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能源基金会支持项目 G1602-24284 报告 二 可再生能源 参与电力市场模式研究 （ 终 稿） 项目名称： 电力体制改革框架下可再生能源电价及补贴形成机制研究 项目来源： 能源基金会 项目承担单位： 国家发展改革委能源研究所 国网能源研究院 报告完成单位： 国网能源研究院 报告完成时间： 2017 年 3 月项目名称： 电力体制改革框架下可再生能源电价及补贴形成机制研究 项目来源： 能源基金会 项目指导单位：国家发展改革委价格司 国家能源局新能源司 项目承担单位：国家发展改革委能源研究所 国网能源研究院 项目负责人： 时璟丽 李琼慧 主要研究人员：陶 冶 高 虎 袁婧婷 王红芳 樊丽娟 杭 宇 郭晓雄 王彩霞 雷雪姣 李梓仟 报告一： 可再生能源电价改革方向分析 完成单位 : 国家发展改革委能源研究所，国家可再生能源中心 执笔人： 时璟丽 陶 冶 高 虎 报告二： 可再生能源 参与 电力 市场 模式 研究 完成单位 : 国网能源研究院新能源所 执笔人： 雷雪姣 王彩霞 李琼慧 李梓仟 报告三： 电力体制改革框架下可再生能源电价补贴形成机制研究 完成单位 : 国家发展改革委能源研究所，国家可再生能源中心 执笔人： 时璟丽 高 虎 王红芳 袁婧婷 樊丽娟 杭 宇 郭晓雄 I 摘 要 近年来，我国风电、太阳能光伏等可再生能源发展步伐加快，风电、光伏新增装机量均位列世界第一。随着我国可再生能源装机规模的持续快速增长，可再生能源规模化开发与市场消纳能力不足的矛盾日益凸显。尤其是 “三北 ”地区可再生能源发展迅猛、装机增速远高于负荷增速，部分地区弃风、弃光问题较为严重。随着中共中央文件 2015 9号关于进一步深化电力体制改革的若干意见发布，新一轮电改正式启动。促进新能源并网消纳是本次电力体制改革实施方案和试点工作中的一项重要内容。结合我国当前电力体制改革背景，研究市场过渡期促进可再生能源消纳 的市场机制、探索我国可再生能源参与电力市场模式，对缓解可再生能源并网消纳矛盾具有重要意义。 课题首先在分析我国新能源发展现状和消纳问题的基础上，分析新一轮电力体制改革对新能源消纳的要求。其次，研究美国、德国等典型国家在可再生能源参与电力市场模式方面的经验。再次，重点分析了市场过渡期我国促进可再生能源消纳的交易机制，包括电力直接交易、调峰辅助服务交易、发电权交易等 ， 并 对 短期 市场 设计 进行了 探索 。然后，对中远期我国可再生能源参与电力市场的可能模式进行了 分析 。最后，提出促进我国新能源消纳的机制建议，为新形势下的新能源消纳提供决策参考。 II 目 录 我国可再生能源发展现状及面临的改革新环境 . 1 1.1 我国可再生能源发展现状 . 1 1.1.1 可再生能源装机情况 . 1 1.1.2 可再生能源运行消纳情况 . 2 1.2 新一轮市场化改革对可再生能源的政策要求 . 6 1.2.1 我国新一轮电力体制改革进展 . 6 1.2.2 新一轮电力体制改革针对可再生能源的相关要求 . 11 国外可再生能源参与电力市场模式分析 . 19 2.1 典型国家可再生能源参与电力市场模式 . 19 2.1.1 德国 . 19 2.1.2 美国 . 21 2.1.3 英国 . 24 2.2 国外可再生能源参与电力市场存在的问题及措施 . 28 2.2.1 国外可再生能源参与电力市场存在的问题 . 28 2.2.2 各国促进高比例可再生能源融入电力市场的措施以及启示 . 30 市场过渡期促进可再生能源消纳的交易机制 . 32 3.1 电力直接交易 . 32 3.1.1 概念与内涵 . 32 3.1.2 交易机制与交易现状 . 32 3.1.3 实施建议 . 35 3.2 调峰辅助服务交易 . 36 III 3.2.1 概念与内涵 . 36 3.2.2 交易机制与交易现状 . 37 3.2.3 实施建议 . 45 3.3 发电权交易 . 46 3.3.1 概念与内涵 . 46 3.3.2 交易机制与交易现状 . 48 3.3.3 实施建议 . 49 3.4 短期市场 . 50 3.4.1 概念与内涵 . 50 3.4.2 短期市场设计 . 50 中远期我国可再生能源参与电力市场模式探索 . 54 4.1 中远期我国电力市场形态 . 54 4.2 中远期我国可再生能源参与电力市场的可能路径 . 57 4.3 中远期可再生能源参与电力市场交易方式 . 63 结论与建议 . 65 5.1 结论 . 65 5.2 建议 . 71 参考文献 . 73 附件 . 74 附表 1 我国可再生能源发电相关政策文件 . 74 可再生能源参与电力市场模式研究 1 我国可再生能源发展现状及 面临的改革新环境 1.1 我国可再生能源发展现状 1.1.1 可再生能源装机情况 经过近十年的艰苦努力，我国新能源发展已经走在了世界前列。2015年，我国新能源发电新增装机容量超过 5000万 kW，累计装机容量超过 1.8亿 kW，占全球新能源装机的四分之一。其中，风电装机容量连续四年世界第一，太阳能发电装机容量 4848 万 kW，首次超越德国成为世界第一，成为我国新能源发展史上新的里程碑。 截至 2015 年底，我国新能源发电并网容量约 18744 万 kW， 如图1所示。其中，风电并网容量 12830万 kW，太阳能发电并网容量 4849万 kW，其他新能源发电并网容量约 1065 万 kW，分别占新能源发电并网容量的 68%、 26%、 6%。 2015年我国新能源发电并网容量构成如图 2 所示。并网新能源装机容量约占我国全部发电装机容量 1的 12.4%。 图 1-1 2010-2015年中国新能源发电装机容量 1 数据来源：中国电力企业联合会， 2015 年全国发电装机容量为 150673 万 kW。 