低碳化电力市场论文

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1英国电力市场改革的动力

1．1英国的当前电力市场及相关政策

英国第3次电力市场改革是在已经运行的电力市场基础上的改进。目前英国电力市场总体是稳健、高效的，但是市场形势已有改变，气候变化成为未来最重要的影响因素，而当前的电力市场无法满足未来能源形势的变化，因此电力市场改革势在必行。英国电力市场可以分为如下几类。1）电能市场（发电厂、售电公司和大用户交易电能的场所）：其中，批发市场进行中、长期双边交易和现货交易；为了实施平衡电力供求，有30min的实时竞价市场，由独立调度实时安排平衡电力市场。发电厂之间的竞争是为了激励效率的提高和技术进步，降低成本及投资风险。目前，影响发电厂投资风险的因素有：技术水平、开发和建设风险、投资时机选择、经营风险、燃料价格风险、碳价格风险、电价格风险以及监管风险。2）输配电网络：英国国家电网公司下属的输电公司负责输电网的建设与发展，而配电网络运营商负责运营各自区域内的配电网。各输配电公司有义务发展和维持一个协调、高效和经济的输配电网络。值得一提的是英国电力市场已完全实现配售分开。3）零售市场（售电公司卖电给家庭和企业用户）。零售市场上，售电商之间的竞争和鼓励用户选择提高了售电商的服务质量，同时使政府压力变小且得到更高的税收收入。随着市场形势的改变，气候变化成为未来工作最重要的影响因素，政府鼓励推进可再生能源政策和脱碳目标陆续出现，主要激励措施和法规如下。1）欧盟排放交易系统：2005年开始，制定全欧洲的碳价格，推动各个方面的脱碳工作。2）可再生能源义务：2002年开始，对售电商要求增加一项提供一定比例的可再生能源电力或支付相应费用的义务。3）气候变化税：2001年开始，与政府签订气候变化协议的企业可减免该税的80％，可再生能源发电、发热厂免征该税。4）继续对发展碳捕捉和封存技术的电厂投资。5）对小规模发电实行固定电价制度：2010年4月开始鼓励5MW以下的可再生能源发电；政府鼓励社区拥有可再生能源计划。6）激励企业和公共部门以提高能源效益为目标的减排承诺能源效益计划，很快也将包括家庭和非住宅的绿色新政计划。政府也支持欧盟电力市场的进一步整合以增加供电可靠性并为用户提供低碳经济的电能。改革方案也将充分考虑欧盟市场一体化的趋势。

1．2电力市场改革的必要性及关键因素

目前，英国能源行业处于更新换代的关键时期，未来10年，大概有1／5的英国发电设施将被陆续关闭，其中包括大量的老旧核电站和造成严重污染的燃煤发电站。由于电站的关闭和电力基础设施的更换升级，在10年间英国需要1100亿英镑投资。同时由于电气化发展，预计未来的电力需求将大幅增长（到2050年电力需求预计增加30％到60％，峰荷时可能需要现有发电容量的2倍）。因此需要改革来吸引投资。在未来一段时间内，英国将增加很多低碳发电容量，它们一般装机成本较高，且要么间歇性强（风电），要么调度灵活性差（核电），因此在技术和经济性上会出现很多问题。低碳发电装置的这些特点意味着电力系统需要更多灵活的备用容量，满足各时刻的电力平衡。在目前的电力系统，投资信号还不足以强到能提供满足日趋严重的间歇性能源的备用容量。若不改革，备用容量在10年后会低于10％。英国已设定了2020年前在1990年基础上减排34％、在2050年前减排80％的目标。如果在现有市场设置和政府干预下，没有额外措施，到2020年电厂碳排放可减少20％，但这个下降速度不足以达到英国2050年的减排目标。因为英国40％的碳排放来自能源行业，所以为顺利完成减排目标英国必须向低碳电力转型，据政府估计，要达到减排目标，需要在2030年使电力生产完全脱碳。按照当前的市场条件，预测到2030年平均每户每年的电费开支将增加200英镑，每年大概为500英镑左右。最新的影响评估报告预计2016年到2030年相比现行政策，实行第3次电力改革后每户每年用电开支将减少38～53英镑。因此政府认为，只有改革才能确保长期安全、优质和价格适宜的低碳电力，同时电力市场改革可以使英国保持在投资低碳电力领域的领导地位。

