容量市场与容量机制 政策导向

华南理工大学电力学院电力市场团队2025年11月26日 电力系统容量充裕性 容量成本回收基本理论 稀缺定价机制 容量市场机制 四 容量补偿机制 CSCUT 2025. All Rights Reserved 电力系统容量充裕性 1.1电力系统充裕性定义 什么是电力系统充裕性 (Generation/Resource Adequacy) ? “为保证电力系统运行的稳定性，维持电力系统频率、电压的正常水平系统应有足够的静态稳定储备和有功功率、无功功率备用容量。备用容量应分配合理，并有必要的调节手段。” 2020年《电力系统技术导则》： >系统备用容量为最大负荷的2%~5%，事故备用容量为最大负荷的10%，不小于系统一台最大机组或馈入最大容量直流的单机容量 2022年《电力可靠性管理办法》： 各级能源管理部门应当科学制定并适时调整电力规划，优化配置各种类型的电源规模和比例 电力系统容量充裕性 失负荷概率（lossofloadprobability）失负荷期望（lossofloadexpectation）电量不足期望（expected energynotserved） 电力系统灵活性：系统面临各种不确定性仍旧保持平衡的能力。在风光份额不断增加的背景下，通常聚焦于火电机组的启停时间、爬坡速率以及最小出力3个指标 电力系统容量充裕性 1.2充裕性影响因素 可持续的发电投资激励机制 优化能源结构，提高燃料供给可靠性 发展需求响应，增强源网荷储互动 技术进步；规划保障性资源 加强网间联络线互济 电力系统容量充裕性 Missing Market Missing Money 增长的可再生造成传统电厂利润风险大即使价格上涨带来的收益足以弥补固定成本和资本成本，投资者也可能不愿承担相关风险，也无法通过期货和中长期市场规避这些风险 ·价格帽 可再生能源补贴峰值电厂获得的收入不足以支付固定成本 电力系统容量充裕性 电力系统容量充裕性 容量成本回收基本理论 稀缺定价机制 容量市场机制 四 容量补偿机制 CSCUT 2025. All Rights Reserved 容量成本回收基本理论 容量成本回收基本理论 2.2最优可靠性标准 可靠性标准包括： √容量裕度√失负荷期望小时LOLE√失负荷期望电量（ExpectedEnergyUnserved，EEU) 例如，英国能源部门主要采用的指标是LOLE=3h，这也是英国其他互联国家采用的可靠性标准（比如，爱尔兰LOLE=8h，法国LOLE=3h，荷兰LOLE=4h） 容量成本回收基本理论 2.2最优可靠性标准 LOLE=CONE/VOLL 新建机组净成本(Cost of new entry , CONE) 本质上是为了最大化消费者的净收益 偏好选择实验： 接受停电损失的意愿(willingness-to-accept, WTA) 支付容量成本的意愿(willingness-to-pay , WTP) 目前使用值：17英镑/kWh 容量成本回收基本理论 容量成本回收基本理论 2.3容量成本回收机制 (3）容量补偿 (1）稀缺电价 (2）容量市场 由监管机构设定补偿标准，直接向市场中符合条件的容量提供者支付容量费用 机组的可用装机容量作为标的市场化拍卖确定容量价格 发电商通过电力稀缺时段的尖峰价格来回收投资成本 容量成本回收基本理论 2.3容量成本回收机制 容量市场：由容量拍卖确定容量补偿的单位价格（英国）； 分散义务：将容量义务分配给用电主体，要求购买或自建完成容量义务（法国）战略备用：在市场化机组之外保留一部分老旧机组，给予容量支付（德国、瑞典、比利时）；容量补偿：设置固定价格向特定机组或全市场支付容量费（西班牙) 欧洲 因地制宜多种机制设计 美国 以容量市场机制为主 容量成本回收基本理论 容量成本回收基本理论 