我国电力结构及电力市场发展的研究.pdf

曹晨，等：我国电力结构及电力市场发展的研究产业经济我国电力结构及电力市场发展的研究曹晨，闫帅（华润新能源投资有限公司宁夏分公司，宁夏银川7 550 0 1）摘要：文章旨在探讨电力市场的应用与发展，分析现有电力市场供给结构，针对存在的问题提出改善措施和建议。通过分析我国供给结构、风电火电供给作用、电力需求规模及需求结构、电力装机规模等方面，揭示现有电力市场存在的问题，如供电区联系困难、上网电价仍需市场发现、电力监管不到位以及核心技术不完善等。进一步提出精细化交易方式、做好电网建设前期规划、大力发展储能技术、增加电力市场专业人才的培养等改善措施，为电力市场的完善和发展提供参考意见。关键词：电力市场；电力供给结构；风力发电中图分类号：F426.61DOl:10.13939/ki.zgsc.2024.14.0151引言电力行业作为我国国民经济发展的基础产业，始终受到广泛重视，是国有企业的重要组成部分之二。我国电力行业从发电、输电到配电一直采用垂直一体化的垄断模式进行管理，随着技术的发展和新能源发电的大量接入，传统管理模式不利于电力行业进一步发展。因此，新形势下需要进行有效改革。在电力行业引人市场竞争，激发行业活力，电力市场的概念因此被提出来，建立中国特色的电力市场开始提上日程。刘金涛等（2 0 2 3）从市场构成、市场主体、交易流程、出清方式等方面介绍了我国电力市场改革现状，分析了当前电力市场存在的问题，并依据新一轮电力市场化改革的要求，从凝聚共识、统筹推进和技术支撑三个方面明晰电力市场的未来发展方向2 。吴安平（2 0 2 3）提出，电力体制改革的任务是对过时的生产关系进行调整，全面营造市场化竞争环境，电力市场建设的任务是根据电网规划建设的实际情况，确定市场范围、设计交易模式、制定交易规则、形成电价机制等3。因此，电力体制改革和电力市场建设是我国建设现代化电力系统的重要一步。2电力能源供给结构分析2.1传传统能源供给情况2022年，原煤在国内的产量为450 0 万吨，同比增长9.0%，原煤进口量2 9 0 万吨，同比下降9.2%，说明国内对原煤的需求不断增加，但国内产量能够满足大部分需求，从而减少了对进口的依赖。原油在国内的产量为2 0 46.7 万吨，同比增长2.9%，进口量文献标识码：A文章编号：10 0 5-6 432（2 0 2 4）14-0 0 6 1-0 45082.8万吨，同比下降0.9%，产量增长略高于进口增长，说明我国逐渐减少了对外部原油市场的依赖。天然气方面，国内产量2 17.8 亿立方米，同比增长6.4%，进口量10 92.5亿立方米，同比下降9.9%。虽然产量增加、进口减少，但国内产量无法满足全部需求，仍需依靠进口。总体而言，2 0 2 2 年国内传统能源供给情况保持了相对稳定的增长态势，原煤和原油产量有所增长，而进口量有所下降，显示了国内对自给自足的趋势，而天然气方面的供给仍然面临一定的挑战，需要进一步提高国内产量以满足不断增长的需求。2.2新能源供给情况2022年我国可再生能源总装机达到12.13亿kW，占全国发电总装机容量的47.3%，同比增加76.2%，正逐渐成为电力新增装机的主体。其中，风电光伏新增装机分别为37 6 3万kW和8 7 41万kW，可再生能源发电量2.7 万亿kWh，同比增加31.6%，占据较大比例的发电量，绿色电力证书累计发放量2060万个，同比增加135%，证书交易量96 9万个，同比增长158 0%。新能源的大量并网促使我国供电结构发生调整，对构建电力市场提出了更高的要求。传统能源发电量占比逐渐下降，新能源发电占比不断增加4，使电力市场的供给结构更加多样化和清洁化，对降低传统能源依赖程度、降低碳排放、保护环境具有极为重要的意义。但风能和太阳能的发电量受天气影响较大，增加了电力市场的发电波动性，需要更加灵活的调度和管理手段。发电成本在一定程度上影响了市场电价形成机制，新能源以较低的边际成本影响了电力市场价格，其大规模投人也推动了电力市场竞争的加剧，促CM612024.5产业经济使价格更加市场化和合理化，有助于进一步优化电力市场机制，实现可持续和稳定的电力供应。