2电力市场改革的预期效果

英国电力市场改革的目标是推动低碳电源发展、确保能源安全和抑制电价过快上涨，而这次改革预期会达到以下效果。1）推动英国经济发展英国电力市场改革吸引大量投资来重建电力设施，将刺激经济发展和改善就业形势。这是因为在电力改革中需要全国大量的专业人员来设计、规划、加工、建设和运行许多项目。2）帮助实现碳减排目标为实现法定碳减排目标（2020年前在1990年基础上减排34％、在2050年前减排80％的目标），电力工业在本世纪30年代必须减少碳排放。电力市场改革将激励各类低碳技术发展，使得低碳电力的比例提高。同时容量市场激励减少用电需求，同样有助于碳减排目标的实现。3）确保英国的电力供应安全英国电力市场曾经长期提供可靠的电力供应和合适的备用容量。但是DECC和OFGEM已经通过研究发现，如果继续下去而不改革，备用容量将会无法保证可靠的电力供应。建立容量市场，可以保证投资者的收益，使发电商提供合适可靠的备用容量。通过扶持各类低碳发电，电力改革将使电力供应多样化，这样会改善英国能源的安全性和减少对进口能源的依赖。4）维持电价在较低水平无论电力市场改革与否，家庭用电价格都会上涨。分析表明电力市场改革后家庭用电价格短期内会稍微上涨，但是到20年后家庭用电价格会比未经改革的用电价格要低。这是因为更多的低碳电力将会降低电力批发价格、提供更好的备用比例。

3英国第3次电力市场改革的主要内容

为达到上述预期效果，英国电力市场进行了基于差价合约的上网电价机制、容量市场机制、碳价格支持机制和碳排放标准等内容的改革。英国采取的改革措施各有其针对性，同时又相辅相成。根据措施的针对性，可将改革内容分为以下3个方面，其中基于差价合约的上网电价机制属于低碳发电与安全运行2个方面。1）低碳发电推动电源低碳化，主要采取以下3项措施。①基于差价合约的上网电价机制：为了促进对低碳发电的投资，实行针对低碳电源入网的基于差价合约的上网电价机制。②碳价格支持机制：为减少投资者的顾虑，保证碳的价格公正合理，激励投资者投资于低碳发电，设立碳交易价格下限。③碳排放标准：为了推动电源低碳化，限制高碳电源的发展，对新建机组建立碳排放性能标准。2）安全运行保证电力供应安全主要采取以下2项措施。①基于差价合约的上网电价机制：为了使得电力企业有发展电力和低碳电源的资金，实行针对低碳电源的上网电价和差价合约相结合的机制。在促进发电商大力发展低碳电力的同时可以确保电力供应充足。②容量市场机制：为了应对老电厂关闭和新建电厂的间歇性、随机性等问题，建立容量市场。3）政策制度要想确保电力改革的顺利进行，使电力改革达到设定的目标，需要与之配套的政策制度改革。已公布的4个主要改革措施如下。①资产监管：由监管机构提供承诺，设定价格上限，将与垄断相关的投资回收。②市场准入：为增加电力市场的流动性，确保独立的新能源电力公司能够获得长期合同，英国电力市场改革制订了电力购买协议。③利益冲突及应急处理：英国政府委任英国国家电网公司的调度中心来负责管理容量市场和差价合约。④过渡期处理：投资合约保证差价合约生效前的早期投资；可再生能源义务政策在过渡期仍然有效。下面介绍英国第3次电力市场改革主要内容。

