电力市场建设与新能源消纳【英国篇】

英国，作为19世纪和20世纪初的世界第一强国，现如今在全球范围内经济、文化、军事、

在英国，新能源消纳以中长期双边交易为主（简称OTC），目前OTC约占交易电量的85%。日前市场和日内市场是短期集中交易市场，主要由EPEX（原APX）和N2EX两家电力交易所分别进行组织，市场成员自愿参与，EPEX还建立了日内现货市场。平衡市场由英国国家电网公司负责组织，用市场化手段处理合同电量和实际电量之间的偏差电量，2015年平衡市场电量约占总电量的6%。此外，为应对近年来新能源快速发展、煤电退役等带来的供电安全问题，鼓励现有煤电、气电等转为备用电源，2013年英国提出在电量市场外设立容量市场。

对于英国的新能源消纳，英国于去年已经开展了“零煤电”项目，旨在消除发电侧传统能源的消纳，而趋向于电网调峰与新能源的消纳。于此，新能源侧的消纳也至关重要，以下为英国实现 “零煤电” 的重要几点：

第一：电网调峰能力充足。综观发达国家的电力供应结构，大力发展燃气发电是满足电力可靠供应，应对可再生能源随机性和波动性的重要手段。

到2015年底，英国太阳能发电装机总量970万千瓦，今年英国将继续成为欧洲最大的太阳能发电市场；此外，全英陆上风电装机总量1360万千瓦，英国风电贸易机构REnewableUK最新报告显示，今年英国陆上和海上风电也将迎来装机增长高潮，其中在建陆上风电装机将超过450万千瓦。英国燃气发电装机占比36%，发电量占比达到41%，保证了可再生能源高效消纳和发电量稳步增长。

第二：电网互联程度高。欧洲电网是全球电源装机总量最大、互联程度最高的电网，欧洲各国借助互联电网实现发电能源资源的优势互补和电力供应的余缺互济。欧洲互联电网（ENTSO-E）已经覆盖了34个国家的41家输电网运营商，各国间的电量交换规模持续增加，由2013年的3900亿千瓦时增长至2015年的4880亿千瓦时，占总用电量比重由12%提高至15%。

英国电网通过法国、荷兰与欧洲大陆电网相联，为英国电网提供了足够的电力支援能力和备用水平。2015年，英国与周边国家交换电量260亿千瓦时，其中受入电量235亿千瓦时，输出电量25亿千瓦时，占本国总用电量的7.8%。

第三：成熟的电力市场机制。自1989年以来，英国的电力体制进行了四次重大改革。第一次改革中，英国将电力工业私有化，实现厂网分开，打破了电力工业的垄断格局，使电力具备了竞价上网的基础。第二次改革，逐步形成更加成熟的电力交易市场体系，包括远期市场、中期市场、短期双边市场和平衡市场。英国国家电力公司不再进行集中调度，只负责平衡市场的统筹。第三次改革中，为了在更大范围内优化配置资源，增强良性竞争，降低电力供应成本，建立了更加开放的全国统一电力市场。

一、调度模式

 在英国的电力批发市场中，发电厂和零售商主要通过签订远期电力交易合同来满足发用电需求。远期电力交易合同包括通过双边协商达成的中长期和短期双边合同，以及通过电力交易所（N2EX，APX）集中竞价达成的短期交易合同（通过拍卖市场、现货市场和即期市场等）。由于输电阻塞、预测偏差等原因，系统调度机构需要以每30分钟为一个结算周期进行一系列操作，来确保电力系统运行的实时平衡。

二、平衡机制

平衡机制是国家电网平衡电力供需的主要工具，通过每天以半小时为周期的交易执行过程实现。在平衡机制中，由单台机组或者负荷集成体构成的平衡单元，作为参加报价和受调度控制的基本单元。平衡单元需要在其最终物理发用电计划的基础上，向系统调度机构提交卖电报价和买电报价。卖电报价包括增加发电出力和降低负荷需求两种类型；与此对应，买电报价则包括降低发电出力和增加负荷需求两种类型。在关闸时间后，系统调度机构主要依靠接受平衡单元提交的报价来保障系统运行满足各类安全约束。除了接受报价之外，调度机构还可以通过平衡调整机制和负荷控制机制等手段来保障系统安全运行。

