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電力市場要分步實現“調度獨立”

2020/3/11 9:32:58       

“調度獨立”并非指把現有整個調度機構都獨立于電網,主要指將與現貨交易有關的職能從電網分離出去。但“234號文”中現貨出清權仍留在電網內,而電網同時被允許參與競爭性售電,因此這仍是一個各方妥協的改革方案,作為改革初期的起步方案暫時可以接受,但應隨著改革的推進而不斷完善。


“調度獨立”


實為現貨交易所獨立


2月18日,國家發展改革委、國家能源局印發《關于推進電力交易機構獨立規范運行的實施意見》(發改體改〔2020〕234號)(下稱“234號文”),猶如一聲春雷,打破了電改日漸加深的沉寂。與其他電力體制改革配套文件不同,“234號文”經中央全面深化改革委員會傳批審議通過,可看成是中發〔2015〕9號文(下稱“9號文”)的進一步深化。


體制改革是機制創新的基礎和前提,“234號文”指出“加快推進電力交易機構獨立規范運行,進一步完善公開透明的電力市場交易平臺,加快推進建立市場化電價形成機制,建立電力運行風險防控機制,為逐步實現經營性電力用戶發用電計劃全面放開創造條件”。可見“電力交易機構獨立規范運行”并非簡單的交易機構運營管理模式的調整,而是涉及到與之相關的電力體制多方面核心問題,是在“9號文”所確定的改革基本框架下的一個新的體制改革頂層設計,成為進一步深化電改的中心工作,也體現出黨和國家推進改革的堅定決心。


除了對交易機構股份制改造等關鍵問題作出具體規定外,“234號文”對交易機構、市場管理委員會和調度機構的職能定位及分工協調問題也作了清晰的規定。由于既涉及到體制機制又涉及到工程技術,既要保證電力系統經濟運行又要滿足安全穩定約束,十分復雜。本文以“調度獨立”為切入點,對于相關具體問題進行進一步深入探討,以供決策者和實施者參考。


根據“9號文”配套文件《關于推進電力市場建設的實施意見》,現貨市場主要開展日前、日內、實時電能量交易。電力現貨市場的概念主要來自于國外電力市場的spotmarket,其理論基礎為實時電價(spotpricing)理論,取決于某一時段的電力供需情況。在實際電力市場中,實時電價往往由安全約束機組組合(SCUC)、安全約束經濟調度(SCED)等模型求出。實際上,從電力系統調度運行的物理操作角度,現貨交易與傳統的經濟調度并無本質區別,只不過是由按發電成本(煤耗)優化變為按市場主體報價來優化。由于基于SCUC和SCED模型所建立的日前、實時市場實際上是以市場的方式完成傳統的經濟調度職能,主要由電力調度機構來實施,因此電力現貨交易所與電網調度的部分職能是合一的。此外,中長期交易的物理合同也必須通過調度機構來執行,調度機構是整個電力市場的關鍵環節和指揮中心。為保證市場交易的公平公正,在國外所有的電力市場中,電力現貨交易機構都是獨立于電網公司的,典型的例子是美國的獨立系統運營商(ISO)和區域輸電組織(RTO),因此相應的調度職能也獨立于電網公司,這就是“調度獨立”一詞的來由。


美國的電力現貨交易與“調度獨立”基本是同時起步的。1996年,美國聯邦能源管理委員會(FERC)頒布了888、889號法令,要求公用事業(PublicUtility)無歧視開放輸電網絡。在888、889號法令中,FERC建議將ISO的概念作為實現集中式電力庫的一種方式,以提供無歧視輸電接入。隨后,在第2000號法令中,FERC鼓勵自愿組建RTO,以便管理在整個北美(包括加拿大)的區域輸電網。1999年12月頒布的FERC第2000號法令規定了RTO的最少4個特征和最少8個功能。作為首要特征,FERC規定所有RTO必須獨立于市場參與者。為了實現獨立性,RTO必須滿足三個條件:首先,RTO、RTO雇員和任何非利益相關方董事不得在任何市場參與者中擁有任何經濟利益;其次,RTO必須具有獨立于任何市場參與者或任何類別參與者控制的決策過程;第三,RTO必須擁有獨占的和獨立的權力,根據FPA第205條向申請FERC變更其輸電費率。隨后,北美地區(美國和加拿大)形成了9個ISO/RTO,每個ISO/RTO都建立了完整的現貨電能量市場和輔助服務市場。ISO/RTO利用基于競標的市場機制開展經濟調度(即現貨交易),其交易出清算法原理(如上述SCUC、SCED)和傳統一體化企業的經濟調度是一致的。