2.3不同能源类型的作用及发展趋势2018一2 0 2 2 年新能源方面，我国仅风电并网装机容量始终保持高速增长趋势，2 0 18 年新增并网装机容量为2 0 59万kW，同比增速12.2 0%；2 0 19年为2574万kW，同比增速14.13%；2 0 2 0 年为7 16 7 万kW，呈爆发式增长，同比增速33.8 1%，连续三年同比增速保持在10%以上。2 0 2 1年为3亿kW，增速放缓为6.7 6%，但2 0 2 2 年累计并网容量达到3.51亿kW，同比增速达17%，仍保持高增长态势。我国风力发电装机容量已经跃居全球第一，风电设备需求也迅速增大。随着风电机组及产业链技术成熟，预计未来三年我国新增风电装机容量将维持高速增长，为我国经济社会发展提供了更绿色动力，相应的风电设备需求也呈现长期增长逻辑。2018一2 0 2 2 年火电方面，我国火电并网装机容量从2 0 18 年的11.44亿kW增长到2 0 2 2 年的13.32亿kW，但增长速度呈逐年下降趋势。2 0 18 年同比增长8.54%，2 0 19年、2 0 2 0 年维持在4.5%左右，2021年更是跌破4%。随着国内对清洁能源的推广和发展，电装机容量的增长受到一定影响。未来清洁能源将持续得到重视和推广，火电的发展将会继续受到更多限制和调控。可以看出，新能源在供给结构中的作用日益增强，其大规模发展促进了能源结构的多样化和清洁化5。火电在电力供给结构中扮演着重要角色，尤其在大规模发电和基础负荷供应方面，其稳定性和高效性具有明显优势。电力市场方面，新能源增加了市场参与者的数量，促进了市场的竞争和市场化进程，同时低碳排放的特性有助于减少碳排放，提高电力市场的环境友好性，为电力市场注入创新动力，推动了技术进步和能源供给结构的清洁化和多样化转型。相应地，火电的灵活性和稳定性使其能够应对电力需求的波动，提供调峰和备用能力，对电力市场的稳定供应起着重要作用。综上所述，两者相辅相成，共同构建了可持续和稳定的电力供应体系。2.4电力供需结构在能源绿色低碳转型过程中，电力供应结构趋于复杂化是大势所趋，截至2 0 2 2 年年底，我国全口径装机容量达到2 5.6 4亿千瓦，非化石能源装机容量12.7亿千瓦，占比达到49.6%，火电为主的传统供电结构已经彻底改变。当前，我国东北、华北、华东地区以火电为主，CM622024.5中国市场2 0 2 4年第14期（总第118 5期）西北、华中和南方地区水电占比较高，电力供需总体平衡，部分地区有余，局部地区用电高峰时段电力供应偏紧。分区域看，东北、西北区域电力供应能力富余，华北、华东、南方区域电力供需总体平衡，华中区域用电高峰时段电力供应偏紧。分省份看，迎峰度夏期间，湖南、四川等少数电网用电高峰时段电力供应紧张；迎峰度冬期间，湖南、江西、广西以及内蒙古西部等少数电网用电高峰时段电力供应紧张。从全年电力供需形势看，电力供应和需求多方面因素交织叠加，给电力供需形势带来不确定性，综合考虑新投产装机、跨省跨区电力交换、发电出力及合理备用等方面，我国电力供需总体仍处于紧平衡状态，部分区域用电高峰时段电力供需偏紧。对以化石能源为主的均一化电源结构系统而言，采用集中竞价、统一边际出清等电能量市场模式即可满足。但随着新能源大规模发展，一方面其近零边际成本特性将对市场出清价格产生冲击，显著削弱常规电源的市场收益；另一方面新能源资源特性决定了仅依靠自身并不能实现电力可靠供应，需要其他调节资源协同互助。展望未来，在资源特性、边际成本、资源效用等差异巨大的复杂电源结构系统中，主要依据电量进行利益分配的市场模式显然无法满足激励要求。3现有电力市场结构存在的问题3.1供电区域联系困难目前，我国的省间电力市场运转平稳，中长期交易电量持续提升，省内电力市场逐步完善，现货市场试点取得重大突破，但省间与省内市场的衔接仍缺乏一套完善机制。省间、省内市场已有多个交易品种，如省内现货市场、辅助服务市场、富余可再生能源现货市场等，但时序衔接复杂，市场运行效率仍有提升空间。另外，国家电网和南方电网分管了全国各省级公司，各省（市、自治区）基本处于自发自用的状态，在区域调度上无法顺利实施，加上远距离输电能力弱，更减少了各区域之间的联系，这种状况严重影响了我国市场化的进程，不利于资源的优化。3.2上网电价需市场发现我国全面放开经营性用户发用电计划后，发电侧放开规模与用电侧不匹配，影响市场总体推进进度，在个别省份矛盾尤为突出。