他行業(yè)的整合），激勵(lì)有助于實(shí)現(xiàn)政策目標(biāo)的所有解決方案，保持透明度并讓利益相關(guān)方參與其中，應(yīng)對未來可能發(fā)生的廣泛風(fēng)險(xiǎn)及系統(tǒng)不確定性因素（如極端天氣等）。此外，應(yīng)該確立相關(guān)機(jī)制，確保規(guī)劃、政策制定和市場設(shè)計(jì)之間的正向反饋，以便實(shí)現(xiàn)逐步擴(kuò)大的脫碳目標(biāo)。

（本文編譯自IEA官方報(bào)告《Steering electricity markets towards a rapid decarbonisation》）

本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2022年10期，編譯者李天嬌系本刊記者

原標(biāo)題： 電力市場設(shè)計(jì)必須認(rèn)識(shí)到儲(chǔ)能的獨(dú)特作用