北歐電力交易所(NordPool)的建設始于1993年。從2006年起,歐洲大陸開始籌建包含7個電力交易所(歐洲電力交易所EPEXSPOT、意大利電力交易所GME、北歐電力交易所NordPool、西班牙葡萄牙電力交易所OMIE、捷克共和國交易所OTE、羅馬尼亞天然氣和電力市場運營商OPCOM和波蘭電力交易所TG)、涉及23個國家的電力現貨市場的聯合出清機制,2014年完成區域價格耦合(PCR)項目。歐洲電力市場耦合包括日前市場耦合和日內市場耦合兩個項目,在耦合的電力市場中,各市場成員在其所屬的交易所報價,然后由PCR統一出清。日前交易出清由Euphemia算法計算出交易計劃,也就是日前調度計劃。7個電力交易機構輪值進行出清,每兩周輪換一次。歐洲電力市場采用日前市場、日內市場與實時市場互為補充的市場模式,其中日前、日內市場在電力交易所進行,形成交易計劃的即調度計劃,因此在這兩個階段的市場,交易與調度依然是合一的,并且獨立于電網。平衡調節市場(實時市場)是系統實時運行前的最后一道關口,其主要作用在于保障系統的實時平衡與穩定運行,而不在于進行電能量交易。平衡調節市場是由北歐各國輸電網運營商負責,出清時會考慮各個區域的實際物理模型與安全約束,實現交易計劃的再調整,因此本階段市場的調度依然留在電網。


從以上分析可以看出,在任何一個國家,“調度獨立”與電力現貨交易的建立都是如影相隨的,日前市場、日內市場一定獨立于電網公司,維持實時電力平衡和電力系統安全的實時市場可以留在網內,這是因為現貨交易的結果直接就是電網調度計劃。只有“調度獨立”(其含義實際上是現貨交易所獨立)才能保證交易的公平、公正。在我國,也是建立“網運分開”的電力市場體系的先決條件。


此外,“調度獨立”一詞可能帶來歧義,實際上它并非指把所有調度職能都獨立于電網。在交易中心獨立的條件下,“調度獨立”的含義是將日前、日內現貨的出清權(即電價、電量決定權)劃歸交易中心,而實時平衡和調度操作權仍可留在電網調度機構。


“調度獨立”不影響電網安全可靠性


“調度獨立”是否會影響電力系統的安全可靠性?雖然目前存在一些爭論,但并未找到“調度獨立”影響電力系統安全可靠性的明確依據。因此,本文基于歐美兩次著名重大停電事故的過程進行分析。


以2003年美加“8.14”大停電為例,美國東部時間2003年8月14日16:11,以北美五大湖為中心的地區發生大停電事故,包括美國東部的紐約、密歇根、俄亥俄、馬薩諸塞、康涅狄格、新澤西州北部和新英格蘭部分地區,以及加拿大的安大略等地區。這是北美有史以來最大規模的停電事故,至少有21座電廠停運,其中包括位于美國4個州的9座核電廠,約5000萬人受到影響,紐約州80%供電中斷。


