0引言

自1990年英國(guó)推進(jìn)電力工業(yè)改革以來(lái)［1］，電力市場(chǎng)建設(shè)已在全世界走過(guò)30多年歷程。與傳統(tǒng)的垂直一體化體系相比，市場(chǎng)化有利于破除壟斷造成的低效率，賦予電能一般化的商品屬性，并通過(guò)形成科學(xué)的價(jià)格信號(hào)引導(dǎo)資源優(yōu)化配置。目前，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)建立了電力市場(chǎng)［2-5］，其中極其關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)是在短時(shí)序上建立了與電力系統(tǒng)運(yùn)行緊密結(jié)合的市場(chǎng)組織形式，即：現(xiàn)貨市場(chǎng)。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)貨市場(chǎng)以日為市場(chǎng)組織的時(shí)間周期，采用集中出清的交易形式，產(chǎn)生面向日內(nèi)不同時(shí)段的分時(shí)價(jià)格信號(hào)，并形成滿(mǎn)足安全約束、可實(shí)際達(dá)執(zhí)行的電力調(diào)度計(jì)劃指令［6］。

然而，近年來(lái)隨著電力市場(chǎng)范圍的不斷擴(kuò)展、交易主體數(shù)量的激增與類(lèi)型的多元化，以及可再生能源、交直流混聯(lián)電網(wǎng)等新要素接入帶來(lái)的電力系統(tǒng)形態(tài)變化，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)在適應(yīng)性與有效性方面面臨著許多新的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)，世界各國(guó)都不約而同地推進(jìn)了現(xiàn)貨市場(chǎng)的機(jī)制變革。事實(shí)上，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)目前還沒(méi)有理論上的“理想模型”，一直呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)發(fā)展與修正的過(guò)程。其中，歐洲和美國(guó)的實(shí)踐最有代表性，具體舉措包括擴(kuò)大電力市場(chǎng)范圍、推動(dòng)市場(chǎng)運(yùn)行精細(xì)化、建設(shè)容量充裕性機(jī)制、引入新主體參與市場(chǎng)等。

中國(guó)自2015年《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》（9號(hào)文）［7］發(fā)布以來(lái)，其電力市場(chǎng)化改革已進(jìn)入以現(xiàn)貨市場(chǎng)為代表的“深水區(qū)”。2017年9月以來(lái)，啟動(dòng)了以廣東、浙江、山東為代表的8個(gè)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)，歷經(jīng)3年多的探索，各試點(diǎn)選擇了相應(yīng)的市場(chǎng)模式、報(bào)價(jià)規(guī)則、出清模型、價(jià)格機(jī)制等，完成了市場(chǎng)的初步建設(shè)，目前均已實(shí)現(xiàn)了月度以上的長(zhǎng)周期結(jié)算試運(yùn)行。

與世界上其他國(guó)家相比較，中國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)面臨著更復(fù)雜的局面與更艱巨的挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在2個(gè)方面。一方面中國(guó)在現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)初期即面臨國(guó)外成熟市場(chǎng)當(dāng)前面臨的新問(wèn)題，需要用較短的時(shí)間走完國(guó)外10年以上走完的路，挑戰(zhàn)多、周期短，對(duì)市場(chǎng)建設(shè)的路徑規(guī)劃提出了更高的要求；另一方面，中國(guó)在體制機(jī)制上的特殊性，需要實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、市場(chǎng)的“雙軌并行”，以及需考慮地區(qū)間、用戶(hù)間、電源間復(fù)雜的交叉補(bǔ)貼等問(wèn)題。

在這個(gè)關(guān)鍵的市場(chǎng)建設(shè)時(shí)點(diǎn)上，本文結(jié)合國(guó)外、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)建設(shè)的進(jìn)展，對(duì)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)所面臨的新形勢(shì)、新挑戰(zhàn)進(jìn)行展望分析，總結(jié)市場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題和前進(jìn)方向，并嘗試對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)建設(shè)提出建議。

1歐洲電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)展

歐洲電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)展核心在于實(shí)現(xiàn)更大市場(chǎng)范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置，建立歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)國(guó)家電力市場(chǎng)的耦合和大范圍的能量互濟(jì)。為此，歐洲在市場(chǎng)協(xié)調(diào)、交易耦合、市場(chǎng)分區(qū)等方面進(jìn)行了有效的探索。另外，歐洲還在積極探索容量充裕性機(jī)制和配電網(wǎng)側(cè)主體參與市場(chǎng)的機(jī)制，以應(yīng)對(duì)高比例可再生能源的挑戰(zhàn)。

截至2019年，歐洲已實(shí)現(xiàn)26個(gè)國(guó)家日前市場(chǎng)耦合［8］和22個(gè)國(guó)家日內(nèi)市場(chǎng)耦合［9］，日前跨區(qū)交易電量約為450 TW·h［10］，日內(nèi)跨區(qū)交易電量約為26 TW·h［11］。與此同時(shí)，歐洲可再生能源裝機(jī)容量達(dá)到574 GW，占總裝機(jī)容量比例約為50%，發(fā)電量達(dá)到1.3 PW·h，超過(guò)總發(fā)電量的1/3［12］。

1.1歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)的建設(shè)

歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)由中長(zhǎng)期交易和現(xiàn)貨市場(chǎng)構(gòu)成，其中現(xiàn)貨市場(chǎng)是歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)的核心環(huán)節(jié)，它又分為日前市場(chǎng)和日內(nèi)市場(chǎng)［13］。日前市場(chǎng)采用統(tǒng)一出清的方式，在潮流上可完成跨區(qū)傳輸，在定價(jià)上可實(shí)現(xiàn)跨價(jià)區(qū)耦合。日前市場(chǎng)的統(tǒng)一出清模型內(nèi)嵌了跨區(qū)輸電權(quán)的隱式拍賣(mài)，實(shí)現(xiàn)了能量和輸電權(quán)的聯(lián)合優(yōu)化，通過(guò)將跨區(qū)容量分配給社會(huì)福利最大的交易來(lái)增進(jìn)市場(chǎng)效率［14］。日內(nèi)市場(chǎng)的成交量較小，建設(shè)初期主要采用“連續(xù)撮合、先到先得”的交易方式。實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)不屬于統(tǒng)一市場(chǎng)的環(huán)節(jié)，在各國(guó)范圍內(nèi)獨(dú)立組織。

在運(yùn)營(yíng)管理上，歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)由歐洲能源監(jiān)管者聯(lián)盟（European union agency for thecooperation of energy regulators，ACER）監(jiān)管［15］，由歐洲輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟（European network oftransmission system operators for electricity，ENTSO-E）進(jìn)行市場(chǎng)運(yùn)行和電網(wǎng)調(diào)度上的協(xié)同［16］，由歐洲電力交易中心（European power exchange，EPEX）等交易機(jī)構(gòu)完成日前和日內(nèi)市場(chǎng)的出清［8-9］，由各國(guó)輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（transmission system operator，TSO）負(fù)責(zé)組織實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)和電網(wǎng)調(diào)度。

