中国贸易大国：提高云南电力市场的环境和经济效率（英文）

环境与自然资源计划中国贸易力量提高云南电力市场的环境和经济效率刘双权Michael Davidson纸2月20日 环境与自然资源计划贝尔弗科学与国际事务中心哈佛肯尼迪学校肯尼迪街79号马萨诸塞州剑桥02138本报告中的陈述和观点仅代表作者，并不意味着得到哈佛大学，哈佛肯尼迪学校，贝尔弗科学与国际事务中心或美国政府的认可。由安德鲁·法西尼（Andrew Facini）设计和布置版权2021，哈佛大学校长和研究员美国印刷 纸2月20日中国贸易力量提高云南电力市场的环境和经济效率刘双权Michael Davidson环境与自然资源计划 关于作者刘双权是云南电网股份有限公司云南省电力调度控制中心的高级工程师。他的研究重点是电力行业的结构调整和电力市场。他拥有博士学位。曾在华中科技大学获得水电工程博士学位，此前曾在哈佛大学肯尼迪学院Belfer科学与国际事务中心做访问学者。迈克尔·戴维森是加利福尼亚大学圣地亚哥分校全球政策与战略学院和机械与航空航天工程系的助理教授。他的研究和教学中心主要针对大规模部署低碳能源所固有的工程意义和体制冲突，尤其是中国，印度和美国。他拥有博士学位。麻省理工学院的工程系统专业博士，之前是哈佛大学肯尼迪学院贝尔弗科学与国际事务中心的研究员和助理。ii中国贸易国：提高云南电力市场的环境和经济效率 关于计划环境与自然资源计划的任务是在区域，国家，国际和全球范围内进行政策相关研究，并通过其推广计划向决策者，学者和感兴趣的公民提供其产品。在过去的30年中，环境政策发生了巨大变化。今天，它已成为能源政策，经济发展和安全不可或缺的一部分。安全不仅意味着免受军事侵略，而且还意味着维持充足的食物和水供应，以及保护人类和环境健康。这些问题不能从一种学科或从一个问题或一个国家的角度来解决。未来的世界将需要跨学科和地域界限的多种需求和价值的整合。有关更多信息，请访问belfercenter.org/ENRP致谢作者要感谢哈佛肯尼迪学校的Belfer科学与国际事务中心对这项工作的支持。此外，我们感谢中国电力和能源工作组的成员，特别是亨利·李和比尔·霍根的深思熟虑的评论，这有助于加强这一内容。所有缺陷仍然是我们自己的。贝尔弗科学与国际事务中心|哈佛肯尼迪学校iii 前言有关云南省电力市场及其改革方式的这篇论文是有关中国的长期项目的一部分：环境，哈佛肯尼迪学校Belfer中心的能源与可持续性。该项目始于十年前，其重点是能源技术创新，减少碳排放的市场机制，电动汽车和水资源等诸多问题。在2018年，该项目完成了对中国可能采取的行动的为期两年的分析，以超越其近期目标，即到2030年稳定当前的排放量，并开始在2030年之前将排放量减少到零。这项为期两年的分析结果将在2021年由剑桥大学出版社编辑出版。其主要结论之一是需要改革中国的电网，并更多地依赖市场而不是行政协议。因此，我们把重点放在了项目上在2018-2019年关于中国电力行业的改革。这份关于云南的论文是由研究人员和教职员工组成的为期一年的工作组的成果之一。它由云南省电力调度与控制中心高级工程师刘双权博士和美国顶级电力专家之一迈克尔·戴维森教授撰写。两位都是Belfer中心环境与自然资源计划的研究员，也是中国项目的参与者。中国：环境，能源和可持续性项目的其他论文和报告可在我们的网站上找到：www.belfercenter.org/program/environment-and-natural-resources#!china：-环境，-能源和-可持续性。贝尔弗科学与国际事务中心|哈佛肯尼迪学校v 目录1.2.2.12.22.2.12.2.22.2.32.32.3.12.3.22.3.33.3.13.23.33.3.13.3.2六中国贸易国：提高云南电力市场的环境和经济效率 4.