3．1基于差价合约的上网电价

3．1．1上网电价

上网电价是由政府和低碳发电厂签订的长期合同确定的电价，可保证电价在未来15至20年不变，有3种主要形式。①奖金式上网电价：发电厂在批发市场卖出电后可以额外得到一笔固定奖金，西班牙电力市场使用此模式；②强制上网电价：发电厂在任何市场卖出电后都能得到一笔固定奖金，德国使用此模式；③基于差价合约的上网电价：这是一个双向的长期合同，保证发电厂可以在不同卖电价时得到固定的价格，荷兰采用这种模式（也称为“滑动溢价”），丹麦在海上风电上使用这种模式。1）成本效益讨论这种上网电价将有效保障低碳发电厂的效益，同时只要政府持续关注批发市场的边际成本，上网电价是可持久的。奖金式上网电价是最容易实现的。奖金式上网电价与碳价格结合后给低碳发电很好地价格支持，也直接激励了投资。它的优点是长期稳定地实现脱碳目标和可再生能源目标；其缺点是一旦投资过热，成本较高，电价相对过高。上网电价中成本效益最高的是强制上网电价和基于差价合约的上网电价，因为它们有相对较低的公共投资成本，也就降低了投资风险，从而减少了为增强低碳发电竞争力的财政压力。强制上网电价和基于差价合约的上网电价能吸引更多的投资群，尤其是小规模的独立发电厂商和公共机构投资方。基于差价合约的上网电价可以减轻超额奖励低碳发电的风险，与碳价格机制更有相容性。2）国家财政讨论短期内向低碳化过渡需要大量的投资支持，但是从中长期看，过渡期费用的性价比是很高的。因此低碳减排是未来政府能源工作上的重心。奖金式上网电价可预测且易于管理，而强制上网电价和基于差价合约的上网电价易于变化，难以预测或管理。但政府相信相对复杂的机制在成本、效益和持久性上的作用是更重要的，同时公众对强制上网电价和基于差价合约的上网电价支持较多。总之，基于差价合约的上网电价结合了奖金式上网电价的优点（补助成本低，因而投资成本低；提高售电商信心，吸引新的市场竞争者）和强制上网电价的优点（保留市场信号，也影响市场信号），另外它有很好的成本效益和持久性。但是政府还要研究如何做好市场改革的平稳过渡，避免对可再生能源投资的间断。英国第3次电力市场改革推荐基于差价合约的上网电价机制。

3．1．2差价合约

为了确保低碳电力生产商的积极性，促进低碳发电投资，实行针对低碳电源的基于差价合约的上网电价，成立由政府管理的专门机构与低碳发电企业签订长期差价合约。其中，参考电价是基于市场批发电价得到的，基荷发电（包括核电、部分生物质能发电和装有碳捕捉的火电等）的参考电价时间周期稍长，目前为提前一季度确定（条件成熟后可以定为一年）；间歇式发电（包括太阳能发电、风电和潮汐发电等）的参考电价时间稍短，为提前一天。当参考电价低于合同所规定的合约电价时，由政府补贴差价，当参考电价高于合约价格时，高出部分返回政府。也就是电力竞争性市场的价格波动只对用户侧发生作用，对于发电侧则实行相对固定的电价，使发电商能够看得到合理的回报，为投资者提供稳定的财务激励。

1）差价合约核心内容合约价格是差价合约的核心内容之一。现在已经了不同低碳能源初步的合约价格，也规定了每年在低碳能源方面的总费用（包括差价合约、可再生能源义务和小规模上网电价）。国家电网负责分析不同合约电价对政府的目标（低碳、安全和价格合适）的影响，一个技术专家组负责对国家电网的分析进行审查，最后DECC根据审查结果决定合约电价。合约价格的设定原则是与可再生能源义务、低碳能源的扶持力度一致，保证对新能源工业的持续投资。从可再生能源义务的支持力度转换到差价合约的合约价格需要考虑很多因素，包括对批发电价的预测、15年或者20年的支持力度、消费者物价指数的变化、电力购买协议的期限、开发商的有效税率和由于采用差价合约而降低的资本成本。随着低碳技术的发展，低碳成本会降低，合约价格也会随着降低，消费者到时就可以减少电费支出。合同期是差价合约的另一核心内容。合同时间长度已经标准化，但是也可根据技术因素灵活调整。目前标准化的合同期有：新能源项目的合同期为15年，生物质能发电所有合同到2027年都结束（不论合同开始时间）等。