在統(tǒng)一市場(chǎng)出清計(jì)算方面，歐洲統(tǒng)一市場(chǎng)中的中西歐區(qū)域（Central-Western Europe，CWE）開(kāi)始用潮流耦合模型（flow-based model）取代可用傳輸容量（available transfer capacity，ATC模型，并計(jì)劃于2021年推進(jìn)到整個(gè)歐洲大陸核心區(qū)域［17］和北歐區(qū)域［18］。新模型能夠更精細(xì)地考慮區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的物理參數(shù)，提高資源優(yōu)化配置的效率。為了確保跨區(qū)交易成交量，ENTSO-E要求各國(guó)至少將物理最大跨區(qū)傳輸容量的70%用作跨區(qū)交易，其余30%用作備用容量與區(qū)內(nèi)電力交易等［19］。

在分區(qū)定價(jià)模式方面，以往除了北歐、意大利之外，其他國(guó)家和地區(qū)大多以國(guó)家行政邊界為價(jià)區(qū)［20］，這會(huì)帶來(lái)2個(gè)方面的問(wèn)題。一方面，價(jià)區(qū)面積過(guò)大，無(wú)法反映區(qū)域之內(nèi)的電能空間價(jià)值差異，降低了資源優(yōu)化配置效率；另一方面，價(jià)格分區(qū)與電網(wǎng)拓?fù)洳灰恢拢鐓^(qū)交易后區(qū)內(nèi)阻塞多，需要實(shí)時(shí)再平衡，增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)。目前，歐洲市場(chǎng)正在推進(jìn)價(jià)區(qū)的拆分，并根據(jù)長(zhǎng)期的電網(wǎng)阻塞情況來(lái)重新劃定價(jià)區(qū)，以提升經(jīng)濟(jì)效率［21］在2018年，德國(guó)-奧地利價(jià)區(qū)已經(jīng)被拆為2個(gè)價(jià)區(qū)，面積較大的瑞典被拆分為4個(gè)價(jià)區(qū)［22］。當(dāng)前，歐洲共有39個(gè)價(jià)區(qū)，2019年的日前市場(chǎng)價(jià)格從37.7歐元/（MW·h）到63.8歐元/（MW·h）不等，各價(jià)區(qū)的示意圖如圖1所示［11］。需要說(shuō)明的是，圖1中僅給出數(shù)值，單位均是歐元/（MW·h）。

1.2計(jì)容量充裕性機(jī)制的設(shè)計(jì)

容量充裕性機(jī)制指，在能量支付以外，根據(jù)機(jī)組的可用容量給予發(fā)電機(jī)組額外支付。它作為現(xiàn)貨市場(chǎng)的重要配套，在歐洲得到了格外關(guān)注。2019年，歐洲市場(chǎng)內(nèi)的容量費(fèi)用為39億歐元，在愛(ài)爾蘭，單位電量的容量費(fèi)用高達(dá)日前市場(chǎng)能量?jī)r(jià)格的24.0%，在英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)這一比例分別為9.0%、8.8%、5.0%［11］。

歐洲各國(guó)在容量充裕性機(jī)制上有不同的思路［23］。英國(guó)、意大利等建設(shè)了集中式容量市場(chǎng)，由容量拍賣(mài)確定容量補(bǔ)償?shù)膯挝粌r(jià)格；西班牙、希臘等則采用了固定價(jià)格的容量補(bǔ)償；德國(guó)、瑞典等采用了戰(zhàn)略備用方法，即在市場(chǎng)化機(jī)組之外保留一部分機(jī)組（一般為老舊待退役機(jī)組），給予其部分容量支付，保證在電力稀缺狀態(tài)下的容量可用性；法國(guó)則將容量義務(wù)分散式地分配給各用電主體，要求其通過(guò)購(gòu)買(mǎi)或自建完成容量義務(wù)；荷蘭、羅馬尼亞等國(guó)家尚未采用容量充裕性機(jī)制。各國(guó)采用的容量充裕性機(jī)制如圖2所示［11］。

1.3配電網(wǎng)側(cè)資源參與市場(chǎng)的推動(dòng)方式

電力系統(tǒng)的發(fā)展使配電網(wǎng)側(cè)資源參與市場(chǎng)的需求進(jìn)一步放大。一方面，智能電表和自動(dòng)終端裝置的應(yīng)用使用戶(hù)側(cè)擁有了靈活響應(yīng)價(jià)格的能力；另一方面，高比例分布式資源（包含分布式光伏、儲(chǔ)能等）使用戶(hù)從單純的消費(fèi)者轉(zhuǎn)為產(chǎn)消者，可以與電網(wǎng)雙向互動(dòng)。推動(dòng)配電網(wǎng)側(cè)資源參與市場(chǎng)，能充分挖掘它們的響應(yīng)潛力，幫助平抑可再生能源的波動(dòng)性。

歐洲電力市場(chǎng)主要通過(guò)3個(gè)方面的改革，幫助用戶(hù)更好地參與市場(chǎng)［24］。第一，完善信息披露制度，積極發(fā)布市場(chǎng)數(shù)據(jù)，減少信息不對(duì)稱(chēng)；第二，加強(qiáng)零售市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，引入動(dòng)態(tài)價(jià)格機(jī)制，賦予用戶(hù)自由選擇售電公司和聚合商的權(quán)利；第三，加強(qiáng)用戶(hù)數(shù)據(jù)的保護(hù)，減少用戶(hù)對(duì)隱私泄露的擔(dān)憂(yōu)。此外，歐洲還出臺(tái)相關(guān)政策，產(chǎn)消者自用電量不用支付網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)和系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)，這激勵(lì)產(chǎn)消者安裝分布式資源，并通過(guò)自發(fā)自用減少電費(fèi)。

2美國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

美國(guó)電力市場(chǎng)的發(fā)展核心在于推動(dòng)現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)行精細(xì)化，以提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性。為此，美國(guó)在市場(chǎng)規(guī)則、交易模型、新品種定義、新主體準(zhǔn)入等方面做了大量工作。此外，美國(guó)還嘗試在州與州之間、區(qū)域與區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)跨市場(chǎng)的協(xié)同運(yùn)行，并改良容量市場(chǎng)機(jī)制。

美國(guó)的市場(chǎng)由交易-調(diào)度一體化的獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（independent system operator，ISO）組織通過(guò)求解機(jī)組組合和經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題得到市場(chǎng)出清結(jié)果。目前，美國(guó)一共有7個(gè)區(qū)域電力市場(chǎng)，覆蓋美國(guó)30多個(gè)州。

2.1市場(chǎng)精細(xì)化運(yùn)行的推動(dòng)

美國(guó)原有的現(xiàn)貨市場(chǎng)出清模型難以適應(yīng)復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，因此，各ISO推進(jìn)市場(chǎng)的精細(xì)化運(yùn)行，主要體現(xiàn)在4個(gè)方面：一是引入稀缺定價(jià)；二是改良原有輔助服務(wù)產(chǎn)品；三是提升出清的細(xì)粒度和預(yù)見(jiàn)性；四是建立動(dòng)態(tài)的傳輸容量上限。