云南21市场改革建议4.1能源现货市场214.2市场外“补足”支付以提高电网可靠性224.3按绩效付费的月度容量拍卖 ..................................................................................234.4过渡付款计划254.5仿真结果265.讨论区315.1拟议框架的可行性和不足之处315.2从巴西的经验中学习336.结论35附录：仿真模型37优化模型37产能市场38参考文献39贝尔弗科学与国际事务中心|哈佛肯尼迪学校七 2020年2月4日，云南普罗旺斯金沙江上正在建设的白鹤滩大坝的卫星视图。建成后，白河滩将成为仅次于三峡大坝的世界第二大水力发电厂。CNES /空中客车公司，经许可使用。 1贝尔弗科学与国际事务中心|哈佛肯尼迪学校1.介绍中国的电力部门是应对许多最紧迫的公共政策挑战的关键，从缓解气候变化和当地环境污染到为经济增长提供可承受的投入。在过去的三十年中，进行了无数次改革以提高该部门的效率，但成熟的电力市场尚未确立。部分原因是从中央计划的不完全过渡，该部门现在面临着全国的发电能力过剩，高水平的发电量。减少可再生能源（即废物），以及未来低碳网格技术创新的不确定路径。中国南方的云南省面临着一系列特殊挑战。尽管拥有丰富的水力资源，但它会定期减少大量的低碳能源（某些月份超过20％）。燃煤发电厂主要在干燥的冬季提供所需的能源，但依靠大量补贴来这样做，这会给系统带来高昂的成本。间歇性可再生能源（河流的水力发电，还有风能和太阳能）中所占比例越来越大，使用旧的规划模型进一步有效地管理了系统。云南在电力部门建立基于市场的机制方面比大多数省都采取了更大的行动，该省五分之三的能源售出于政府管理的计划之外。尤其是中期市场（每月到每年）已经激增，其设计因燃料种类而异，差异很大，这可能会对效率和效率产生重大影响。收入分配。至关重要的是，云南缺乏标准的短期电力市场（“现货市场”），该定价系统全面地融合了所有供应和网络特征，并提供有效的价格以及相关的运营和投资激励措施。此外，已经实施了许多非市场因素，例如煤电补贴和优先发电计划，以维持一些电力公司的偿付能力，但对效率和环境绩效产生负面影响。 2中国贸易国：提高云南电力市场的环境和经济效率在本报告中，我们提出了云南的市场改革途径，该途径既可行又适用，可以立即解决其中的一些挑战，同时旨在根据有充分经验的国际经验进行标准设计。我们的建议的核心是按绩效付费的月度容量拍卖，可以帮助弥补能源市场中的收入缺陷。这种方法建立在国际容量市场经验的基础上，为最需要发电的动力提供了动力，并且与所有电力资源采用单一能源市场兼容。因此，可以将用于支付某些公司滞留成本的市场外支付降至最低。最后，在这些能源和容量市场中吸引消费者参与可以产生强大的动力，将消费转移到低成本的几个月和几个小时，从而使整个省受益。 3贝尔弗科学与国际事务中心|哈佛肯尼迪学校2.云南电力系统2.1电力行业发展概述中国的电力部门是从垂直整合的部委中成长而来的。在1980年代引入了独立生产者，并在1990年代末和2000年代初引入了电力市场结构调整的各种要素[1]。这些改革导致2002年至2012年间发电量和容量的空前年增长12％[2]。然而，发电的关税由政府按能源类型和省份分别确定，导致诸如低效率的调度，贸易动力壁垒以及电力短缺与全国供过于求并存等挑战[3，4]。整合越来越多的可再生能源的困难也凸显了国家和地方政府与电网公司的目标之间的矛盾，导致非化石能源的大量削减（即浪费）。中国西南部的云南拥有得天独厚的地理资源，蕴藏着丰富的能源：六大水系和180多个支流[5]。云南的水电可开发容量超过100吉瓦，占全国总容量（660吉瓦）的15％[6]。云南的探明煤炭储量达到约240亿吨（在中国排名第九），风能和太阳能资源丰富[7]。因此，电力在早期就被确定为该省的支柱产业，尤其是在1990年代开始的西电东送（WEET）项目中。1云南的发电能力一直超过国家的增长率，在12个国家中每年以17％的速度增长日五年计划（2011-2015）。这是由澜沧江和金沙江上的大型级联水力发电厂驱动的。