歐洲跨國電力市場的輸電機制與耦合方式
陳啟鑫1*、張維靜1、滕飛2、郭鴻業(yè)1、劉學1、姜楠1、Goran Strbac2
（1.清華大學電機系，2.帝國理工學院）
本文發(fā)表在《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》第5期"電力市場促進可再生能源發(fā)展"專題，歡迎點擊品讀。本文受國家自然科學基金國際（地區(qū)）合作項目及清華大學自主科研計劃資助。
文章導讀
我國電力市場改革已經(jīng)取得初步成效，但發(fā)電側市場集中度大、清潔能源消納困難等現(xiàn)實矛盾亟待通過更大范圍的資源優(yōu)化配置解決，借鑒和參考歐洲跨國電力市場的運行經(jīng)驗對于我國下一步建設統(tǒng)一電力市場具有重要意義。因此，本文首先面向我國推進統(tǒng)一電力市場所面臨的跨省區(qū)通道容量如何分配、輸電成本如何回收以及省內(nèi)外交易如何銜接等問題，針對性地研究了歐洲跨國電力市場的輸電管理機制及市場耦合機制；其次以歐洲電力交易所EPEX SPOT為例，描述了耦合市場的交易流程和交易銜接方式；最后結合我國當前電網(wǎng)建設背景及市場運行實際，提出了推進統(tǒng)一電力市場的意見和建議。
重點內(nèi)容
歐洲跨國電力市場的容量分配及輸電補償機制
歐洲跨國電力市場是通過跨國輸電網(wǎng)的運營及市場聯(lián)合出清將多個國家的電力市場聯(lián)結在一起。截止2019年，歐盟電力系統(tǒng)已覆蓋36個國家及43個輸電網(wǎng)運營商TSO（Transmission System Operator），基本建成了從年度到實時的跨國市場運行，市場框架如圖 1所示，包括跨國中長期市場、日前耦合市場、日內(nèi)耦合市場、以及跨國平衡市場。
? 圖1 歐洲跨國電力市場框架
其中，跨國輸電容量的分配與輸電補償機制是保障跨國市場競爭公平、提升市場運行效率、促進資源優(yōu)化配置的關鍵內(nèi)在機制。隨著歐洲跨國電力市場的建設進程，其輸電容量分配方式先后經(jīng)歷了“先到先得”、“顯式拍賣”、“隱式拍賣”三個階段。
在市場建設初期，采用“先到先得”機制。TSO根據(jù)固定價格表出售容量合同，按照市場申報時序依次出清輸電容量，各國TSO按照固定價格收取相應輸電成本。該機制交易明確、操作簡單，在市場建設初期適用性強，但隨著市場耦合范圍逐步擴大，該機制無法激發(fā)和反映輸電資源的市場價值，還可能導致市場主體“囤積”容量，引發(fā)新的市場問題，因此逐步被“顯式拍賣”所取代。
在市場建設中期，采用“顯式拍賣”機制?！帮@式拍賣”單獨對跨國輸電容量進行拍賣，按照市場報價由高到低排序，并以邊際電價出清，各國TSO依據(jù)輸電權拍賣的交易回收相應輸電成本。相較于“先到先得”，“顯式拍賣”交易靈活，更能體現(xiàn)輸電容量的市場價值。但是“顯式拍賣”將能量交易與輸電容量交易人為割裂，一是可能出現(xiàn)購買容量與實際傳輸容量需求不匹配、或是購買容量方向與實際潮流方向相反的情況，導致交易無法準確執(zhí)行；二是割裂的交易機制所形成的價格信號，無法及時傳遞給能量市場并反饋修正。
隨著市場建設逐漸成熟，當前主要采用“隱式拍賣”的機制?！半[式拍賣”將跨國輸電通道容量與跨國能量交易進行統(tǒng)一優(yōu)化出清。該機制中市場不設置輸電費，各國TSO輸電成本的回收，一是通過阻塞盈余回收；二是獲取參與跨境交易所引起的輸電損耗補償。該補償依據(jù)各國TSO參與跨國交易產(chǎn)生的額外損耗給予，屬于輸電成本補償ITC（Inter-TSO Compensation for transit）機制的一部分。
其中，ITC機制是由歐洲跨國市場在互聯(lián)TSO之間建立的跨境補償協(xié)議，包括TSO基建成本補償及輸電損耗補償兩部分，如圖2所示。
? 圖2 ITC補償機制的收入與支出
歐洲跨國電力市場的耦合方式
（1）日前耦合市場
歐洲日前耦合市場于運行日前一日早上9:30開始，匯總各國所有市場主體申報信息及跨國通道可用傳輸容量，以社會福利最大為優(yōu)化目標進行集中競價出清；12:42時刻市場發(fā)布一次出清結果，若市場出清價格超過各國市場價格閾值，此時市場就地開放10分鐘，在市場超過價格閾值時段允許市場主體調整申報信息；并于12:55時刻發(fā)布二次出清結果至各國交易中心及TSO予以確認。當日14:00時刻，各國交易中心發(fā)布各國市場主體的中標發(fā)用電曲線、跨國通道容量分配情況等。市場整體的交易流程如圖 3所示。