1）稀缺定價(jià)能在系統(tǒng)備用裕度緊張時(shí)生成合適的價(jià)格。美國(guó)大部分ISO采用能量-備用聯(lián)合出清的市場(chǎng)機(jī)制，因而能量?jī)r(jià)格、備用價(jià)格也互相耦合。在過(guò)去，ISO確定一個(gè)剛性的備用需求，在電力系統(tǒng)備用裕度充足時(shí)，備用不具備稀缺性，備用價(jià)格較低，但在電力系統(tǒng)備用緊張時(shí)，備用價(jià)格會(huì)飆升，帶動(dòng)能量?jī)r(jià)格飆升。為了在稀缺狀態(tài)下形成合適的價(jià)格，得克薩斯州電力可靠性委員會(huì)（electricreliability council of Texas，ERCOT）［25］、中西部獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（Midwest independent system operator，MISO）［26］、賓夕法尼亞-新澤西-馬里蘭州互聯(lián)（Pennsylvania-New Jersey-Maryland Interconnection，PJM）［27］等ISO設(shè)計(jì)了備用需求曲線(xiàn)（operatingreserve demand curve，ORDC），根據(jù)系統(tǒng)失負(fù)荷價(jià)值生成彈性備用需求曲線(xiàn)。

2）改進(jìn)輔助服務(wù)產(chǎn)品能更好地保障電網(wǎng)運(yùn)行安全，精細(xì)化地衡量市場(chǎng)成員提供的安全服務(wù)。美國(guó)輔助服務(wù)面臨的挑戰(zhàn)包括：需要從系統(tǒng)采購(gòu)過(guò)渡到分區(qū)采購(gòu)，并進(jìn)一步完善輔助服務(wù)標(biāo)的物的定價(jià)機(jī)制。目前，各ISO正推進(jìn)變革，以期進(jìn)一步完善輔助服務(wù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。例如，加利福尼亞州（簡(jiǎn)稱(chēng)加州）正計(jì)劃推動(dòng)靈活性爬坡產(chǎn)品（flexible ramping product，F(xiàn)RP）的分區(qū)采購(gòu)，在保證全系統(tǒng)爬坡能力之外，確保局部地區(qū)不會(huì)因?yàn)檩旊娮枞榔履芰Σ蛔悖?8］。此外，加州還計(jì)劃將日前市場(chǎng)上原有的單向備用修正為上下2個(gè)方向的備用，既防范失負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)，也防范可再生能源棄置的風(fēng)險(xiǎn)［28］。

3）出清細(xì)粒度和預(yù)見(jiàn)度的提升能增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。在原先的美國(guó)ISO市場(chǎng)中，日前市場(chǎng)以1 h為最小細(xì)粒度、24 h為最大預(yù)見(jiàn)度進(jìn)行出清。由于可再生能源波動(dòng)較大，過(guò)于寬泛的日前市場(chǎng)細(xì)粒度可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)爬坡不足的問(wèn)題，而以每日為預(yù)見(jiàn)度可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)多日層面的火電開(kāi)機(jī)和儲(chǔ)能運(yùn)行優(yōu)化。因此，加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（California independent system operator，CAISO）、MISO等市場(chǎng)在考慮將最小細(xì)粒度降為15 min，以每日96個(gè)點(diǎn)進(jìn)行日前市場(chǎng)出清［26，28］。另外，部分ISO在考慮突破日前市場(chǎng)24 h的時(shí)間限制，在出清時(shí)考慮多日層面的優(yōu)化，如MISO引入的“向前看（look-ahead dispatch）”機(jī)組組合策略［26］。

4）動(dòng)態(tài)傳輸容量的建立能充分挖掘現(xiàn)有傳輸線(xiàn)資源的潛力，減少阻塞。美國(guó)大部分ISO輸電線(xiàn)路容量有限，阻塞較為嚴(yán)重。傳統(tǒng)做法中一般將傳輸容量參數(shù)設(shè)定為固定值。但是，不同的環(huán)境溫度之下，傳輸線(xiàn)散熱速率不同，可以承受的最大傳輸功率也不同。此外，由于傳輸線(xiàn)的溫升需要時(shí)間，短期容量上限與長(zhǎng)期容量上限也不同。為此，MISO引入了動(dòng)態(tài)傳輸線(xiàn)容量機(jī)制［29］。該機(jī)制首先考慮環(huán)境溫度對(duì)傳輸線(xiàn)容量的影響，根據(jù)環(huán)境溫度修正傳輸線(xiàn)的容量。另外，考慮到傳輸線(xiàn)功率可短暫過(guò)載而不突破熱穩(wěn)定極限，在緊急狀態(tài)下可修改傳輸線(xiàn)的最大傳輸功率。根據(jù)MISO測(cè)算，動(dòng)態(tài)傳輸線(xiàn)容量機(jī)制在2019年減少了4 800萬(wàn)美元的阻塞成本［26］。

2.2跨區(qū)市場(chǎng)的構(gòu)建

與歐洲一樣，美國(guó)也面臨著在更大范圍內(nèi)配置電力資源的挑戰(zhàn)。目前，美國(guó)跨區(qū)市場(chǎng)的構(gòu)建主要有2種思路：能量不平衡市場(chǎng)（energy imbalancemarket，EIM）模式和協(xié)調(diào)交易機(jī)制（coordinatedtransaction scheduling，CTS）。前者是多區(qū)域市場(chǎng)之間的日內(nèi)協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制，平衡區(qū)的資源可在EIM市場(chǎng)中買(mǎi)入或賣(mài)出不平衡電量；后者則是利用市場(chǎng)成員的逐利特性，要求其提交跨區(qū)輸電投標(biāo)，以市場(chǎng)出清的方式確定區(qū)域間的功率流向。

1）能量不平衡市場(chǎng)建立

為了促進(jìn)可再生能源消納，自2014年始建立了美西EIM，CAISO與周?chē)形词袌?chǎng)化的調(diào)度平衡區(qū)一同在日內(nèi)時(shí)序上實(shí)現(xiàn)了多區(qū)域電力市場(chǎng)的市場(chǎng)化融合與協(xié)同運(yùn)行，通過(guò)大范圍的能量互濟(jì)，增加可再生能源消納，減少各區(qū)域的備用成本。2019年，EIM頂峰時(shí)期為CAISO提供了2 GW的區(qū)外電力，約占加州尖峰負(fù)荷的5%［30］。截至2019年，CAISO估計(jì)EIM一共帶來(lái)了8.61億美元的經(jīng)濟(jì)效益［31］。

近年來(lái)，EIM參與者不斷增加，由成立之初的2個(gè)初步擴(kuò)展到現(xiàn)在的11個(gè)，計(jì)劃到2022年底擴(kuò)展到22個(gè)［32］。另外，CAISO正在計(jì)劃將EIM擴(kuò)展到日前［28］，實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的機(jī)組組合尋優(yōu)，幫助各平衡區(qū)節(jié)省更多成本。

2）交易機(jī)制的協(xié)調(diào)

MISO和PJM之間的CTS建立于2017年10月［33］。市場(chǎng)成員提交CTS投標(biāo)，表示該成員愿意在兩市場(chǎng)價(jià)格差大于閾值時(shí)，從傳輸斷面一側(cè)的市場(chǎng)購(gòu)電而向另一側(cè)的市場(chǎng)售電。在出清時(shí)，ISO首先預(yù)測(cè)各自的出清價(jià)格，若CTS中的投標(biāo)價(jià)格小于兩市場(chǎng)出清價(jià)格之差，跨區(qū)交易將得到出清，出清的結(jié)果將作為區(qū)域內(nèi)日前市場(chǎng)的邊界條件。在結(jié)算時(shí)，CTS投標(biāo)者按照實(shí)際的斷面價(jià)格差獲得支付［34］。目前，CTS的交易規(guī)模較小，2018年前10個(gè)月PJM和MISO之間成交的CTS投標(biāo)不足300 MW·h［35］。此外，PJM和紐約獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（New York independent system operator，NYISO）、新英格蘭獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（independent systemoperator of New England，ISO-NE）、MISO和西南電力市場(chǎng)（Southwest power pool，SPP）之間也建立了CTS。