2）差价合约发放过程只有符合标准的电源才能申请差价合约，合格的标准如下：①低碳能源；②新能源容量要大于规定的最小值；③工程拥有有效的建筑许可和并网许可（最低标准），对于某些技术（尤其生物质能）将有一些额外的要求；④如果已有的混合火力电站（同时燃烧生物质和化石燃料）已经接受可再生能源义务，它们可以接受一个差价合约转变为生物质能火力电站；⑤大的工程要求提供给交付机构一个政府认可的符合标准的供应链计划，申请者需要提供工程名称、规模、地点、预期投产时间和是否分期交付。差价合约发放原则最初是先到先得，当发放预算的50％之后，交付机构就会查看政府征收控制框架下是否还有余量继续先到先得的发放方式。如果余量不足，交付机构会启动回合发放法。一旦开始回合发放，交付机构每年将组织2次发放，到时申请者可以密封投标提交一个可以接受的合约电价。最初的回合发放会提供给所有合格的申请者差价合约，当到一定阶段时，交付机构同样会查看政府更宽泛的征收控制框架下是否还有余量继续该发放方式。如果余量不足，就会按照差价合约的合约电价排序，优先发放价格低的合同。如果开发商觉得交付机构没有正确执行规则，可以上诉。上诉过程分两步：第一，在申请失败者的要求下，交付机构需要检查他们的决定是否正确；第二，如果申请失败者仍然认为交付机构没有正确执行规则，可以上诉到OFGEM来检查他们的决定。在上诉没有得到解决前，将不发放差价合约，从而保护申请者利益。

3．2碳价格支持机制

2013年财政预算中将采取碳价格支持机制，与其他改革方案一起，建立连贯的一揽子计划。碳价格支持机制有助于提高碳投资的经济效益，从而提高对低碳发电的投资兴趣。它通过增加电力批发价格，影响传统能源价格竞争力。低碳发电不必支付碳排放费用，经济竞争力增加，因此鼓励了对低碳发电的投资。因为低碳发电投资周期长，投资者要确定低碳发电未来的收益，也就是要求碳价格的确定性。目前欧盟现行的碳交易系统的碳交易价格比较低，在英国无法激励投资商投资低碳能源。为减少投资者的顾虑，保证碳的价格公正合理，更有力地激励投资者投资于低碳发电，英国政府设立了碳交易价格下限。规定CO2在2013年、2020年和2030年的碳价格下限分别为16，30，70英镑／t。当欧盟碳排放交易市场的成交价格低于政府规定的价格下限时，由政府补偿其差价部分。“碳价格支持机制”的正式实施时间为2013年4月1日，当天英国为碳交易设定16英镑／t的底价。但这个机制还无法完全实现2020年欧盟可再生能源发电比例20％的目标，因此需要与其他机制配合。如基于差价合约的上网电价，从而同时满足脱碳和可再生能源发电比例20％的目标。碳价格属于税收政策而不是财政支出。它的变化是与欧盟协议相关的，内容包括：增加环境税的税收比重；使税收制度更具竞争力，更简单、公平。

3．3碳排放标准

为了使英国能达到其碳减排目标，限制高碳电源的发展，对在英国建立的任何新电厂，都要限制碳排放量，明确禁止新建碳排放超过450g／（kW•h）的煤电厂。2009年英国发电机组的碳排放量平均为573g／（kW•h），其中燃煤机组的碳排放量平均为882g／（kW•h），燃气机组的碳排放量平均为376g／（kW•h）。这个排放标准只要求新建机组必须满足，对过去已建成的机组并不追溯。新的碳排放标准意味着未来所有新建燃煤机组必须安装碳捕捉与封存装置。3．4容量市场为了应对旧电厂关闭和新建电厂的间歇性和灵活性较差的问题，电力市场不能只有电量市场，还需要建立容量市场的机制，以吸引发电设施建设的投资和需求侧参与市场。容量市场是在现有的电量市场外单独设置的，可以由供应侧和需求侧2个方面来参与。电力生产者可同时在这2个市场操作，提供的容量和发电量都可收费。容量市场机制由政府指定机构或售电商作为购买方，交易方式为集中竞价或双边交易，并可采用物理交易或金融性的容量期货权交易。2014年英国政府将为2018年或者2019年冬天以后的备用容量组织第1次容量市场的拍卖。容量市场包含英格兰、威尔士和苏格兰，但是暂时不包含北爱尔兰。