发电计划放开后，“保量竞价”机制如何落地、中小经营性电力用户放开后曹晨，等：我国电力结构及电力市场发展的研究如何参与市场等问题，都需要根据不同省份的实际情况制定具体的机制规则和措施。面对新要求，需要建立市场运转高效、计划保障有力的全新机制，如以优先购电规模为基础，确定相应的优先发电规模，确保居民农业保障类用电价格稳定。做好优先发用电计划与输配电价改革的衔接，确保交叉补贴拥有稳定的来源。逐步研究“保量竞价”具体操作方式，细化各类发电主体的放开路径，在确保电网安全和民生保障的同时建立公平竞争的市场机制7 。3.3电力监管不到位我国发电侧市场结构存在一定不合理现象，需要在市场中设计市场力防范机制。由于电力企业的复杂性，电力企业的监管也相对复杂，电力监管部门与政府机构的职责划分不清楚，很多部门职权交叉，监管方面需要采取新举措才能建立公平、合理的电力市场。我国部分地区单一发电集团市场份额占比过高，在一些特殊情况下，如阻塞发生地区、负荷高峰时段等，部分发电企业可能形成垄断优势，不仅影响市场公平竞争，还将推高市场价格，增加用户负担。电力市场的监管需要贯穿事前、事中和事后全程，在规则设计上采取有效的措施，例如在市场设计阶段就对市场集中度进行测算，优化市场结构防范市场力，市场运行中采用行为测试方式限制发电企业行使市场力，综合考虑发电企业运营、市场用户电价承受能力等因素，由能源监管机构、市场运营机构等协商设置市场申报价格上下限，保证市场平稳有序发展。3.4核心技术不完全在电力市场建设的过程中，我国电力市场建设中仍面临核心技术不完全的问题，涉及风电、光伏、煤炭发电和储能等领域。第一，我国风电关键核心组件和技术主要依赖进口，尽管我国风电装机容量世界领先，但变桨系统、主轴承和超长叶片等关键部件核心技术仍未实现完全自主化，这一问题导致我国风电机组的生产成本相对较高，并且技术更新换代较为缓慢。第二，光伏技术的高效稳定性和新型材料的开发方面仍面临挑战，尽管我国在光伏领域取得了显著进展，但高效稳定的光伏组件制备仍需进一步推进，以促进光伏技术的规模化应用。第三，煤炭发电技术在高效低碳方面仍有较大的提升空间，我国煤炭发电调节范围和速度与燃气发电相比仍存在差距，限制了煤炭发电向安全、低碳和高效转型发展。第四，储能技术水平在效率、成本和规模等方面产业经济仍存在一定局限性，尽管我国储能技术取得了重要进展，但一些关键储能技术仍处于初级阶段，如高性能电池、超级电容器和储氢技术等。这些技术的发展仍需进一步提升，以满足新型电力系统应用的要求。4改善现有电力市场状况的措施建议4.1精细化交易方式我国已成立国家电力交易中心和省级电力交易中心双层级的交易市场，初步建立起电力中长期市场和现货市场，辅助服务市场也在有序推进，仍需进一步优化和改善电力市场体系，如完善发电企业辅助服务功能参与电力市场的交易方式，明确提供服务的价格结算机制，丰富市场主体参与市场的交易方式，让交易品种更加丰富，让市场参与主体多元化。同时，电力市场的电价机制需做好精细化规划，尽可能消除或统一各省级电力交易中心的市场在市场准人和退出、交易产品、交易时间和交易结算等方面的规则，让各级电力市场成为一个整体，打通电力市场由于规模差异造成的交易壁垒，不同区域的峰谷电价区分不明显，要对应不同市场区域或市场等级制定相适应的分时段电价，拉大峰谷电价，切实体现峰平谷的分时段电价区别，提升市场效率，提高发电调度的经济性，助力电源侧和用户侧市场主体降低交易成本，吸纳新能源发电企业积极人市，提升风电、光伏等新能源的消纳能力，通过积极的省间电力交易，有效缓解我国西北地区弃风弃光的严重情况。4.2做好电网建设前期规划我国电力工业的发展是建立在以省为主体的经济社会发展的基础之上，因此我国的供电系统也理所当然地形成了以省为实体的电力供应格局，相应的电力发展规划生产运行管理等均按省实施管理，输配电价和发售电价格以省级电网为单位核定。加之我国电力资源分布不均，西北、东北、华北以及东部沿海地区的风力资源比较丰富，其中，西北、东北、华北大部分区域远离负荷中心，整体处于西电东输、北电南输的局面，电网建设的滞后造成了电能的巨大浪费9。因此，跨区域跨省电力交易壁垒是电力市场化改革的重要问题，要做好电网建设前期规划，利用地理信息系统、电网分布资料，结合经济评价分析，进行可再生资源评价和地质条件勘探，合理布局电网送出通道，消除不同省份电力市场因配电系统输送能力不同导致的跨区跨省电力交易受限问题，从物理条件上为电力市场的建设和统一提供可行性。