在杰里米-里夫金筆下描繪的第三次工業(yè)革命中，人類化解資源困境的唯一途徑，就是發(fā)展可再生能源。開發(fā)利用可再生能源已成為世界各國保障能源安全，應(yīng)對氣候變化，促進低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展的共同選擇。2015年國務(wù)院批準了5000萬千瓦規(guī)模的張家口可再生能源示范區(qū)發(fā)展規(guī)劃，2022年冬奧會也提出了“低碳奧運”理念。然而，大規(guī)模的新能源集中開發(fā)和接入，以及我國在電源側(cè)靈活調(diào)節(jié)性電源比重低，在輸電側(cè)電網(wǎng)建設(shè)的核準經(jīng)常滯后于新能源項目而造成外送通道能力不足，在電力需求側(cè)近年電量增長趨緩以及缺少需求側(cè)響應(yīng)機制，都使得清潔能源消納面臨極大的挑戰(zhàn)和壓力，也考驗著行業(yè)主管部門和管理人員的智慧。國外電力市場改革最新情況顯示，促進新能源消納，必須加強市場機制建設(shè)，結(jié)合電網(wǎng)運行，充分利用好市場這只“無形的手”進行有效調(diào)節(jié)和引導(dǎo)。對我國而言，應(yīng)借助本輪電力體制改革的春風(fēng)推進電力市場建設(shè)，建立促進可再生能源消納的市場機制，從大范圍消納著眼、中長期交易著手、電力市場建設(shè)著力，從而助力我國實現(xiàn)低碳綠色和可持續(xù)發(fā)展。
負電價：完美破解調(diào)峰困局
風(fēng)電的發(fā)電大小與來風(fēng)情況有關(guān)，通常在后半夜用電低谷時段，風(fēng)量充足風(fēng)電發(fā)電量大，因此發(fā)電曲線通常與負荷曲線負相關(guān)。這會造成系統(tǒng)調(diào)峰困難，尤其在冬季，“三北”地區(qū)對機組的供熱要求進一步降低電源側(cè)的調(diào)節(jié)能力，使消納清潔電變得愈加困難。
火電等常規(guī)電源的運行成本主要是燃料成本，而新能源的燃料成本卻為零。因此，如果建立了以邊際成本報價的能量批發(fā)市場，新能源將占絕對優(yōu)勢，是系統(tǒng)選擇最優(yōu)先調(diào)度上網(wǎng)的電源。
當(dāng)用電負荷較高需要由系統(tǒng)中新能源和常規(guī)電源同時供給滿足時，常規(guī)能源為邊際機組決定市場統(tǒng)一出清價格，新能源機組為價格接受者。此時，電力市場的統(tǒng)一出清價格為正電價，系統(tǒng)中所有的發(fā)電機組按此結(jié)算，新能源機組在這種情況下是賺錢的，可用于建設(shè)成本的回收和利潤賺取;在用電低谷時段，當(dāng)系統(tǒng)在安全運行和滿足供熱的約束條件下按最小開機方式運行，其余用電負荷僅靠新能源電源就可以滿足時，新能源電源為系統(tǒng)邊際機組，市場統(tǒng)一出清價格為零電價。在這種情況下雖然市場結(jié)算價格為零，但是新能源電源還是有意愿發(fā)電，因為每發(fā)一度清潔電還將享受補貼和政府的其他扶持;在極端情況下，用電負荷非常低并且已經(jīng)接近系統(tǒng)的最小開機方式，這時可能出現(xiàn)負電價，即多發(fā)電的電源不僅不能得到收益，而且需要向少發(fā)電的電源付費。出現(xiàn)這種情況時新能源和一些常規(guī)機組在考慮其運行狀況和盈虧平衡點后通常會以負價格向市場報價。這其實是一種合理的現(xiàn)象，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生調(diào)峰困難時，沒有電源自動響應(yīng)調(diào)峰的需求，因為要進行深度調(diào)節(jié)甚至停機再啟而造成額外成本，市場的負電價作為一種經(jīng)濟上的補償和激勵措施，鼓勵電源參與調(diào)峰，促進新能源最大可能性的消納。這種“負”電價市場機制在新能源消納中起積極作用，已經(jīng)在美國電力批發(fā)市場中廣泛運用，也是歐洲電力市場的發(fā)展趨勢，目前在歐洲電力日前交易市場EPEX以及北歐、比利時和荷蘭普遍應(yīng)用。
當(dāng)零售市場與批發(fā)市場形成聯(lián)動時，調(diào)峰困難時段的低電價會傳導(dǎo)到用戶側(cè)，從而引導(dǎo)負荷側(cè)互動。譬如，在美國風(fēng)電裝機第一大州德克薩斯，批發(fā)市場在后半夜風(fēng)電大發(fā)并且系統(tǒng)向下調(diào)節(jié)困難的時段經(jīng)常會出現(xiàn)零電價、負電價等低價，因此，售電商根據(jù)批發(fā)采購價格向用戶提供夜貓子用電套餐，即在零點到五點時段免費用電。此項舉措大大刺激了需求側(cè)參與市場調(diào)節(jié)，使用電曲線更加有利于消納清潔電，提高了系統(tǒng)整體的新能源接納能力。
阻塞電價：解決“卡脖子”難題