? 圖3 日前耦合市場的交易時序
（2）日內(nèi)連續(xù)交易市場
日內(nèi)連續(xù)交易市場針對各國交易體系的特點共設置了60分鐘連續(xù)交易、30分鐘連續(xù)交易及15分鐘連續(xù)交易三個交易產(chǎn)品，所有產(chǎn)品于運行日前一日15:00時開始，連續(xù)交易直至運行日各國市場交割前。市場交易時序如表1所示。
? 表1 日內(nèi)連續(xù)交易市場中的交易時序
（3）耦合市場中的特殊設置
大部分歐洲國家都依據(jù)日前耦合市場及日內(nèi)連續(xù)交易市場的組織流程安排本國交易。個別國家在融入跨國耦合市場時，依然保留了本國市場交易的特殊性。例如英國在日前耦合市場結束后，單獨設置了英國與愛爾蘭的30分鐘耦合拍賣，分別于運行日前一日17:00時及運行日8:00時開始交易，并于拍賣開始30分鐘后發(fā)布交易結果。同時，英國本地還設置了半小時拍賣，在運行日前一日15:30時刻開始，并于當日16:00時出清，允許部分市場主體進一步調整發(fā)用電曲線，以獲得更好的經(jīng)濟收益。具體英國在日前耦合市場及日內(nèi)連續(xù)交易市場中不同交易產(chǎn)品的時序安排如圖2所示，其中交割時間以運行日24:00時為例。
? 圖4 英國日前及日內(nèi)交易產(chǎn)品的交易時序
對中國統(tǒng)一電力市場的啟示
一是統(tǒng)一市場運作的核心是日前耦合。借鑒歐洲市場的經(jīng)驗，我國建設全國統(tǒng)一電力市場，應重點推動跨區(qū)跨省日前交易，從局部地區(qū)起步探索基于價格耦合的多省市場耦合與一體化交易出清，實現(xiàn)多輸電通道互聯(lián)的全市場統(tǒng)一優(yōu)化，并同時構建規(guī)范的配套規(guī)則等。
二是規(guī)范配套的輸配電價很重要。結合我國統(tǒng)一電力市場的建設目標及輸配電價交易現(xiàn)狀，首先市場應結合統(tǒng)一電力市場交易機制建設規(guī)范、配套的輸配電價，其次應基于“責權對等”的原則，劃分電網(wǎng)功能邊界并單獨測算輸電電價，最后以“誰受益、誰承擔”原則為指導，形成合理的輸配電價回收體系。
三是要有高效兼容的市場耦合機制。統(tǒng)一電力市場不是一味地求“同”，而是在整體市場降本增效的建設目標下，兼容各省的市場差異逐步發(fā)展。首先市場應保障公平，鼓勵多樣化市場主體公平、無歧視地參與跨區(qū)跨省交易與省內(nèi)交易；其次，市場應針對不同交易產(chǎn)品的市場需求，合理設置和改善省內(nèi)與跨區(qū)跨省交易之間的交易流程與耦合方式，提高交易組織效率；最后，市場應激勵各省積極提升相關資質、業(yè)務能力和技術條件，為更加高效地參與統(tǒng)一電力市場作好準備。
本文引文信息
陳啟鑫，張維靜，滕飛，等. 歐洲跨國電力市場的輸電機制與耦合方式[J]. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2020，3(5)：421-429．
CHEN Qixin, ZHANG Weijing, TENG Fei, et al. Transmission mechanisms and coupling approaches in European transnational electricity markets[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(5): 421-429(in Chinese).
研究團隊
清華大學－帝國理工學院智慧電力及能源系統(tǒng)聯(lián)合研究中心，匯集了清華大學和帝國理工學院的學者，共同研究智慧電力及能源系統(tǒng)低碳化和清潔化轉型中的前沿性、基礎性問題。清華大學智慧能源實驗室（Energy Intelligence Laboratory, EILAB），在智能電網(wǎng)、電力市場、電力規(guī)劃、調度運行、低碳電力等領域積累了深厚的科研基礎。在電力市場領域，深度參與了我國電力體制改革重要文件編寫，完成多個省/區(qū)域電力市場方案和規(guī)則設計，研發(fā)的技術支持系統(tǒng)與市場出清算法在多個省級電力市場得到應用。