2.3新型主體參與市場(chǎng)的引入

美國(guó)充分認(rèn)識(shí)到了儲(chǔ)能、分布式資源等新型資源與電網(wǎng)互動(dòng)的潛力。在2018年和2020年，美國(guó)能源監(jiān)管委員會(huì)（Federal Energy RegulationCommission，F(xiàn)ERC）先后發(fā)布841號(hào)命令［36］和2222號(hào)命令［37］，要求各ISO制定儲(chǔ)能和分布式資源聚合商參與市場(chǎng)的規(guī)則。

近年來(lái)，儲(chǔ)能（不包含抽水蓄能）在美國(guó)的裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)［31］。過(guò)去，在儲(chǔ)能規(guī)模不大時(shí)，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商或可再生能源發(fā)電商，將通過(guò)支付一定的租金獲得儲(chǔ)能的運(yùn)營(yíng)權(quán)［38］，但它們使用儲(chǔ)能只基于自身需要，可能會(huì)有閑置時(shí)間，無(wú)法更加充分地利用。為此，F(xiàn)ERC發(fā)布了841法案，尋求利用現(xiàn)貨市場(chǎng)配置儲(chǔ)能資源，達(dá)成更高的效率［36］。法案要求各ISO修改它們的市場(chǎng)規(guī)則和電價(jià)規(guī)則，確保儲(chǔ)能擁有和其他主體一樣的地位，同時(shí)市場(chǎng)的交易模型要充分考慮儲(chǔ)能的物理特征。

分布式資源聚合商能將大量資源聚合在一起與主網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng)。但過(guò)去的市場(chǎng)沒(méi)有定義聚合商這一市場(chǎng)主體，沒(méi)有考慮它們與電網(wǎng)之間潛在的雙向功率流，聚合商只能以負(fù)荷或者發(fā)電商的身份參與市場(chǎng)。2020年9月，F(xiàn)ERC發(fā)布2222號(hào)命令，要求推進(jìn)分布式資源聚合商參與現(xiàn)貨市場(chǎng)［37］。在改革完成后，分布式資源的聚合商將和其他市場(chǎng)成員一樣，參與市場(chǎng)投標(biāo)，并按節(jié)點(diǎn)電價(jià)結(jié)算交易的能量。

2.4改進(jìn)容量市場(chǎng)機(jī)制

除ERCOT以外，目前美國(guó)其他ISO都已建立了容量市場(chǎng)，且規(guī)?？捎^，如PJM在2019年的容量市場(chǎng)支付達(dá)到55億美元，相當(dāng)于能量費(fèi)用的35%［39］。

近年來(lái)，在容量市場(chǎng)結(jié)算方面，各ISO開(kāi)始引入“按表現(xiàn)付費(fèi)”的機(jī)制，激勵(lì)市場(chǎng)主體提高容量的可靠性。如PJM和ISO-NE分別從2020年和2021年開(kāi)始對(duì)機(jī)組的容量表現(xiàn)進(jìn)行考核［40-41］，MISO和SPP也在討論類(lèi)似的舉措［26，42］。市場(chǎng)將考察各機(jī)組在系統(tǒng)電能稀缺狀態(tài)下實(shí)際的容量支撐，核定機(jī)組的表現(xiàn)并確定“表現(xiàn)支付”，它可能為正也可能為負(fù)，實(shí)際上在機(jī)組之間建立了一個(gè)轉(zhuǎn)移支付制度。

為了解決燃料問(wèn)題造成的充裕性不足，PJM、ISO-NE等高比例氣電市場(chǎng)也制定了相關(guān)舉措，以增強(qiáng)供氣安全性。例如，ISO-NE給予保持較高天然氣存儲(chǔ)的電廠一定的補(bǔ)償，并和大液化天然氣公司簽約以增強(qiáng)區(qū)域電廠的供氣穩(wěn)定性［43］。PJM則關(guān)注電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)絡(luò)的耦合，將氣網(wǎng)也納入ISO的監(jiān)控體系中，并且制定了氣網(wǎng)故障時(shí)的緊急備案［44］。

3中國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)展和挑戰(zhàn)

2017年，中國(guó)提出在南方（從廣東起步）、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅8個(gè)試點(diǎn)地區(qū)建設(shè)現(xiàn)貨市場(chǎng)。各試點(diǎn)現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)合自身特點(diǎn)，從無(wú)到有實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)貨市場(chǎng)的機(jī)制構(gòu)建，已經(jīng)陸續(xù)完成了月度以上的結(jié)算試運(yùn)營(yíng)。然而，建設(shè)過(guò)程中也暴露出一系列問(wèn)題，面臨一系列挑戰(zhàn)，亟待創(chuàng)新解決方案、深化市場(chǎng)改革。

3.1計(jì)劃-市場(chǎng)雙軌制

通過(guò)降低接入電壓和用電電量的要求，各試點(diǎn)不斷擴(kuò)大市場(chǎng)電量交易規(guī)模［45-46］。與此同時(shí)，依舊有相當(dāng)規(guī)模的非市場(chǎng)電量需要遵循計(jì)劃體系下的優(yōu)先發(fā)電和優(yōu)先購(gòu)電計(jì)劃，即發(fā)電側(cè)按照固定的上網(wǎng)電價(jià)發(fā)電，用戶(hù)側(cè)按照固定的目錄電價(jià)用電。這導(dǎo)致了2個(gè)方面的問(wèn)題。一方面，優(yōu)發(fā)優(yōu)購(gòu)的準(zhǔn)入與發(fā)用電量爭(zhēng)議較大，在市場(chǎng)成員之間形成了不公平的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；另一方面，由于優(yōu)發(fā)優(yōu)購(gòu)電量在數(shù)量上的不對(duì)等，結(jié)算賬目不平衡，容易形成不平衡資金，不利于市場(chǎng)的有序運(yùn)行，也干擾了輸配電價(jià)的有效核定。文獻(xiàn)［47］指出應(yīng)當(dāng)直面計(jì)劃電與市場(chǎng)電長(zhǎng)期共存現(xiàn)實(shí)情況。文獻(xiàn)［48］以福建電力市場(chǎng)為背景，研究了優(yōu)發(fā)優(yōu)購(gòu)電量的確定方法。文獻(xiàn)［49］進(jìn)一步研究將計(jì)劃電量分解為電力曲線(xiàn)的原則。文獻(xiàn)［50］研究了不平衡費(fèi)用在市場(chǎng)成員內(nèi)的分?jǐn)倷C(jī)制。

3.2中長(zhǎng)期與現(xiàn)貨的銜接機(jī)制

大多數(shù)試點(diǎn)現(xiàn)貨市場(chǎng)采用了全電量?jī)?yōu)化的模式，中長(zhǎng)期合約通過(guò)財(cái)務(wù)合同（financial binding）的方式與現(xiàn)貨市場(chǎng)銜接，具有金融結(jié)算意義，而不需物理執(zhí)行［51］。