1）备用容量：根据调度中心对满足电网长期可靠性标准所需的备用容量分析，DECC决定容量市场中拍卖的备用容量合同量。

2）竞标：大部分已有的和新形式的容量都可以参与容量市场的拍卖，只有一部分容量无法参与容量市场，包括差价合约支持的容量、有小规模上网电价或者可再生能源义务的容量等。需求侧响应的容量有竞标的资格，长期减少用电需求的项目也可以参与容量市场。在调度中心的组织下，容量供应者给出可提供的备用容量，合格的容量将竞争4年后或者1年后交付的备用容量。已有的发电站默认可得到1年后交付的容量合同，新改造的电站可以得到为期3年的容量合同，而更长的容量合同主要给新电站。

3）二次交易市场：在竞标年和交付年之间及交付年里，参与者可以进行二次交易。

4）交付：竞标成功的容量提供者将在交付年得到相应的报酬，同时需要履行交付年在需要时提供能量的义务，否则就要面临与停电损失相关的罚款。5）费用：容量合同的费用将根据市场份额由售电商提供。费用由售电商经结算机构交给容量提供者，如果容量提供者面临罚款，它们的罚款也会经结算机构交给售电商。为备用容量预付的费用期望通过减少批发电价的方式得到。调度中心在容量市场中的职责包括为容量市场拍卖容量的大小提供建议、执行拍卖和授予容量合同。一个技术专家组将对调度中心的建议进行独立的审查研究。OFGEM负责管理第1次拍卖后容量市场中技术性的规则，并管理调度中心和执行容量市场中的规则。政府有意向指定Elexon公司为容量市场的结算。

4英国第3次电力市场改革的其他问题

除了上节介绍的英国第3次改革的主要内容外，还有一些改革的监管政策制度及过渡期处理的安排等内容，本节简要叙述如下。

4．1资产监管基础

资产监管基础通过由监管机构提供的可信承诺，回收与垄断相关的投资。在电力方面，资产监管基础已用于开发和维护输配电网络。网络权持有人有权提高价格，但也要承担相应的义务。由OFGEM批准网络权持有人的价格，并计算出相关成本，然后设定网络经营商可收取的价格上限。这也就意味着将风险从开发商转移给售电商。该风险包括购电风险、电价风险（短期和长期），以及不同的上网电价、建设风险、施工风险。对低碳投资来说则大大降低了风险。资产监管基础可以降低低碳发电的容量成本，从而满足英国的低碳目标，就这点来说有监管的企业的成本比没有监管的企业更低。但是，由此发电厂没有了市场风险的信号，政府预计，缺失市场激励信号造成的损失可能大于投资成本下降带来的收益。因此，资产监管基础是需要和其他低碳鼓励政策联合施行的。

4．2市场准入

英国电力市场改革制订了电力购买协议，来确保独立的新能源电力公司能够获得长期合同并增加电力市场的流动性。保证市场高流动性是电力市场改革能够高效率、低费用运行的关键。OFGEM目前在研究提案来增加电力市场的流动性，但是政府也在法案中寻求法律依据，希望当电力工业和OFGEM没能按时完成目标时政府可以介入。

4．3利益冲突和应急处理

为确保改革方案的机构是合适的，英国政府委任英国国家电网公司的调度中心来负责管理和英国电力市场改革中的容量市场和差价合约。由于调度中心是一个私企，同时是电力市场改革的利益相关者，因此政府有权在特定条件下重新任命一个新的机构来代替国家电网的调度中心。