3385 5475 7561 10265 13340 18744 78%62%38%36%30%41%0%10 %20 %30 %40 %50 %60 %70 %80 %90 %020 0040 0060 0080 0010 00012 00014 00016 00018 00 020 00 02010 年 2011 年 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年增长率（%）装机容量（万千瓦）新能源装机容量 增长率可再生能源参与电力市场模式研究 2 图 1-2 2015年中国新能源发电并网容量构成 图 1-3 2010-2015年中国风电装机容量及增速 图 1-4 2010-2015年中国光伏发电装机容量及增速 1.1.2 可再生能源运行消纳情况 2015 年，我国新能源发电量约为 2790亿 kWh。其中，风电发电风电68%太阳能26%其他新能源6%2958 4623 6062 7652 9657 12830 68%56%31%26% 26%33%0%10 %20 %30 %40 %50 %60 %70 %80 %020 0040 0060 0080 0010 00012 00 014 00020 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15增长率（%）装机容量（万千瓦）风电装机容量 增长率86 295 650 1745 2805 4848 204%241%121%168%61%73%0%50 %10 0%15 0%20 0%25 0%30 0%010 0020 0030 0040 0050 0020 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15增长率（%）装机容量（万千瓦）光伏累计装机容量 增长率可再生能源参与电力市场模式研究 3 量 1851亿 kWh，太阳能发电量 420亿 kWh，其他新能源发电发电量约 519亿 kWh，分别占新能源发电发电量的 66%、 15%、 19%。我 国新能源总发电量约占全部发电量 2的 5.0%。 图 1-5 2010-2015年中国新能源发电量 图 1-6 2015年中国新能源发电量构成 2 数据来源：中国电力企业联合会， 2015 年全国全口径发电量为 56045 亿 kWh。 656 981 1382 1850 2224 2790 100%50%41%34%20%25%0%20 %40 %60 %80 %10 0%12 0%050 010 0015 0020 0025 0030 002010 年 2011 年 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年增长率（%）发电量（亿千瓦时）新能源发电量 增长率风电66%太阳能15%其他新能源19%可再生能源参与电力市场模式研究 4 图 1-7 2010-2015年中国风电发电量及增速 图 1-8 2010-2015年中国光伏发电发电量及增速 2015年，全国风电利用小时数 1728h， “十二五 ”期间，全国风电年均利用小时数 1891h；全国光伏发电利用小时数 1239h， “十二五 ”期间，全国光伏发电年均利用小时数 1330h。 图 1-9 全国逐年风电发电利用小时数 494 741 1028 1383 1598 1851 79%50%39%35%16% 16%0%10 %20 %30 %40 %50 %60 %70 %80 %90 %020 040 060 080 010 0012 0014 0016 0018 0020 0020 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15增长率（%）发电量（亿千瓦时）风电发电量 增长率1 7 37 91 208 420 21%460%438%148%130%102%0%50 %10 0%15 0%20 0%25 0%30 0%35 0%40 0%45 0%50 0%05010 015 020 025 030 035 040 045 020 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15增长率（%）发电量（亿千瓦时）光伏发电量 增长率2047 1875 1929 2025 1900 1728 050 010 0015 0020 0025 0020 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15风电利用小时数（小时）可再生能源参与电力市场模式研究 5 图 1-10 全国逐年光伏发电利用小时数 2015年全国因弃风限电造成的损失电量为 339亿 kWh，弃风比例15.5%。 8个省级电网弃风比例超过 10%，甘肃、新疆、吉林弃风比例超过 30%，分别达 39%、 33%、 31%。 “十二五 ”期间，弃风限电虽然在2013-2014年有所下降，但整体呈上升趋势。 图 1-11 2011-2015年全国弃风情况 2015 年全国因弃光限电造成的损失电量约为 48亿 kWh，弃光比例 10.3%。有 5个省级电网发生弃光，其中，甘肃、新疆弃光比例超过20%，分别达 31%、 20%。 “十二五 ”期间，我国自 2013年起出现弃光，弃光电量呈逐年上升趋势。 1265 1395 1367 1385 1239 020 040 060 080 010 0012 0014 0016 0020 11 20 12 20 13 20 14 20 15光伏利用小时数（小时）123 208 162 149 339 16.2%17.1%10.7%7.9 %15 .5%0%2%4%6%8%10 %12 %14 %16 %18 %05010 015 020 025 030 035 040 020 11 20 12 20 13 20 14 20 15弃风率（%）弃风电量（亿千瓦时）弃风电量 弃风率