但是，目前仍然缺乏可充分體現(xiàn)各方意愿與市場(chǎng)運(yùn)行需求的中長(zhǎng)期交易曲線(xiàn)分解方法。目前各現(xiàn)貨試點(diǎn)正在嘗試采用自行申報(bào)或按典型曲線(xiàn)分解等方法，然而用戶(hù)或代理的售電公司在分解時(shí)往往缺乏對(duì)自身歷史用電數(shù)據(jù)的了解，預(yù)測(cè)偏差較大；典型曲線(xiàn)的確定也存在著模板不一、公信力不足等爭(zhēng)議。針對(duì)中長(zhǎng)期電量分解的問(wèn)題，文獻(xiàn)［52］嘗試基于負(fù)荷、可再生能源出力，得到標(biāo)準(zhǔn)化的金融交割參考曲線(xiàn)。文獻(xiàn)［53］在合約分解時(shí)額外考慮市場(chǎng)力的抑制，而文獻(xiàn)［54］則提出了中長(zhǎng)期差價(jià)合同在現(xiàn)貨市場(chǎng)中的結(jié)算方法。

3.3跨省跨區(qū)資源優(yōu)化配置

中國(guó)建立了北京、廣州2個(gè)電力交易中心，協(xié)調(diào)跨省跨區(qū)交易。2019年，北京交易中心組織省間交易電量493.1 TW·h［55］，廣州交易中心組織省間交易電量32.6 TW·h［56］。目前跨省跨區(qū)交易大多以年度、月度為主，僅有小規(guī)模的增量現(xiàn)貨交易。對(duì)待外送/外受電量，大部分試點(diǎn)將其作為現(xiàn)貨市場(chǎng)出清的邊界條件。

由于可再生能源具有波動(dòng)性和不確定性，目前亟待引入市場(chǎng)機(jī)制推動(dòng)日以?xún)?nèi)短時(shí)序的跨省跨區(qū)交易，通過(guò)推動(dòng)更大區(qū)域內(nèi)的能源資源優(yōu)化配置，幫助消納可再生能源增發(fā)電量。文獻(xiàn)［47］將全國(guó)統(tǒng)一市場(chǎng)建設(shè)視為中國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)下一個(gè)階段的重要任務(wù)。文獻(xiàn)［57］總結(jié)了歐洲統(tǒng)一市場(chǎng)對(duì)中國(guó)的啟示，另外文獻(xiàn)［12］在模式選擇、文獻(xiàn)［58］在品種設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)［59］在出清模型等方面研究了統(tǒng)一市場(chǎng)的技術(shù)路線(xiàn)。

3.4節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)與容量充裕性機(jī)制

在價(jià)格機(jī)制上，多個(gè)試點(diǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)計(jì)算，并以節(jié)點(diǎn)或區(qū)域邊際電價(jià)向發(fā)電側(cè)結(jié)算，用戶(hù)側(cè)則大多采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)加權(quán)平均形成系統(tǒng)電價(jià)的方式進(jìn)行結(jié)算。但是，節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)只反映邊際煤耗成本，無(wú)法體現(xiàn)發(fā)電資源的容量?jī)r(jià)值，如廣東日前出清均價(jià)僅為0.193元/（kW·h）［60］。若現(xiàn)貨價(jià)格持續(xù)低迷且進(jìn)一步影響中長(zhǎng)期價(jià)格，發(fā)電機(jī)組將面臨投資成本回收困難的問(wèn)題。

為此，各試點(diǎn)開(kāi)始了容量充裕性機(jī)制的探索性工作。山東、廣東已經(jīng)發(fā)布了各自的容量補(bǔ)償管理辦法［61-62］，主要思路是：根據(jù)各機(jī)組的有效容量給予合理補(bǔ)償，補(bǔ)償價(jià)格由政府根據(jù)市場(chǎng)運(yùn)行情況動(dòng)態(tài)調(diào)整，費(fèi)用在用戶(hù)和售電公司間進(jìn)行分?jǐn)?。但目前為止仍有許多技術(shù)問(wèn)題仍懸而未決，例如資源準(zhǔn)入［63］、費(fèi)用分?jǐn)?、價(jià)格確定［64］等問(wèn)題。

3.5新型參與主體的納入

在參與主體上，各個(gè)試點(diǎn)均實(shí)現(xiàn)了發(fā)電側(cè)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，但是在準(zhǔn)入的發(fā)電主體及其類(lèi)型上略有差異，部分試點(diǎn)的現(xiàn)貨競(jìng)價(jià)只面向燃煤電廠，部分試點(diǎn)則已經(jīng)將可再生能源等主體納入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)［65］；廣東、浙江、山東、山西等省嘗試引入用戶(hù)側(cè)參與［66-67］，目前多以“報(bào)量不報(bào)價(jià)”的方式參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

但是，新型資源的市場(chǎng)參與度仍然不足。當(dāng)前大部分現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)中，用戶(hù)側(cè)暫不參與市場(chǎng)交易，或者采用報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式參與［68］，原則上只能作為價(jià)格接受者，無(wú)法反映自身的價(jià)格承受能力。此外，大多數(shù)試點(diǎn)省份沒(méi)有建立面向儲(chǔ)能、分布式資源聚合商等第三方主體單獨(dú)參與的市場(chǎng)機(jī)制，這限制了市場(chǎng)資源優(yōu)化配置的空間。文獻(xiàn)［47］提出在未來(lái)要建設(shè)適應(yīng)新型主體靈活參與、成本回報(bào)合理的電力市場(chǎng)機(jī)制。文獻(xiàn)［69］綜述了世界各國(guó)為利用分布式資源和需求側(cè)響應(yīng)所做出的舉措及其對(duì)中國(guó)的啟示。文獻(xiàn)［70］研究了分布式資源聚合商參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的場(chǎng)景。

3.6清潔能源消納機(jī)制

目前，大部分試點(diǎn)將清潔能源電量作為現(xiàn)貨市場(chǎng)出清優(yōu)化的邊界條件直接消納。隨著清潔能源占比的提升，在其出力高峰期現(xiàn)貨競(jìng)價(jià)的空間將被大大壓縮，市場(chǎng)邊際電價(jià)跌至0［71］。為此，在清潔能源占比較高的部分試點(diǎn)中，已經(jīng)嘗試引入清潔能源參與現(xiàn)貨市場(chǎng)報(bào)價(jià)［65］。

但是，現(xiàn)貨市場(chǎng)出清未必能保障清潔能源消納。由于清潔能源廠商報(bào)價(jià)未必最低，梯級(jí)水電站之間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系等，以社會(huì)福利最大化（或發(fā)電成本最小化）為目標(biāo)、按報(bào)價(jià)出清的市場(chǎng)機(jī)制未必能保障清潔能源的最大化消納。為此，四川等試點(diǎn)正嘗試引入峰枯電力市場(chǎng)機(jī)制［65］，在枯水期對(duì)水電進(jìn)行直接調(diào)度以減少棄水。文獻(xiàn)［72］試圖從國(guó)外市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)中尋找消納可再生能源的有效政策，也有文獻(xiàn)探索修正出清模型的目標(biāo)函數(shù)以增加清潔能源消納［73］。

3.7輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制

隨著現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)逐漸完善，此前分散開(kāi)展的調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)正在被替換或整合。在輔助服務(wù)市場(chǎng)與能量市場(chǎng)的協(xié)調(diào)機(jī)制上，大部分試點(diǎn)采用的是獨(dú)立運(yùn)作、序貫開(kāi)展的方式［74］，只有浙江等少部分試點(diǎn)建立了主輔聯(lián)合出清機(jī)制［75］，實(shí)現(xiàn)了能量、備用、調(diào)頻的聯(lián)合優(yōu)化。另外，南方區(qū)域市場(chǎng)正在嘗試建設(shè)區(qū)域性的調(diào)頻市場(chǎng)［76］，以便在更大范圍內(nèi)配置輔助服務(wù)資源。