比较有特色的是，英国国家电网为了降低系统运行成本，除通过平衡机制来解决电能不平衡和网络阻塞之外，还可以在平衡机制开启前，主动提前购买或出售一些电能。例如，当调度机构预测次日某些时段会出现电力短缺时，可参与电力交易所的日前或日内交易，提前购买部分电能；当调度机构预测某些区域会出现网络阻塞时，可与特定区域的机组签订双边合同（一般为长期合同）进行阻塞管理。

三、辅助服务

平衡机制是通过组织准实时的短时交易（半小时为交易周期）实现的，而其他非电能量交易的平衡手段则可以纳入辅助服务范畴，这些辅助服务连同平衡机制一起，在英国被称为平衡服务。英国的辅助服务全部类型有22种，但多数仅在一些特殊情况下被调用，常用的服务品种有：频率响应、快速备用、运行备用、短期运行备用、平衡机制启动、基荷调整、无功服务等。国家电网通过平衡机制、招标和双边合同等方式获取辅助服务。

英国电力市场对有功平衡的服务，按响应时间、持续时间、最小容量、在线\离线状态，根据系统运行的具体需要和相关资源的技术性能，产生一系列产品类型的组合，并根据装机结构、负荷特性、供需形势等条件的变化随时进行调整。我国目前仍将调峰作为一个重要辅助服务品种，仍带有计划模式的鲜明特征。随着电力改革的深入，对计划电量的再分配过程将被竞争性的现货市场取代，传统意义上的调峰服务也将逐渐退出历史舞台。

四、辅助服务交易

双边合同的执行偏差需要国家电网兜底，以确保系统整体供需保持平衡，而国家电网在维持系统平衡过程中所扮演角色是经过政府授权的，具体措施主要在平衡与结算规则里规定。类似于电能量交易，发电商也能通过谈判和竞价等形式卖出各类服务，一般而言，发电商出售辅助服务时通常会得到两笔费用：容量费用和使用费用。

辅助服务的最小时段为半小时，并以此作为结算周期。市场成员之间签约并在每个结算周期之前1小时将合同约定执行的详细信息报送国家电网。这些信息包括供需关系、预计发用电功率以及买卖报价等。然后，基于综合报价信息，国家电网就可以调用各种服务。

五、辅助服务费用分摊

英国国家电网首先通过系统平衡使用费（BSUoS）回收调用平衡机制和辅助服务产生的成本。该费用是基于发用双方在接入点的上网或下网电量按固定比率征收的，并根据网损有所微调。由国家电网的子公司Elxon完成，相当于一个主营平衡机制和辅助服务业务的交易中心。国家电网把调用信息发送给Elxon公司，后者会根据偏差结算定价规则，对各种平衡手段进行更为详细的分类、标记、以及重新定价（针对某些特定的平衡手段），最后计算出偏差结算价格，再根据每一个市场成员的相对合同约定电力曲线的偏差对整个系统带来的影响向其收费。设计不平衡费用是为了激励发电商和供电商在结算周期之前根据合同约定主动实现自身平衡。

国家电网对每种辅助服务的可用量确定一个范围，以应对不同情况的发生。2014-2015年度，总成本中超过50%是用来支付频率响应和各种备用服务的。这些服务通常在国家电网面对短期供需不匹配时被调用，例如主力发电机组发生临时故障的情况。大约40%的成本来自于为满足地区网络约束，对发电机组发出调整出力的指令。

六、辅助服务鼓励计划

英国政府还出台了一个辅助服务鼓励计划，用来鼓励国家电网更加经济高效地使用辅助服务。在此计划中，国家电网可以从相对政府预期花费节约的成本中得到一定比例的奖励，但也会因为超出预期的花费承担一定的额外支出。例如，如果调度机构在平衡机制开启前提前购买或出售电能来解决电能不平衡或网络阻塞的成本，比通过平衡机制中购买的成本还低，则所节约成本的38%将分享给调度机构。遗憾的是，自从2005年实施以来，多数情况下辅助服务支出都是超出预期的。

近年来，英国以推进可再生能源发展为主旨的第四轮电力改革，将差价合约和容量市场逐步引入。差价合约逐步取代可再生能源义务配额制，为低碳电源投资商提供了长期稳定、可预期的收益，以缓解可再生能源投资压力。同时，保障了电价在合理范围内波动，减少了消费者的电力支出。容量市场的建立为调峰机组提供了合理的收益，通过容量价格引导电源结构更加合理，是保障电力供应可靠性，促进可再生能源高效消纳的重要措施。

来源：国家电网国网研究院

         中国能源报《英国电力市场的平衡机制与辅助服务》