CM6632024.5产业经济4.3大力发展储能技术在改善现有电力市场问题的措施中，加大力度发展储能技术是一项关键举措。一方面可以有效缓解新能源严重的弃风弃光情况，另一方面让储能成为市场主体参与电力市场交易。这丰富了市场的产品交易类型，提升了电力市场在用电高峰期和低谷期的调节能力。当然，储能电站因其自身的特殊性，存在充放电损耗、电池存储能力损耗、转换效率及附加成本等问题，参与现货电能量市场的获利难度较大，要制定电价补偿等相应的政策进行扶持。同时，参与价格套利服务和调频市场将获得较好的资本回报率。未来，随着储能电站的大量并网投用，可以发挥促进新能源消纳、减少旋转备用、顶高峰负荷、提供紧急功率支撑等多重作用，为电力市场的稳定供应和调峰提供支持。4.4培养电力市场专业人才随着我国电力市场的逐步建立，电力市场营销专业人才的需求缺口也逐步体现，不同于市面上普通的产品销售，电力营销既具有普通市场营销的基本特征，又具有电力行业的特殊性 。C电力市场运营及管理的人才培养体系函须建立，在政策上要了解市场对各类电力专业人才的需求情况，根据需求情况进行人才培养规划和政策制定12 ，鼓励学术研究和创新以及加强行业与高校的合作，培养更多具备专业知识和技能的电力专业人才。在高等教育上，高校应针对电力市场建设管理和电力市场营销运营等不同专业开设相应课程，加强电力专业设置、培训电力从业人员，确保人才供给与市场需求相匹配，让电力市场逐渐成熟的同时，专业从业人员的缺口也得以及时补充，提高电力市场的运营管理水平和技术创新能力，推动电力市场的健康发展，促进清洁能源的应用和能源转型。5结论我国电力供给结构需持续优化，传统能源在我国电力市场供给结构中仍占主导地位，新能源的发展和并网进一步推动了能源结构的多样化和清洁化，但仍中国市场2 0 2 4年第14期（总第118 5期）需提高市场份额占比。现有电力市场存在供电区域联系困难、上网电价问题、电力监管不到位和核心技术不完全等问题，限制了电力市场发展和运行效率。针对这些问题，提出了一系列的措施建议，如精细化交易方式吸纳新能源企业参与、做好电网建设前期规划打通供电区域交易壁垒、大力发展储能技术提升电力市场调节能力、增加电力市场专业人才的培养等。电力市场的应用与研究需要关注供给结构、问题存在以及解决方案等方面。通过采取相应的措施，促进电力市场的可持续发展，提高能源供给的效率和清洁度，为社会经济发展提供可靠、安全和环保的电力支持。参考文献：1代心芸，陈皓勇，肖东亮，等电力市场环境下工业需求响应技术的应用与研究综述J电网技术，2 0 2 2，46（11）：41694185.2刘金涛，王鑫根，伍以加加快全国统一电力市场建设若干问题的思考一一以电力交易中心为切人口【J价格理论与实践，2 0 2 3（4)：10 1-10 3,2 0 9.3吴安平电力市场化改革与电力市场建设再认识关于谋划电力体制继续深化改革的思考J风能，2 0 2 3（4）：8 10.4孙皓，范日新两种蓄热技术在电力市场的应用前景对比J广东科技，2 0 2 2，31（9)：6 1-6 3.5叶泽市场竞争效率理论及其在电力市场的应用J.中国电力企业管理，2 0 2 1（7）：34-41.6王帅，王志成，王智冬，等基于多阶段随机规划的中国未来电源结构研究J.电力建设，2 0 2 2，43（4）：10 0-10 7.7 】王卿然，张粒子，谢国辉动态限价机制在华东电力市场的应用研究J华东电力，2 0 10，38（6）：8 448 47.8董良庆电力技术发展与电力生产的安全探讨J中国设备工程，2 0 2 1（2 1)：2 19-2 2 1.9陈绪德，落实“双碳”目标，推进低碳技术在电网建设项目中的应用J。项目管理评论，2 0 2 2（3）：18-2 0.10张葛军，吴翠翠，王一依，等。基于电力市场环境的储能电站运营策略研究J电气技术与经济，2 0 2 2（4）：18 0-18 3.11张艳，马艳丽大客户信息管理系统在电力市场的研究与应用J中国电业（技术版），2 0 11（5）：40-44.12】向保林，李珞新电力市场营销专业人才培养体系研究J能源技术经济，2 0 10，2 2（8）：55-59.CM642024.5