輔助服務(wù)市場(chǎng)采用與能量市場(chǎng)分開(kāi)組織、序貫出清的方式，所形成的結(jié)果可能會(huì)在運(yùn)行上不可行或經(jīng)濟(jì)效率不高；另外，輔助服務(wù)市場(chǎng)產(chǎn)生的費(fèi)用，主要還是沿用原有的機(jī)制，在發(fā)電側(cè)以零和的方式分?jǐn)偅?7-78］，亟待建立“誰(shuí)受益、誰(shuí)承擔(dān)”的成本分?jǐn)倷C(jī)制，將相關(guān)成本有效傳導(dǎo)到用戶(hù)側(cè)。為此，文獻(xiàn)［74］提出了適用于中國(guó)市場(chǎng)的能量、調(diào)頻聯(lián)合出清市場(chǎng)機(jī)制。文獻(xiàn)［79］研究了國(guó)外輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)倷C(jī)制對(duì)中國(guó)的啟示。

4現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題

盡管歐洲、美國(guó)、中國(guó)的市場(chǎng)模式略有不同、建設(shè)的基礎(chǔ)不同，但都面臨著相似的問(wèn)題，尤其是擴(kuò)大電力市場(chǎng)邊界、推進(jìn)多區(qū)域市場(chǎng)協(xié)同、引入新主體參與市場(chǎng)，以及消納高比例可再生能源等問(wèn)題，這些都將對(duì)現(xiàn)貨市場(chǎng)的不斷建設(shè)完善提出了新要求。

4.1區(qū)域市場(chǎng)融合

在發(fā)展高比例可再生能源的背景下，區(qū)域市場(chǎng)可通過(guò)融合擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)電力互濟(jì)，以減少備用需求，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性［58］。

區(qū)域市場(chǎng)融合涉及技術(shù)路徑選擇的問(wèn)題，需要考慮區(qū)內(nèi)和區(qū)外市場(chǎng)如何協(xié)同，由誰(shuí)作為市場(chǎng)中的交易主體，由何種方式?jīng)Q定跨區(qū)潮流等一系列問(wèn)題。歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)采用了兩級(jí)協(xié)同架構(gòu)，在日前、日內(nèi)由EPEX等交易中心組織歐洲統(tǒng)一交易，以統(tǒng)一交易結(jié)果作為邊界條件，各國(guó)TSO再組織實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)；EIM是區(qū)域內(nèi)日前市場(chǎng)出清完成后、在日內(nèi)進(jìn)行的不平衡能量交易市場(chǎng)；CTS實(shí)際上是將跨區(qū)傳輸潮流的決定權(quán)交到市場(chǎng)成員（包含金融主體）的手中，利用金融投標(biāo)機(jī)制激勵(lì)市場(chǎng)成員去發(fā)現(xiàn)最優(yōu)跨區(qū)潮流。3種區(qū)域融合機(jī)制的比較見(jiàn)表1。

無(wú)論選擇何種技術(shù)路徑，都需要破除區(qū)域間壁壘，推進(jìn)區(qū)域市場(chǎng)間的政策協(xié)調(diào)，統(tǒng)一各市場(chǎng)交易標(biāo)的，加強(qiáng)調(diào)度、交易機(jī)構(gòu)間的合作。

除此之外，世界各國(guó)采用的不同的技術(shù)路徑也面臨著不同的難題。

在歐洲統(tǒng)一市場(chǎng)中，由于跨區(qū)交易早于區(qū)內(nèi)交易，跨區(qū)交易中又存在集中拍賣(mài)和連續(xù)交易2種形式，如何在各種交易之間分配傳輸容量是一個(gè)難題。另外，跨區(qū)容量的計(jì)算方法也值得討論。理論上，與ATC模型相比，潮流耦合模型能詳細(xì)考慮區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)拓?fù)浜蛡鬏斁€(xiàn)的物理參數(shù)［80］，精細(xì)化的建模能提高社會(huì)福利［81］，但模型較為復(fù)雜、求解難度大。在推動(dòng)價(jià)區(qū)重構(gòu)的過(guò)程中，既需要盡量減少區(qū)內(nèi)阻塞、增加經(jīng)濟(jì)效益，也要尊重各國(guó)政治訴求［82］。

美西EIM同樣面臨著跨區(qū)容量計(jì)算的問(wèn)題。當(dāng)前，由于跨區(qū)交易在日前出清后進(jìn)行，暫時(shí)不存在傳輸容量分配的問(wèn)題，但在向日前耦合擴(kuò)展時(shí)也需面臨這一挑戰(zhàn)。另外，由于CAISO建立了金融輸電權(quán)市場(chǎng)，跨區(qū)交易下如何分配阻塞收益也是需要解決的問(wèn)題［28］。

相對(duì)于多區(qū)域融合的歐洲和美西EIM，CTS目前存在于2個(gè)ISO的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)之間，跨區(qū)交易潮流相對(duì)簡(jiǎn)單，因此對(duì)傳輸容量的計(jì)算、分配都相對(duì)簡(jiǎn)單。但是，由于CTS是根據(jù)市場(chǎng)成員的投標(biāo)價(jià)差以及預(yù)測(cè)的區(qū)域市場(chǎng)價(jià)差進(jìn)行出清，為了增大出清結(jié)果的社會(huì)福利，一方面需要增加預(yù)測(cè)價(jià)差的精度，另一方面需要培育市場(chǎng)成員成熟投標(biāo)的能力［26］。

中國(guó)對(duì)日以?xún)?nèi)時(shí)序的區(qū)域電力市場(chǎng)進(jìn)行融合仍在探索之中。如何實(shí)現(xiàn)跨省跨區(qū)現(xiàn)貨交易與省內(nèi)現(xiàn)貨市場(chǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作與高效運(yùn)行，將是未來(lái)現(xiàn)貨市場(chǎng)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

4.2容量充裕性機(jī)制

由于可再生能源的引入會(huì)降低邊際電價(jià)，發(fā)電機(jī)組容易面臨成本回收困難的問(wèn)題［83］，容量充裕性機(jī)制對(duì)激勵(lì)機(jī)組投資、保證系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要。

在建設(shè)容量充裕性機(jī)制時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)貨市場(chǎng)模式和運(yùn)行情況，明確是否需要容量充裕性機(jī)制。美國(guó)電力市場(chǎng)專(zhuān)家Hogan認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)對(duì)容量充裕性機(jī)制采取謹(jǐn)慎態(tài)度，因?yàn)樗鼈兛赡芘でF(xiàn)貨市場(chǎng)的價(jià)格信號(hào)［84］。當(dāng)前，在建設(shè)容量充裕性機(jī)制之前，ACER首先要求各市場(chǎng)完成供求關(guān)系評(píng)估和機(jī)組利潤(rùn)評(píng)估［85］，論證引入機(jī)制的必要性。在中國(guó)，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)已經(jīng)頒布了容量成本補(bǔ)償測(cè)算的方法，并要求各試點(diǎn)進(jìn)行全年8 760 h的仿真模擬，以評(píng)估機(jī)組在市場(chǎng)中的獲利情況。