4．4过渡期处理

1）投资合约在过渡期，以签订长期合同的方式来保证差价合约开始生效前的早期投资。在差价合约生效前，管理部门和相关开发商启动早期形式的差价合约———投资合约。对投资合约的处理如下：①确保投资合约转让给差价合约交易对手，或者由专门的交易对手机构来处理投资合约；②管理部门应该被授权为投资合约提供资金（如果投资合约没有转让给交易对手），应确保制定相关规则来要求售电商为投资合约提供资金（无论投资合约转让与否）；③需要将投资合约提交议会，他们的付款责任将在法案制定中视情况而定。2）新能源过渡在可再生能源义务政策下过渡期投资安排是至关重要的。英国可再生能源义务政策对可再生能源发展起到了一定促进作用，但是该政策机制设计复杂，不确定性较大。为降低市场不确定性，政府计划以基于差价合约的上网电价政策逐步替代可再生能源义务政策，预期到2017年全面结束配额制对新上项目的实施。在过渡期（2014年4月到2017年3月），新建新能源发电厂可以在基于差价合约的上网电价政策和可再生能源义务政策之间任选一个政策。

5英国电力市场改革对中国的启示

英国电力市场改革进程对于中国建立适当的电力市场机制有着积极的启示意义。

1）英国第3次电力市场改革是为提供安全、低碳和价格合适的电力而进行的，充分考虑了英国的电力行业基础和未来的能源发展趋势。对于中国电力市场改革而言，虽然不能完全照搬英国的电力市场模式，但是可以参考英国电力市场改革的目标，找到适合中国国情的电力体制。

2）英国原来的可再生能源义务政策是一种可再生能源的配额制，其政策机制设计比较复杂，导致政府监管难度大，存在诸多漏洞，后来不断增加修补条款，更增加了监管难度，在第3次电力市场改革中将逐渐由基于差价合约的上网电价机制代替原来的琐碎的修补条款。中国在制定可再生能源补贴政策时，设计应简单明确，保障政策效率和可操作性。

3）英国为确保供电安全，建立了容量市场机制。中国随着可再生能源发电规模的扩大，将来同样需要更多的容量来保障供电安全，可以参考容量市场机制，引入市场因素来刺激容量投资建设。

4）英国进行各次电力市场改革前都进行了详细地咨询调查，坚持先立法再改革，一套完整的法制体系是保障英国电力市场改革顺利进行的关键。而中国则在相应的电力法律法规体系建设上停滞不前，要想顺利进行电力改革，亟须完善法制体系。

5）英国前2次电力市场改革希望将电力看成商品交由市场管理，而第3次电力市场改革又认识到在新形势下一定的行政干预是必需的。参照英国的经验，在电力改革中应该同时考虑市场和行政手段。而中国目前过于依赖行政手段，没有充分发挥市场的功能。

6结语

自20世纪80年代英国提出电力市场改革以来，随着形势的变化，英国已经完成了2次电力市场改革，而每次改革都是在质疑声中摸索前进。2次电力市场改革都经过大量的前期调研分析，实施后成功地为用户带来廉价的电力，有力促进了英国经济的发展。但是随着时间的推移，新能源的发展和低碳化的要求对原有的市场机制提出了挑战，原来的电力市场已经无法完成确保电力供应安全和推进电源低碳化2项任务，并且在将来可能会导致电价的飙升，为此英国正在进行第3次电力市场改革。第3次电力市场改革的目的是提供保障电力系统安全、低碳和价格合适的电力。英国电力市场改革将主要以基于差价合约的上网电价和容量市场为核心，以碳价格、碳排放和资产监管等为重点展开，其中基于差价合约的上网电价在保障电力系统安全和推动电源低碳化方面都有重要作用，而容量市场主要保障电力系统安全运行。当然，改革还包括很多方面，包括在过渡期间对当前电力市场的改进，如平衡调度，加强市场资金流的流动性，加强需求侧的参与行为，提高供电可靠性，提高市场竞争力，降低市场门槛，降低发电成本等内容。目前，英国电力市场正在改革当中，一些改革内容仍在不断滚动更新，部分改革措施还有待时间的检验。本文只介绍了英国第3次电力市场改革的部分内容，也是改革计划的关键部分，希望对中国电力市场在新的国际形势下的改革有所帮助。

作者：王秀丽刘春阳单位：西安交通大学电气工程学院