过去几年安装的较小的河道发电厂（主要由副省级电网控制）也保持了很大一部分水力发电。此外，2012年有几家新的燃煤发电厂上线，2018年的总装机容量为92吉瓦（见表1）。1湿（西电东送）是输电线路和其他基础设施的一项广泛项目，旨在鼓励云南向广西和广东省的电力需求中心出口电力。 4中国贸易国：提高云南电力市场的环境和经济效率在发电方面，水电，煤炭，风能和太阳能光伏分别占83％，9％，7％和1％。表格12018年云南的一代混合人口。资料来源：[8，9]容量（按di）修补程序管辖权（MW）生成（TWh）省级省以下2小计水力发电56 6219 96366 584263煤炭12 4001 59913 99929风8 475988 57322太阳能光伏3 0992003 2993全部的80 59511 85992 455317为了适应发电能力的快速增长，云南电网（YNPG）加强了省级输电网络以连接到本地需求中心，而南方电网（CSG）扩大了省际WEET互连以促进出口。省际传输容量现在为31吉瓦。3 还计划了更多的输电项目（例如，昆-柳-龙特高压直流输电），这将使出口容量再增加8吉瓦[12]。预计2020年WEET的出口量将达到140 TWh [13]。但是，与中国其他许多地区一样，云南和向其出口的省份内的电力需求与这些供应方面的投资并不一致。从2013年左右开始，供过于求已成为云南的一项重要挑战，导致水电缩减。新建燃煤电厂的发展受到限制，电力市场已被采用，以刺激当地更多的电力消耗，下文将进一步讨论。在这14个省中，云南的需求预计每年仅增长4.5％日五年计划，到2030年将达到330 TWh [14]。2在县和县一级调度的工厂总量。中国的电力调度分为五个级别：国家级省，地区级省，省，地级和县级[10]。在云南，许多小型水电站是由省以下调度机构调度的。3YNPG的省级电网基于500 kV双回路网络，并通过8个超高压直流（UHVDC）电路（3±800 kV和5±500 kV）和1个电压源转换器（VSC）与CSG互连-基于HVDC的系统，其WEET的总传输容量为31.15 GW [11] YNPG。 2018年云南电网运行安排。 2018。 5贝尔弗科学与国际事务中心|哈佛肯尼迪学校2.2能源定价与调度2.2.1行政定价行政价格通常区分发电关税（发电机收取的价格）和零售关税（消费者支付的价格）。云南历来都像中国其他地区一样执行基准发电电价，并于2014年开始区分湿季和干季电价-从5月至11月，当水力发电充足时，电力价格便宜了约20％。 2015年，根据水库的存储容量进一步细分了水力发电厂的电价：具有年存储能力的水库为0.33元/ kWh，具有季节性存储能力的水库为0.3元/ kWh，容量大于25MW的过流电厂为0.27元/ kWh，小于25MW的电厂为0.235元/ kWh [15] 。澜沧江，金沙江和怒江等主要河流的新建河道水电站上网电价略高，为0.3元/千瓦时。定期调整基准煤炭电价，以反映燃料价格等成本投入的变化，最近一次是在2015年，为0.3358元/千瓦时[16]。风能和太阳能基准电价是根据中央上网电价（FIT）政策制定的，4目前云南的电价分别为0.45元/ kWh和0.75元/ kWh [17]。上网电价补贴与煤炭基准关税之间的差额由中央政府资助的补贴弥补。云南省消费者面临的零售价格根据行业而有所不同，并且无论其在省内的位置如何，都保持不变，有七个较小的独立区域，价格由县政府决定[18]。零售电价与发电电价之间的差额是电网公司的收入，该公司在2016年之前未进行适当的成本核算。该省直到最近才开始加强对自然垄断公司（如输电和配电网公司）的监管，这对于防止过度补偿和确保有效运营[19]是必不可少的，请参见表2。4旨在通过根据每种技术的发电成本向可再生能源生产商提供长期合同来鼓励可再生能源技术投资的政策。 6中国贸易国：提高云南电力市场的环境和经济效率表2YNPG在2016–2018年的零售价格（