新能源富集地區(qū)由于外送通道能力不足而產(chǎn)生的清潔電送出困難，俗稱為電網(wǎng)“卡脖子”現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的產(chǎn)生很大程度因為電網(wǎng)項目建設(shè)滯后于新能源電源項目。在非市場化的環(huán)境中，調(diào)度通常采取分發(fā)電指標(biāo)或輪流停發(fā)的方式來保證公平性。而通過市場化的方式，不僅能夠保證公平性，還能有效引導(dǎo)新能源電源規(guī)劃建設(shè)和電網(wǎng)通道的投資建設(shè)。
在節(jié)點邊際電價的市場機制下，“卡脖子”現(xiàn)象通過阻塞電價來表現(xiàn)，對電網(wǎng)通道的約束引入影子價格，量化阻塞通道的經(jīng)濟價格。當(dāng)電網(wǎng)通道出現(xiàn)阻塞時，市場電價會自動分區(qū)，即在電源充裕而送出困難的地區(qū)呈現(xiàn)低電價，在高負荷的受電地區(qū)呈現(xiàn)高電價。因此，在送出困難的地區(qū)建電源時，收益低;在距離負荷區(qū)近或外送通道充裕的地區(qū)投資建廠時，收益高。所以說，節(jié)點邊際電價會有效引導(dǎo)電源的規(guī)劃和建設(shè);同時，市場化的輸電阻塞價格代表著通過加強通道建設(shè)達到經(jīng)濟收益，也會進而引導(dǎo)輸電通道的投資和建設(shè)。目前，節(jié)點邊際電價和配套阻塞管理的輸電權(quán)市場已在美國等國家廣泛認可和應(yīng)用。
中長期交易：保障合理收益
新能源購買協(xié)議(PPA)是國外常見的用戶與新能源電源簽訂的中長期購電合同。類似與我國的大用戶直購電，但是合同期限會更長，通常為15-25年，在新能源項目建設(shè)階段開始簽訂。國外新能源電源沒有政府批復(fù)標(biāo)桿電價的結(jié)算保證，而主要是靠市場價格，同時輔助以政府補貼、可再生能源配額交易、財稅等政策優(yōu)惠機制來進行投資收益。通過PPA的簽訂，新能源對其發(fā)電價格進行了基本鎖定，對未來的收益有了一定的保證，有利于得到貸款融資等財務(wù)支持，從而促進了對新能源投資的積極性。
目前，很多大公司通過清潔能源PPA來實現(xiàn)綠色電的企業(yè)社會責(zé)任，如谷歌、微軟、亞馬遜、沃爾瑪?shù)榷嗉夜炯娂姾炗喠司G電PPA?？梢灶A(yù)見，隨著新能源發(fā)電成本的進一步降低，新能源PPA的價格將更加具有競爭性，屆時將有更多的企業(yè)參與購買。
跨區(qū)消納：大市場有大能量
新能源消納應(yīng)該大范圍消納，統(tǒng)籌解決，系統(tǒng)聯(lián)動已成共識。
由于各地區(qū)資源稟賦，不同地區(qū)的風(fēng)、光等清潔能源在一次能源中容易形成互補。如地區(qū)之間風(fēng)力資源和光照最強的時段并不相同，單獨一個地區(qū)風(fēng)、光電的發(fā)電量可能并不平穩(wěn)，但多個地區(qū)聯(lián)合運行時，發(fā)電曲線的平滑度大大提高。同時，電網(wǎng)聯(lián)合運行在備用共享等輔助服務(wù)的經(jīng)濟性和電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力等方面也將提高。
近期，美國能源部的國家新能源實驗室為了實現(xiàn)清潔能源電量占比的目標(biāo)，提出建立美國和加拿大29個電力調(diào)度平衡區(qū)聯(lián)合運行的不平衡能量市場方案，，來取代過去由單一平衡區(qū)組建的市場。通過數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)仿真的方法證明，區(qū)域間的能源互補性將促進風(fēng)電和光伏的消納;在未來電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，基于更大區(qū)域的統(tǒng)一現(xiàn)貨調(diào)度交易對電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性更加有力。丹麥、荷蘭等國家通過北歐大電網(wǎng)調(diào)節(jié)，利用挪威和瑞典水電調(diào)節(jié)性能消納本國風(fēng)電，實現(xiàn)了風(fēng)電和水資源的互補，很大程度提升了電網(wǎng)對清潔能源的接納性。
由此看出，建立大范圍市場交易平臺是各國促進可再生能源消納的舉措之一，這也說明了在我國通過國家和省兩級交易平臺擴大交易范圍來提高資源優(yōu)化配置效果的合理性?？傊娏κ袌鼋ㄔO(shè)是一個系統(tǒng)工程，有利于新能源消納的市場機制在容量市場、輔助服務(wù)、日前和實時市場及功率預(yù)測的協(xié)調(diào)應(yīng)用、綠色能源配額等機制相互關(guān)聯(lián)且協(xié)同運作。下一步，應(yīng)結(jié)合國際經(jīng)驗，把握電力市場經(jīng)濟原理和電網(wǎng)運行規(guī)律，建立促進新能源消納的市場機制，在政策、管理和技術(shù)上統(tǒng)籌考慮，結(jié)合調(diào)度運行管理和特高壓外送、柔性直流、熱電解耦、虛擬同步機以及儲能儲熱等多種技術(shù)手段，提出為接納更多清潔能源的系統(tǒng)方案。
