清华大学陈启鑫等：欧洲跨国电力市场的输电机制与耦合方式
发布时间:2020-09-29
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欧洲跨国电力市场的输电机制与耦合方式
陈启鑫1*、张维静1、滕飞2、郭鸿业1、刘学1、姜楠1、Goran Strbac2
（1.清华大学电机系，2.帝国理工学院）
本文发表在《全球能源互联网》第5期"电力市场促进可再生能源发展"专题，欢迎品读。本文受国家自然科学基金国际（地区）合作项目及清华大学自主科研计划资助。
文章导读
我国电力市场改革已经取得初步成效，但发电侧市场集中度大、清洁能源消纳困难等现实矛盾亟待通过更大范围的资源优化配置解决，借鉴和参考欧洲跨国电力市场的运行经验对于我国下一步建设统一电力市场具有重要意义。因此，本文首先面向我国推进统一电力市场所面临的跨省区通道容量如何分配、输电成本如何回收以及省内外交易如何衔接等问题，针对性地研究了欧洲跨国电力市场的输电管理机制及市场耦合机制；其次以欧洲电力交易所EPEX SPOT为例，描述了耦合市场的交易流程和交易衔接方式；最后结合我国当前电网建设背景及市场运行实际，提出了推进统一电力市场的意见和建议。
重点内容
欧洲跨国电力市场的容量分配及输电补偿机制
欧洲跨国电力市场是通过跨国输电网的运营及市场联合出清将多个国家的电力市场联结在一起。截止2019年，欧盟电力系统已覆盖36个国家及43个输电网运营商TSO（Transmission System Operator），基本建成了从年度到实时的跨国市场运行，市场框架如图 1所示，包括跨国中长期市场、日前耦合市场、日内耦合市场、以及跨国平衡市场。
⬆ 图1 欧洲跨国电力市场框架
其中，跨国输电容量的分配与输电补偿机制是保障跨国市场竞争公平、提升市场运行效率、促进资源优化配置的关键内在机制。随着欧洲跨国电力市场的建设进程，其输电容量分配方式先后经历了“先到先得”、“显式拍卖”、“隐式拍卖”三个阶段。
在市场建设初期，采用“先到先得”机制。TSO根据固定价格表出售容量合同，按照市场申报时序依次出清输电容量，各国TSO按照固定价格收取相应输电成本。该机制交易明确、操作简单，在市场建设初期适用性强，但随着市场耦合范围逐步扩大，该机制无法激发和反映输电资源的市场价值，还可能导致市场主体“囤积”容量，引发新的市场问题，因此逐步被“显式拍卖”所取代。
在市场建设中期，采用“显式拍卖”机制。“显式拍卖”单独对跨国输电容量进行拍卖，按照市场报价由高到低排序，并以边际电价出清，各国TSO依据输电权拍卖的交易回收相应输电成本。相较于“先到先得”，“显式拍卖”交易灵活，更能体现输电容量的市场价值。但是“显式拍卖”将能量交易与输电容量交易人为割裂，一是可能出现购买容量与实际传输容量需求不匹配、或是购买容量方向与实际潮流方向相反的情况，导致交易无法准确执行；二是割裂的交易机制所形成的价格信号，无法及时传递给能量市场并反馈修正。
随着市场建设逐渐成熟，当前主要采用“隐式拍卖”的机制。“隐式拍卖”将跨国输电通道容量与跨国能量交易进行统一优化出清。该机制中市场不设置输电费，各国TSO输电成本的回收，一是通过阻塞盈余回收；二是获取参与跨境交易所引起的输电损耗补偿。该补偿依据各国TSO参与跨国交易产生的额外损耗给予，属于输电成本补偿ITC（Inter-TSO Compensation for transit）机制的一部分。
其中，ITC机制是由欧洲跨国市场在互联TSO之间建立的跨境补偿协议，包括TSO基建成本补偿及输电损耗补偿两部分，如图2所示。
⬆ 图2 ITC补偿机制的收入与支出
欧洲跨国电力市场的耦合方式
（1）日前耦合市场