通過分析,了解到事故的主要原因為:在電網結構方面,美國存在眾多獨立電網,輸電網縱橫交錯,常見的輸電網電壓等級有765千伏、500千伏、345千伏、230千伏、161千伏、138千伏、115千伏,電網之間經多級電壓和多點進行聯網,增加了電網保護和控制(包括解列)的難度;在電網設備方面,一些早期建設的線路及設備比較陳舊,由于電網投資回報率低,只有當供電可靠性問題非常嚴重時電力公司才會考慮投資修建輸電線路,同時環保方面的限制也增加了輸電線路建設的難度,因此使高壓線路的功率輸送裕度減少,電網常工作在危險區或邊緣區;在電網調度方面,由于缺乏統一調度的機制,各地區電網之間缺乏及時有效的信息交換,因此在事故中,無法做到對事故處理的統一指揮,此次事故從第一回線路跳開至系統崩潰歷時1個多小時,由于未及時采取措施而導致了事故蔓延擴大;在保護控制技術方面,美國電網結構復雜,容易造成運行潮流相互竄動,增加了電網保護、控制以及解列的難度,由于未建立起廠網協調的繼電保護和安全穩定控制系統,使得在系統電壓下降時,許多發電機組很快退出運行,加劇了電壓崩潰的發生;在經濟性和安全性統籌考慮方面,美國社會以追求經濟利益最大化為主要目標,盡管也有保障電網安全的呼聲,但是比較微弱。


從“8.14”大停電事故原因分析可以看出,電力市場化改革對電力系統安全確實有一定影響,比如導致電網投資不足、廠網協調困難、過于追求經濟性而忽視安全性等等,但和“調度獨立”沒有直接關系。在美國,電力公司要加入電力市場,就要先將調度權上交至ISO或RTO,打破電力公司的“各自為政”的調度方式,實現較大范圍的統一安全經濟調度,加強電網集中化管理,在嚴格的強制性電網運行可靠性標準下,對電力系統安全反而是有利的。


歐洲當地時間2006年11月4日22:10,歐洲電網發生一起大面積停電事故,事故中歐洲輸電協調聯盟(UCTE)電網解列為3個區域,各個區域發供電嚴重不平衡,相繼出現頻率低周或高周情況。事故影響范圍廣泛,波及法國和德國人口最密集的地區,以及比利時、意大利、西班牙、奧地利的多個重要城市,約1500萬用戶受到影響。這是歐洲30年來最嚴重的一次停電事故,也是繼2003年北美“8.14”大停電后又一次嚴重的大停電事故,引起了歐洲各國極大的震動。


UCTE電網以400(380)千伏交流系統為主網架,220千伏及以上的輸電線路總長超過22萬公里,電網覆蓋歐洲23個國家,供電人口4.5億。該電網是世界上最大的跨國互聯電網,覆蓋國家面積普遍較小,工業高度發達,負荷密度大,電網結構密集,安全穩定問題并不突出。停電事故后續分析及處理報告確認本次事故起源于德國西北部。德國E.ON電力公司是參與UCTE電網的輸電系統運營商(TSO),處于UCTE中的重要樞紐位置,對于電網穩定運行有著重要作用,有“歐洲電網的心臟”之稱。本次事故的直接原因就是E.ON電網的線路操作引起潮流大范圍轉移。法國RTE公司表示,德國電網失靈破壞了歐洲電網的平衡,西部電力輸入不足,導致法國電力嚴重不平衡。德國RWE公司說:“我們和很多歐洲國家電網有相互聯系,因此停電事故難以避免會對一些國家有嚴重影響。”本次大停電事故中相關TSO之間缺乏及時溝通造成安全隱患是事故的主要原因,在事故處理過程中,各TSO配合不夠順暢也在一定程度上延誤了事故處理。


如前所述,歐洲正在通過電力市場耦合來統一電力市場,由電力現貨交易所負責。統一電力市場的建設將有效解決各國TSO缺乏協調的問題,促使各國建立統一的電力市場監管體制和調度運行規程,有利于提高電力系統安全可靠性。


從以上事故原因分析可以看出,在電網所有權分散的情況下,只有將與現貨交易所相關的職能獨立于電網所有者才能建立統一的市場體系,進而提高電網安全可靠性。而對于其他電網所有權單一的國家(如英國、新加坡等),與現貨市場相關的調度職能均已與電網所有者分離,并未發現影響電網安全可靠性的證據。


我國電力市場應循序漸進實現“調度獨立”


如前所述,“調度獨立”并非指把現有整個調度機構都獨立于電網,主要指將與現貨交易有關的職能從電網分離出去。在我國,應該立足電力工業的實際情況,循序漸進、分步實施。


《中華人民共和國電力法》第二十一條規定“電網運行實行統一調度、分級管理”。《電網調度管理條例》規定:按“統一調度、分級管理”的基本原則,調度機構分為五級:國家調度機構,跨省、自治區、直轄市調度機構,省、自治區、直轄市級調度機構,省轄市級調度機構,縣級調度機構。在2002年第一輪電力體制改革后,全國電網分屬國家電網公司和南方電網公司管轄,國家電網公司為五級調度,南方電網公司為四級調度(沒有國家調度機構),各自建立了自己的電力調度管理規程。