2.3容量成本回收机制 容量机制 纯能量市场 有效的前提：市场完全竞争、市场参与者理性、遵循风险中性策略 运营、监管机制复杂，与运营机构的中长期预测能力有关 实际的壁垒：通常有市场力（需求弹性不足）、容易遭受投资周期的影响投资者不愿承担风险 研究表明可能造成过度投资，消费者承担过高电价 极易受到市场力的影响 难以进行政治控制，需允许出现极端电价和缺电（裁负荷）等情况 电力系统容量充裕性 容量成本回收基本理论 = 稀缺定价机制 容量市场机制 四 容量补偿机制 CSCUT 2025. All Rights Reserved 三、 稀缺定价机制 澳洲电网结构狭长，是世界上最长的电网，电力市场始建于上世纪90年代中期全世界自由度最高的电力市场之一 国家电力市场（NEM）是澳大利亚国内最大的电力市场，主要包括昆士兰、新南威尔士、维多利亚、南澳和塔斯马尼亚5个互联州，由澳大利亚能源市场交易中心（AEMO）负责运行： 发电装机以火电为主，能源结构与中国类似，电力现货市场以24小时为周期、以5分钟为时间节点滚动地实现电力供需平衡，实行区域定价，每个州为一个价区； 三、 稀缺定价机制 现货市场出清：包含网络安全约束的多时段直流最优潮流问题 现货价格帽（MarketPriceCap）高达15100澳元/兆瓦时，每年调整一次 管制价格机制：当某区域市场价格升高到一定的水平，过去2016个交易时段（等效为7天）的电价之和超过累积价格阅值时，便会触发管制价格帽NEM进入管制价格时期（administeredpriceperiod） 允许现货市场暂停的情况：（1）电力系统崩溃：（（2）管辖区进入紧急状态并向AEMO发出指令；（3）AEMO判定无法按照NER规则运行现货市场。现货市场暂停后，至市场重启前，投标和调度仍然按原有规则进行，但结算采用管制价格而不是出清价格。 三、稀缺定价机制 3.1澳大利亚市场稀缺定价 ◆事件跟踪：2022年6月12日，NEM昆士兰区域电价触发管制价格机制，至15日，AEMO宣布NEM现货市场暂停运行* 由于300澳元/MWh相对于发电成本过低发电机组削减申报最大可用发电容量，至6月14日7:00仅剩总装机容量的26%； 三、 稀缺定价机制 3.2美国得州ERCOT稀缺定价 得州地处美国南部，电网独立程度高，与外州没有交流互联，仅通过直流联络线与西南电力库SPP、墨西哥相连： ERCOT负责管理得州2600万客户的电力供应和分配，覆盖了该州约75%的面积和90%的电力负荷。最主要的发电资源是天然气，其次是风力 三、 稀缺定价机制 3.2美国得州ERCOT稀缺定价 》2014年，引入了实时备用价格增量（Real-TimeReservePriceAdder, RTRPA) : 》2015年，引入了可靠性部署价格增量（Real-TimeReliabilityDeployment Price Adder, RTRDPA) : 实时市场未采用电能量-辅助服务联合出清，实时结算点电价（Real-TimeSettlementPointPrice，RTSPP）可表示为： 三、稀缺定价机制 3.2美国得州ERCOT稀缺定价 电能量结算价=LMP+实时备用价格增量+可靠性价格增量 LOLP是给定备用水平R下的失负荷概率CDF是备用水平R下正态分布函数的累积分布函数正态分布的均值u、标准差。随每个时段变化 影响参数：RTRPA=(VOLL-LMP)×T(R) 失负荷价值VOLL[LOLP(R-X),R-X> 0T(R)=失负荷概率LOLP1,R-X≤ 0最小备用需求×LOLP(α, μ, R) = 1- CDF(α, μ, R) 运行备用需求曲线(operationreservedemandcurve,ORDC) 三、 稀缺定价机制 3.2美国得州ERCOT稀缺定价 由于高度市场化带来的低电价，得州大约60%的家庭使用电制热设备，寒潮之下冬季电力负荷迅速攀升，2月14日夜间，ERCOT峰值负荷达到史无前例的69.87GW，超出2020年底充裕性规划的预测值67GW。 