我国需要建设什么样的多层次电力市场

 　　新一轮电力体制改革进入第五个年头。　　五年间，我国电力市场发生了巨大的改变。2个国家级电力交易中心、32个省级电力交易中心相继成立，并平稳运行，中长期市场、现货市场、辅助服务市场同步推进，电力商品属性得到逐步还原。五年间，行业也逐渐意识到我国电力市场的复杂性、电力市场建设的长期性、电力市场主体的多元性，“无现货不市场”、“辅助服务市场全面放开”等一系列行业观点一度引起行业内外的关注。　　2020新的一年开始之际，如何进一步界定中长期市场、日前市场、现货市场、容量市场、辅助市场等多维度市场关系，也考验着今天电力体制改革决策者智慧。　　刘云仁，IEEE高级会员，毕业于重庆大学电机工程系电力系统专业，1978年到1980年在中国科学院研究生院电工研究所学习，1981年赴美留学，分别于1982年和1987年从美国威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin, Madison）获得电机工程硕士和博士学位。1988年至1997年，作为主任研发工程师，在ABB系统控制公司（Asea Brown Boveri，System Control）负责能量管理系统(Energy Management System)高级应用软件的研发，实施和维护工作。自从1997年11月，作为初创团队的成员之一，参加了加州独立系统运行公司（California Independent System Operator - CAISO）的组建工作，参与电力市场设计，负责市场应用软件的安装和调试。他作为主任市场设计工程师，负责CAISO市场内部应用软件的研发、测试和维护以及市场运行的技术支持和分析工作。　　带着一系列疑问，我们采访刘云仁教授，　　试图从他的视角审视我国电力市场建设。　　电力体制改革需要多层级市场　　对于当前多层次的电力市场建设，很多专家提出“无现货不市场”。　　刘云仁：电力市场的建设有不同的组成部分，或不同的发展阶段，电力现货市场是最重要的组成部分或最关键的发展阶段—“临门一脚”。如果没有现货市场，则电力市场是不完善的，也是没有实际用处的。因为电力体制改革，实现电力市场化的最终目的是为了恢复电力作为一种商品的属性，实现社会利益的最大化，具体地说是为了打破垄断，引入竞争，优化资源利用，改善系统运行的可靠性，和降低用户电价。归根结底，电力市场的结果要反映在电力系统的实时运行中。绝大多数中长期市场交易应该是为现货市场服务，在实时运行时必须物理交割的。只有兑现交易承诺，才能保证电网运行的经济性和可靠性，实现电改的目的。　　现货市场仅仅是电力市场多元结构中的一部分，它和中长期市场、电力期货市场、辅助服务市场、容量市场是怎样的关系？　　刘云仁：中长期合同和双边交易是成熟的电力市场相辅相成不可缺一的组成部分，中长期合同能够提前锁定电量和价格，帮助市场成员规避需求和价格的双重风险。现货市场能够发现价格随时间和位置变化，感受市场取向，指导电网的运行和规划，并为中长期合同的签定提供价格上的参考。中国的电力市场以中长期市场交易起步，在建设电力现货市场的同时，必须充实和完善中长期市场交易：中长期交易在整个市场份额中，必须占比较大的比例，至少占2/3以上；中长期交易在进入现货市场时，必须分解为每天24小时的运行计划。　　电力期货可以作为中长期合约交易的一小部分，和其他的金融衍生品一道，只能作为活跃市场，改善市场效益的一种辅助产品，绝不能成为电力市场的主体。　　辅助服务市场是电力现货市场的一个重要组成部分。电力现货市场还包括日前能量市场，实时能量市场和阻塞管理。　　日前能量市场，市场根据供需双方的投标和负荷预测进行优化和平衡，制定次日24小时每小时的发电和用电计划。日前能量市场允许虚拟报价（Virtual Bids），这是一种金融产品，市场参与者可以以一个虚拟机组或虚拟负荷的方式，向ISO/RTO报价，参加日前能量市场的交易。一旦该虚拟机组的报价被接受，它将按日前能量市场的价格得到付费，但到了实时市场中，它必须按实时市场的价格回购相同的能量，或者要求其他真实的发电机组，帮助承担发电义务。经济学家相信，引入虚拟报价能够改善市场的效益，促进实时市场和日前市场的能量价格趋于一致（收敛），所以虚拟报价也称为收敛报价（Convergence Bids）实时能量市场，也叫不平衡能量市场，在市场化的环境中实时市场和实时调度实际上是一回事。在实时运行时，实际的负荷和发电供应之间总是有一个偏差，而相邻两个运行小时之间的发电计划也会有变化，这就需要调度系统中的可调度资源（发电机和可调节负荷）来平衡这种不平衡。市场化的实时调度根据系统中可调度资源的能量投标和负荷预测进行优化调度。　　容量市场可以看做是一种中长期交易市场。美国现有七个电力市场，加州（CAISO），德州（ERCOT），和南方电力库（SPP）没有容量市场，PJM，纽约（NYISO），新英格兰（ISO-NE）和中部（MISO）有容量市场。在PJM每个为消费者提供电力的市场成员都必须获得足够的发电资源，以满足当今和未来的负荷需求。会员通过PJM的容量市场来确保未来需要的这些资源。　　PJM的容量市场也可称为可靠性定价模型，通过采购满足未来三年预测能源需求所需的适当电源资源，确保电网的长期运行的可靠性。