若確定要建設(shè)容量充裕性機(jī)制，需選擇合適的技術(shù)路線(xiàn)。歐洲第4個(gè)清潔能源政策包（clean energy package）中，強(qiáng)調(diào)要以最小的成本解決容量充裕性問(wèn)題［23］，各國(guó)可自行決定使用何種機(jī)制。幾種容量機(jī)制之中，固定容量?jī)r(jià)格補(bǔ)償能提供穩(wěn)定激勵(lì)，但價(jià)格未由市場(chǎng)化發(fā)現(xiàn)。戰(zhàn)略備用方法能很好地應(yīng)對(duì)緊急缺電情況，但需預(yù)留可觀的額外容量。分散式容量義務(wù)方法讓各用電主體自行完成容量義務(wù)，但無(wú)法形成統(tǒng)一的容量?jī)r(jià)格信號(hào)。穩(wěn)定運(yùn)作的容量市場(chǎng)成交量大，能傳遞有效的價(jià)格信號(hào)，為美國(guó)大多數(shù)全電量出清的ISO所采用，但也需要改革解決一些問(wèn)題。

容量補(bǔ)償機(jī)制在設(shè)計(jì)中，需解決幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。第一，正確衡量間歇性電源和能量有限型資源容量?jī)r(jià)值，當(dāng)前市場(chǎng)主要依照歷史數(shù)據(jù)開(kāi)展近似計(jì)算，忽略了新投建資源與舊有資源的差異性。第二，正確確定電力市場(chǎng)的容量需求。目前市場(chǎng)組織者主要基于對(duì)未來(lái)負(fù)荷的預(yù)測(cè)確定容量需求曲線(xiàn)，其準(zhǔn)確性難以保證。第三，需設(shè)計(jì)合適的結(jié)算機(jī)制，激勵(lì)資源在市場(chǎng)運(yùn)行時(shí)可靠地提供容量支撐。第四，需正確核定機(jī)組的容量成本和收入缺額，確定合適的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)等市場(chǎng)參數(shù)并動(dòng)態(tài)調(diào)整。

4.3新主體參與市場(chǎng)

新型市場(chǎng)主體，包括分布式電源、產(chǎn)消者、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)等，能為市場(chǎng)提供新的靈活性來(lái)源［86］。在新型市場(chǎng)主體成為報(bào)價(jià)者之后，原先的市場(chǎng)邊界條件將變?yōu)槭袌?chǎng)的可控資源，這將擴(kuò)大資源優(yōu)化配置的空間。

在引入新型主體參與市場(chǎng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)合適的參與模式。例如美國(guó)FERC頒布的841法案賦予了儲(chǔ)能參與批發(fā)市場(chǎng)的權(quán)利，但其要求儲(chǔ)能滿(mǎn)足100 kW的最低容量要求［36］，因此只適用于較大的儲(chǔ)能裝置。對(duì)于小規(guī)模儲(chǔ)能，它們可與分布式資源聚合商簽訂協(xié)議，聚合后間接參與市場(chǎng)。中國(guó)目前還處于推動(dòng)用戶(hù)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)的階段，大規(guī)模的工商業(yè)用戶(hù)可直接在市場(chǎng)中申報(bào)，或通過(guò)售電公司代理參與市場(chǎng)交易。

作為現(xiàn)貨市場(chǎng)的延伸，配電網(wǎng)側(cè)市場(chǎng)也需加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)性，幫助新型主體更好地參與市場(chǎng)。目前，即使在零售市場(chǎng)較為發(fā)達(dá)的美國(guó)，配電網(wǎng)側(cè)的競(jìng)爭(zhēng)也很有限，僅有少數(shù)州建立了零售市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制［87］。只有在多個(gè)售電公司或聚合商參與競(jìng)爭(zhēng)后，用戶(hù)、分布式資源才具有選擇權(quán)，現(xiàn)貨市場(chǎng)的價(jià)格才能被傳遞到配電網(wǎng)側(cè)，從而更好地激勵(lì)新型市場(chǎng)主體參與市場(chǎng)交易。

將新型主體引入市場(chǎng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮其特殊的物理特性。例如，儲(chǔ)能、分布式資源聚合商與電網(wǎng)之間的功率流是雙向的，它們既不是發(fā)電資源，也不是充電資源，因此需要定義一種出力范圍涵蓋正負(fù)區(qū)間的新主體，幫助其參與市場(chǎng)。另外，儲(chǔ)能作為一種能量有限型資源，它在參與容量市場(chǎng)時(shí)的容量?jī)r(jià)值不應(yīng)僅由最大放電功率決定，而要結(jié)合最大容量、最長(zhǎng)持續(xù)放電時(shí)間等因素綜合確定。

4.4市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)水平提升

市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)水平的提高將有利于提升系統(tǒng)的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性，尤其有助于消納具有波動(dòng)性和不確定性的可再生能源［88］。

美國(guó)特別注重現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的精細(xì)化，交易、調(diào)度一體的ISO具有很強(qiáng)的推動(dòng)能力。這方面也是中國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)中的一個(gè)重要關(guān)注點(diǎn)。

輔助服務(wù)市場(chǎng)的完善是提高運(yùn)營(yíng)水平的重要方面。目前，美國(guó)各ISO基本采用主輔聯(lián)合出清的模式，也設(shè)計(jì)了不同響應(yīng)速度的調(diào)頻、備用、FRP。但是，仍需要保持對(duì)輔助服務(wù)市場(chǎng)的跟蹤，分析產(chǎn)品是否能達(dá)到設(shè)計(jì)初衷、標(biāo)的是否合理、價(jià)格信號(hào)是否有效，并通過(guò)修正出清模型和結(jié)算模型解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。例如，美國(guó)加州發(fā)現(xiàn)可再生能源棄置風(fēng)險(xiǎn)后，即將上備用修正為上、下2個(gè)方向的備用產(chǎn)品。

由于能量市場(chǎng)的出清將生成機(jī)組出力計(jì)劃、負(fù)荷用電計(jì)劃和價(jià)格信號(hào)，出清模型的改進(jìn)對(duì)于市場(chǎng)也有著重要作用。一方面，改進(jìn)出清模型對(duì)計(jì)算軟件提出了更高的要求，因?yàn)樵黾映銮寮?xì)粒度、預(yù)見(jiàn)度都會(huì)引入更多的變量和約束，但日前出清需要在較短的時(shí)間內(nèi)完成。另一方面，在修正傳輸容量上限等模型參數(shù)時(shí)，需要合理的物理模型和測(cè)量準(zhǔn)確的環(huán)境溫度來(lái)確定合適參數(shù)，在增加經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)不損害系統(tǒng)可靠性。

5未來(lái)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)方向的建議

結(jié)合歐美市場(chǎng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、最新進(jìn)展和中國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，提出以下建議。

第一，在電力體制頂層構(gòu)建上，建議電能資源的配置應(yīng)主要通過(guò)市場(chǎng)的方式完成，逐步擴(kuò)大市場(chǎng)化電量規(guī)模，壓縮非必要的計(jì)劃電量。對(duì)于居民用電等需要保留的計(jì)劃電量，應(yīng)建立公平、透明的機(jī)制分?jǐn)傊涟l(fā)電側(cè)。交叉補(bǔ)貼應(yīng)由“暗補(bǔ)”變?yōu)椤懊餮a(bǔ)”，在輸配電價(jià)中予以體現(xiàn)，還原市場(chǎng)本身的競(jìng)爭(zhēng)性。過(guò)渡時(shí)期針對(duì)不平衡資金，應(yīng)按照權(quán)責(zé)對(duì)等的原則設(shè)計(jì)合適的疏導(dǎo)方式。