系统备用不足，现货市场价格多次达到上限9000美元/兆瓦时； 指数型零售套餐用户产生昂贵电费账单，部分售电公司破产2021年12月2日，公用事业委员会将价格帽下调为5000美元/兆瓦时 三、 稀缺定价机制 3.3可靠性期权机制 可靠性期权是一种金融产品，属于看涨期权（calloptions） 期权卖方一般为发电机组，买方可以是市场运行机构（集中式）或负荷服务实体（分散式） 具有对电能量市场无扭曲、高可靠性、可与稀缺电价有效耦合等优点 ·期权的买方向卖方支付保费，赋予期权买方按照约定的执行价格s执行合同的权利（而非义务）。 当市场参考价格p（日前或平衡市场价格）高于执行价格s时，期权卖方需要将正差值收益支付给买方。 三、 稀缺定价机制 市场运营机构确定执行价格、拍卖时间、需求曲线等参数。其中执行价格一般在正常电价和稀缺时刻的价格之间，高于发电机运营成本。总容量需求一般为峰值负荷加上一定的备用裕度 需求曲线一般为四点曲线，形状根据各市场的可靠性要求不同而不同。 三、稀缺定价机制 3.3可靠性期权机制 三、 稀缺定价机制 、第一轮拍卖中，主体申报量（MW/年）和价（EUR/MW年），每个主体可以投3-10个投标块·若第一轮拍卖中，发电商报出的总容量大于容量需求，则继续进行第二轮拍卖，重新申报量价曲线每轮拍卖中，主体报的量和价格较之上一轮只能保持或减少。拍卖根据供需情况持续多轮，最多21轮，直至供需曲线相交在得到出清价格的该轮拍卖中，所有入围的容量资源获得统一出清价作为可靠性费用 三、稀缺定价机制 3.3可靠性期权机制 参数确定 按照差价进行结算 ·不同期限的拍卖，提前给电厂稳定的收益 一般将存量资源和新建资源的合同期限相区分，以进一步激励新建资源 三、 稀缺定价机制 pda为日前市场价格，bi为代理商在平衡市场中的报价。 电力系统容量充裕性 容量成本回收基本理论 稀缺定价机制 容量市场机制 四 容量补偿机制 CSCUT 2025. All Rights Reserved 四、容量市场机制 4.1美国PJM容量市场 RPM实施机制 四、容量市场机制 4.1美国PJM容量市场 四、容量市场机制 4.1美国PJM容量市场 (1）资源充裕度评估 PJM每年进行一次未来11年的资源充裕性评估，评估考虑因素：负荷预测不确定性，发电容量资源的强迫（事故）停运率、计划及检修停运率） >资源的可靠性取决于两个变量：①装机容量；②不可用的概率。 >系统的可靠性标准：LOLE不超过10年一次； 峰值负荷测（peakloadforecast）的百分比用来表示达到可靠性标准的资源要求 四、容量市场机制 4.1美国PJM容量市场 考虑输电限制后，RTO被分解成27个LDA，若LDA的容量紧急输送极限（CapacityEmergencyTransferLimit，CETL）不达标，则被建模为受限制LDA，每个受限制LDA的可靠性要求、可变资源需求曲线、拍卖等均会单独设立 四、容量市场机制 4.1美国PJM容量市场 (1）资源充裕度评估 容量市场分区一—负荷交付性（LoadDeliverability）测试 ②情景假设 ①定义节点交付区域LDA 假设PJM中的每个LDA都独立地经历发电不足，假设PJM的其余地区运行正常，能够为被测区域提供高达其可用储备极限的应急发电 >根据输电所有者的服务区域划分：》由上述服务区域组成的更大的地理区域，称全局LDA》由上述服务区域的一部分构成的区域，称子LDA 测试场景包括夏/冬季峰值负荷、LDA区内容量紧缺、发电机组出现停运等极端场景 ③测试程序：计算两个关键指标 容量紧急输送目标(Capacit