在"按业绩付费"模式下，资源必须在系统紧急情况期间按需要提供电力，否则应支付相当可观的不履约费用。就像是一份保险单 – 对于少量额外成本（向表现良好的资源付款），消费者在极端天气期间将获得更大的保护，免受电力中断和价格飙升的影响。通过将电力供应与未来需求相匹配，PJM的容量市场可发出长期价格信号，以吸引所需的投资，以确保充足的电力供应。　　发电容量表示在需要时，尤其是在电网紧急情况下，必须交付的资源承诺。例如，一家购物中心建造了足够的停车位，供其在最繁忙的时间，例如黑色星期五，足够使用。车位是放在那里供需要时使用，但他们可能不会全年都使用到。与电力有关的容量意味着电网有足够的资源，以确保随时满足电力需求。　　辅助服务市场。除了向终端用户提供电能，电力系统运营商还负责保证系统运行的可靠性。因为电能是一种特殊的产品，不易储存，必须随时保持系统的发电供应和负荷需求平衡。保证系统安全运行最有效最可靠的预防和校正措施是系统随时保持充足的备用容量，也就是说在正常运行时让一些资源不发挥最大出力甚至停机，而是让这些富余的发电能力随时处于一种待命的状态，当系统需要时，这些待命的备用容量能够被迅速有效地调用，以平衡系统能量的供需不平衡和应对系统突然发生的事故或故障。辅助服务市场的设立，就是为了通过市场的手段，确保辅助服务的充分供应和提供辅助服务的成本能够得到有效的补偿。　　辅助服务市场是为实时市场服务的，必须和实时市场/实时调度放在一起。调峰服务不属于辅助服务，因为系统的峰谷负荷是可以精确预测的，调峰问题可以由日前能量市场（如果有日前能量市场）或运行方式部门（如果没有日前能量市场）做出的日计划解决。有的辅助服务不在现货市场构买，由ISO/RTO选择选择合格的供应商，与他们签订长期的服务合同，如：黑启动能力，无功及电压支持，和可靠性必须运行机组。　　我国多层次电力市场中存在哪些不足？　　刘云仁：现在国内对辅助服务市场的理解，存在着非常大的误区。据通报，到2018年底，全国已有东北，福建，甘肃，山东，新疆，宁夏，广东，山西，重庆，华北，华东，西北，江苏，和蒙西14个地区启动了电力辅助服务市场机制，实际上，除广东以外没有一个所谓的辅助服务市场是真正意义上的辅助服务市场，他们的市场都是调峰辅助服务市场，这在概念上是错误的。因为辅助服务顾名思意，就是辅助的服务，调峰的量较大，应属于主要的能量服务。可以理解在国内许多地区，在没有现货市场的情况下，调峰实际上是调谷的问题比较严重，为了引入市场机制来解决这个问题，不得不采用打擦边球钻政策空子的办法，发明了这个具有中国特色的名词“调峰辅助服务”。随着电力现货市场的建立，调峰问题可以在日前市场中解决。很高兴看到国内业界已认识到这个问题，在广东和浙江的现货市场设计中，已看不到调峰辅助服务这个题目。　　国内对辅助服务的补偿，也同样有较大的提升空间。根据国家能源局综合司发布的《关于2018年度电力辅助服务有关情况的通报》，2018年全国2018年，全国除西藏外31个省（区、市、地区）补偿费用共147.62亿元，占上网电费总额的0.83%。其中调峰补偿费用总额52.34亿元，占总补偿费用的35.46%；调频补偿费用总额41.66亿元，占比28.22%；备用补偿费用总额42.86亿元，占比29.03%；其他补偿费用10.76亿元，占比7.29%。实际上总的（不包括调峰）电力辅助服务补偿费用仅为92.28亿元，占上网电费总额的0.54%，这是非常不不充分的，其原因是补偿机制不合理，没有按辅助备用的容量进行补偿。与之相比，美国加州2018年的辅助服务补偿费用为1.89亿美元，占上网电费总额的1.70%。　　2018年全国辅助服务补偿费用的来源主要来自发电机组分摊费用，合计118.95亿元，占比为80.58%。这是非常不合理的。发电机组提供辅助服务是作出贡献者，理应得到补偿，而不应承担成本。在谈到辅助服务成本问题时，国内业界喜欢提到“谁受益，谁负担”的原则，既然这样，购买辅助服务成本就应该由系统用户即负荷来负担，因为是整个系统使用了辅助服务，系统也就是电力用户是受益者。国内所谓的辅助服务市场由发电侧来承担提供辅助服务成本，是不合理的。　　电力市场建设从批发电价开始　　我国目前已经形成2个国家级、32个省级电力交易机构，我国的电力交易中心和美国的PJM机构有哪些不同？看待电力交易中心和调度中心关系？　　刘云仁：美国不仅有PJM一个电力交易机构，包括加拿大，北美州一共有九个电力交易机构（ISO/RTO），即九个电力市场。
　　▲北美洲的九个电力市场
　　▲北美洲九个电力市场的简单统计　　中国的电力交易中心和北美洲的电力交易机构有非常大的不同，主要体现在机构的归属和职能方面。首先归属不一样，中国的电力交易中心都是新建的所谓股份制机构。按照百度百科的解释，股份制亦称“股份经济”是指以入股方式把分散的，属于不同人所有的生产要素集中起来，统一使用，合理经营，自负盈亏，按股分红的一种经济组织形式。称为股份制（Shareholding System）就意味着要分红，有赢利之嫌，违背了交易中心必须是非赢利的原则。国内现有的交易中心都是以电网公司为主体，吸引地方政府和市场参与者共同出资建立，为电力交易提供一个独立的