傳統的電力調度機構任務包括:按照電網運行的客觀規律和有關規定,保障電網安全、優質、經濟、環保運行;按照規程規定實施“公開、公平、公正”調度,維護發電、供電、售電、用電等各方的合法權益;遵循節能、環保的原則,優先利用可再生能源和清潔能源發電,協調流域水庫優化調度;實施優化調度,充分發揮電力系統設備能力,最大限度地滿足全社會用電需求等等。在電力市場環境下,電力調度機構的任務將發生根本性變化,在“234號文”中已有提及。


各級調度機構的設置大同小異,一般包括調度、運行方式、發電計劃、繼電保護、通信、自動化等專業技術部門及其他支撐部門。其中,調度部門負責調度管轄范圍內的電網日內發電計劃執行、實時調度運行業務;運行方式部門負責系統運行方式編制、無功電壓管理和監督等;發電計劃部門負責發電運行計劃及機組檢修計劃、節能發電調度、發電廠輔助服務補償及并網運行考核等。繼電保護、通信、自動化等部門負責各自設備系統的建設與運行維護。可見,在電力市場環境下,現貨市場、輔助服務市場所對應的主要是調度部門、運行方式部門和發電計劃部門的職能。


調度體制改革是電網體制改革的核心工作,在“234號文”所確定的電力交易機構獨立規范運行框架之下,“調度獨立”實際上體現于交易機構和調度機構的職能定位及分工合作。“234號文”提出:“調度機構要嚴格按照交易規則開展包括日前、日內、實時電量交易及輔助服務在內的現貨交易出清和執行,并將出清和執行結果提供交易機構。電力網架結構、技術支持系統、交易機構專業能力等條件較為成熟的地區,適時探索由交易機構組織開展日前交易。”可見現貨出清權仍留在電網之內,而電網同時允許參與競爭性售電,因此這仍為一個各方妥協的改革方案,作為改革初期的起步方案暫時可以接受,但應隨著改革的推進不斷完善。根據國外電力市場建設經驗和電力系統安全穩定控制的基本原理,將實時平衡市場(15分鐘以內的交易)和調度操作權保留在電網內的調度機構是有利的,也是能夠保證電網安全的,但15分鐘以上的交易(日內、日前和中長期交易)都可劃歸交易機構。這也意味著現有調度機構的調度部門、運行方式部門和發電計劃部門的相關人員和職能可以調整到交易機構,仍留在電網的調度機構應根據《電力安全事故應急處置和調查處理條例》加強電力安全事故的應急處置工作并控制、減輕和消除電力安全事故損害。


市場化改革的本質是政府將資源配置的自主權下放到市場主體,在市場總體供需平衡趨勢的驅動下,由市場機制這只“看不見的手”形成市場價格。電能資源優化配置是電力市場的核心功能,資源配置權的正確定位和重新分配是電改的核心任務,也是主要障礙所在。“234號文”對此作出了比較清晰的規定。需要注意的是,中長期市場交易合同類型的不同將導致不同的資源配置權分配。例如,在物理合同交易方式下,售電公司分流了一部分發電計劃權(可形象地稱為“調度指揮棒”),電網調度機構必須執行售電公司的交易計劃,由于存在多家互相競爭的售電公司,可有效地實現打破壟斷、提高效率和改善服務的目的。而在差價合同交易模式下,由于售電公司所簽訂的合同屬于純財務性合同,對電網調度機構沒有任何約束力,因此在相應調度職能沒有真正獨立時,售電側改革的效果將大打折扣。電力中長期交易的金融化(例如采用差價合同形式)也將帶來金融和法律風險,電力交易機構是否有能力和資質組織相關金融交易,是需要法律法規支持和金融監管部門認定的。除此之外,對于電網調度機構的監管體系建設也應提上議事日程。


來源:中國能源報


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