欧洲日前耦合市场于运行日前一日早上9:30开始，汇总各国所有市场主体申报信息及跨国通道可用传输容量，以社会福利最大为优化目标进行集中竞价出清；12:42时刻市场发布一次出清结果，若市场出清价格超过各国市场价格阈值，此时市场就地开放10分钟，在市场超过价格阈值时段允许市场主体调整申报信息；并于12:55时刻发布二次出清结果至各国交易中心及TSO予以确认。当日14:00时刻，各国交易中心发布各国市场主体的中标发用电曲线、跨国通道容量分配情况等。市场整体的交易流程如图 3所示。
⬆ 图3 日前耦合市场的交易时序
（2）日内连续交易市场
日内连续交易市场针对各国交易体系的特点共设置了60分钟连续交易、30分钟连续交易及15分钟连续交易三个交易产品，所有产品于运行日前一日15:00时开始，连续交易直至运行日各国市场交割前。市场交易时序如表1所示。
⬇ 表1 日内连续交易市场中的交易时序
（3）耦合市场中的特殊设置
大部分欧洲国家都依据日前耦合市场及日内连续交易市场的组织流程安排本国交易。个别国家在融入跨国耦合市场时，依然保留了本国市场交易的特殊性。例如英国在日前耦合市场结束后，单独设置了英国与爱尔兰的30分钟耦合拍卖，分别于运行日前一日17:00时及运行日8:00时开始交易，并于拍卖开始30分钟后发布交易结果。同时，英国本地还设置了半小时拍卖，在运行日前一日15:30时刻开始，并于当日16:00时出清，允许部分市场主体进一步调整发用电曲线，以获得更好的经济收益。具体英国在日前耦合市场及日内连续交易市场中不同交易产品的时序安排如图2所示，其中交割时间以运行日24:00时为例。
⬆ 图4 英国日前及日内交易产品的交易时序
对中国统一电力市场的启示
一是统一市场运作的核心是日前耦合。借鉴欧洲市场的经验，我国建设全国统一电力市场，应重点推动跨区跨省日前交易，从局部地区起步探索基于价格耦合的多省市场耦合与一体化交易出清，实现多输电通道互联的全市场统一优化，并同时构建规范的配套规则等。
二是规范配套的输配电价很重要。结合我国统一电力市场的建设目标及输配电价交易现状，首先市场应结合统一电力市场交易机制建设规范、配套的输配电价，其次应基于“责权对等”的原则，划分电网功能边界并单独测算输电电价，最后以“谁受益、谁承担”原则为指导，形成合理的输配电价回收体系。
三是要有高效兼容的市场耦合机制。统一电力市场不是一味地求“同”，而是在整体市场降本增效的建设目标下，兼容各省的市场差异逐步发展。首先市场应保障公平，鼓励多样化市场主体公平、无歧视地参与跨区跨省交易与省内交易；其次，市场应针对不同交易产品的市场需求，合理设置和改善省内与跨区跨省交易之间的交易流程与耦合方式，提高交易组织效率；最后，市场应激励各省积极提升相关资质、业务能力和技术条件，为更加高效地参与统一电力市场作好准备。
本文引文信息
陈启鑫，张维静，滕飞，等. 欧洲跨国电力市场的输电机制与耦合方式[J]. 全球能源互联网，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).
研究团队
清华大学－帝国理工学院智慧电力及能源系统联合研究中心，汇集了清华大学和帝国理工学院的学者，共同研究智慧电力及能源系统低碳化和清洁化转型中的前沿性、基础性问题。清华大学智慧能源实验室（Energy Intelligence Laboratory, EILAB），在智能电网、电力市场、电力规划、调度运行、低碳电力等领域积累了深厚的科研基础。在电力市场领域，深度参与了我国电力体制改革重要文件编写，完成多个省/区域电力市场方案和规则设计，研发的技术支持系统与市场出清算法在多个省级电力市场得到应用。
作者简介
陈启鑫
能源互联网研究院副院长，长聘副教授、博导
主要研究方向为电力市场、能源互联网、电力系统运行；
E-mail：
qxchen@tsinghua.edu.cn
张维静
工程师
主要研究方向为电力市场
E-mail：
wjzhang@tsinghua.edu.cn.
编辑：张鹏
审核：白恺
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