第二，在多時(shí)序市場(chǎng)體系銜接環(huán)節(jié)，培育各方將中長(zhǎng)期電量分解到電力曲線(xiàn)的能力。市場(chǎng)需要引導(dǎo)各主體樹(shù)立電能的分時(shí)價(jià)值意識(shí)，提供歷史發(fā)電曲線(xiàn)和用電曲線(xiàn)數(shù)據(jù)，鼓勵(lì)各主體評(píng)估自身的發(fā)電能力或用電特性，明確電力曲線(xiàn)。另外，也提供按標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)分解電量的選項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)由交易中心基于事先明確的規(guī)則、根據(jù)當(dāng)日的預(yù)測(cè)負(fù)荷和新能源出力等因素確定。

第三，在擴(kuò)展現(xiàn)貨市場(chǎng)邊界方面，建議在逐步提高市場(chǎng)化交易規(guī)模的基礎(chǔ)上，建成覆蓋更大市場(chǎng)范圍、兼容完整交易時(shí)序、交易品種靈活、市場(chǎng)機(jī)制完善、市場(chǎng)體系健全的全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)。當(dāng)前，可重點(diǎn)推進(jìn)跨地區(qū)電力現(xiàn)貨交易，統(tǒng)一融合地區(qū)能量、輔助服務(wù)的交易標(biāo)的，研究跨區(qū)容量建模方法和價(jià)區(qū)劃分原則，構(gòu)建跨省跨區(qū)聯(lián)合的市場(chǎng)出清模型，在具備條件的地區(qū)，開(kāi)展區(qū)域日前市場(chǎng)的一體化出清。

第四，在現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制方面，關(guān)注邊際能量電價(jià)機(jī)制下機(jī)組的收入水平，必要時(shí)考慮引入容量支付。首先，應(yīng)綜合考慮機(jī)組在各類(lèi)市場(chǎng)和計(jì)劃渠道獲取的總收益，計(jì)算其固定成本回收潛力，評(píng)估引入容量充裕性機(jī)制的必要性。若需建設(shè)容量充裕性機(jī)制，可從固定容量補(bǔ)償起步，基于對(duì)發(fā)電機(jī)組成本和收入的評(píng)估，設(shè)置單位容量補(bǔ)償價(jià)格，在市場(chǎng)中還可對(duì)機(jī)組實(shí)際的容量支撐價(jià)值進(jìn)行考核。在運(yùn)行成熟后，可嘗試建設(shè)容量市場(chǎng)，以市場(chǎng)化機(jī)制決定容量補(bǔ)償價(jià)格。

第五，在現(xiàn)貨市場(chǎng)參與主體方面，積極引入用戶(hù)等新型資源參與市場(chǎng)，創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)性的市場(chǎng)環(huán)境，并考慮其特殊物理特性。批發(fā)市場(chǎng)側(cè)，首先要建立雙側(cè)報(bào)價(jià)報(bào)量機(jī)制，充分挖掘用戶(hù)側(cè)的價(jià)格響應(yīng)潛力。此外，還需要在市場(chǎng)建模中考慮儲(chǔ)能等主體的特殊物理特性，如雙向功率流、能量有限性等。在零售市場(chǎng)側(cè)，針對(duì)小規(guī)模資源無(wú)法集中參與市場(chǎng)的問(wèn)題，培育競(jìng)爭(zhēng)性的聚合商和售電公司，賦予用戶(hù)選擇權(quán)，并積極探索開(kāi)展面向分布式主體的配電網(wǎng)側(cè)市場(chǎng)交易。

第六，在現(xiàn)貨市場(chǎng)出清模型方面，妥善協(xié)調(diào)市場(chǎng)出清目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)性與低碳性，以較小的市場(chǎng)干預(yù)達(dá)成可再生能源消納。若市場(chǎng)中出現(xiàn)可再生能源棄能，可以采用將清潔能源棄能作為罰函數(shù)納入出清模型的目標(biāo)函數(shù)等方式予以解決。必要時(shí)還可將棄置電量部分設(shè)置為價(jià)格接受者，按照強(qiáng)制消納的方式安排調(diào)度計(jì)劃，并事后給予合理的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。市場(chǎng)運(yùn)行平穩(wěn)后，可以考慮提高出清模型的細(xì)粒度和預(yù)見(jiàn)性，在計(jì)算能力允許的情況下增加出清效率，同時(shí)，不斷修正節(jié)點(diǎn)電價(jià)計(jì)算機(jī)制，使價(jià)格信號(hào)能充分反映系統(tǒng)復(fù)雜的運(yùn)行情況。

第七，在與現(xiàn)貨市場(chǎng)配套的輔助服務(wù)機(jī)制方面，不斷完善其市場(chǎng)標(biāo)的、出清機(jī)制、價(jià)格機(jī)制。結(jié)合電力系統(tǒng)可靠性、靈活性的需求，確定輔助服務(wù)產(chǎn)品的分類(lèi)、分區(qū)需求，設(shè)計(jì)合適的輔助服務(wù)產(chǎn)品，根據(jù)實(shí)際需要定義爬坡、慣性等新的輔助服務(wù)品種?，F(xiàn)貨市場(chǎng)還需建立主輔聯(lián)合出清的基本框架，在此框架之下探索能量、備用、調(diào)頻等多種輔助服務(wù)交易的耦合方式。

6結(jié)語(yǔ)

電力市場(chǎng)的建設(shè)是一個(gè)不斷發(fā)展、不斷完善的過(guò)程。為應(yīng)對(duì)電力市場(chǎng)的范圍擴(kuò)展、多元主體的參與、可再生能源并網(wǎng)等挑戰(zhàn)，歐洲和美國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)近年來(lái)推進(jìn)了多種舉措。中國(guó)作為“后發(fā)”市場(chǎng)，在建設(shè)中既面臨著國(guó)外成熟市場(chǎng)的共性問(wèn)題，也面臨著過(guò)渡期由于特有的體制機(jī)制、不成熟的市場(chǎng)體系所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

本文為此開(kāi)展了廣泛的調(diào)研分析，在此基礎(chǔ)上將其總結(jié)為區(qū)域市場(chǎng)融合、容量充裕性機(jī)制、新主體參與市場(chǎng)、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)水平提升四大類(lèi)關(guān)鍵問(wèn)題，并探討了其技術(shù)難點(diǎn)。結(jié)合國(guó)外市場(chǎng)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和中國(guó)自身國(guó)情，本文就中國(guó)的電力體制、市場(chǎng)體系、現(xiàn)貨市場(chǎng)范圍擴(kuò)展、價(jià)格機(jī)制、參與主體、出清模型、輔助服務(wù)機(jī)制等方面展開(kāi)討論，并提出了相關(guān)建議。通過(guò)對(duì)相關(guān)問(wèn)題的定位與分析，有利于更好地認(rèn)識(shí)中國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)的現(xiàn)實(shí)情境，理清建設(shè)思路。希望本文的研究成果，能夠?yàn)橹袊?guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)發(fā)展提供有益的借鑒。