德国电力市场和风电消纳机制简介

德国电力市场和风电消纳机制简介

1 德国电力市场简述

德国电力交易主要通过批发市场和零售市场两个环节实现，运行机制如图1所示。一方面，发电厂与电力零售商以及电力直销客户在批发市场自由竞争，通过市场实现电力定价；另一方面，电力零售商通过自由竞争的零售市场将电力零售给普通电力用户。德国的输电网企业（TSO）和配电网企业（DSO）不参与市场竞争，其过网费用由相关政府部门进行定价。

图1 德国电力市场框架

根据2005年7月颁布的《德国能源工业法案》（EnWG），德国联邦网络局（BNA）负责监管德国电力及燃气网络的并网情况以及过网费用情况。具体过网费管理方法为：DSO和TSO提出过网费申请，BNA视情况予以配准或要求重新提交申请，如果BNA在六个星期之内没有答复，则视为通过申请；BNA有权在任意时刻要求对现有过网费用方案进行重新审核。

2．德国风电并网政策

2000年4月1日，德国《可再生能源法》（EEG）开始生效，虽然在2004年和2008年经历两次修正，但其基本政策并未发生改变。德国《可再生能源法》主要包括以下几个方面的内容：

1）保证上网。包括风电在内的可再生能源可以无条件就近上网。电网企业有义务提供技术上的保证，并优先使用可再生能源生产的电力。电网企业有义务以合理的费用及时将电网升级，以提供满足技术要求的电网。这项义务适用于距离发电装置最近的电网企业。

2）强制固定电价。《可再生能源法》将风电强制电价按不同标准分为两个时期：按较高标准即采用初始电价的前期和按较低标准即从初始电价结束到强制电价结束的后期。在风资源丰富的地区，初始电价时间为5～10年；在风力资源相对贫乏的地区，前期补偿时间最长可达20年。海上风机获得初始电价标准的时间至少为12年，具体时间的长短，随海上风机安装地点至海岸的距离和风机安装海域的海水深度而定。这样，无论是在德国北部濒海风力资源丰富地区，还是在南部风力资源较为贫弱的中等高度山脉地区，都可以从风电开发中获利。风机制造企业、风机投资者和贷款机构的投资积极性得到了长期鼓励。强制电价机制规定，支付给风电生产者的电价与售电电价的差额由电网企业预先支付，最终由风电的终端用户承担。

3）并网费用。风电场与电网的接入费用由风电场业主承担，而电网联络线的建设费用、电网升级或扩建的费用由电网企业承担。分歧通过设立的调解中心负责解决。

4）全国平衡。电网企业有义务记录它们的可再生能源购电量和所做出的补偿，并在电网企业之间自行平衡。所有对最终用户供电的电力公司都应按照全国统一的配额购买可再生能源电力，并向电网企业支付补偿。

3．风电预测

风电预测对于德国的风电发展有十分重要的价值。在德国对所有风电场输出的总功率进行预测是非常必要的，预测结果可用于系统运行、发电调度和电力交易。由于目前的可再生能源法赋予风电优先上网权，因此风电预测主要由系统运营商承担，风电场业主不需要进行风电预测。几个重要的时间跨度范围是小时前（0~6小时，超短期）、日内（0~23小时）、日前（24~47小时）和星期五至星期一（72~96小时，因为电力交易所周末休市）。

德国风能和能源系统技术研究所（ISET）研发了风能管理系统WPMS，能够集成实现风电监测、风能预测和风能横向交换的功能。德国四个系统运营商中已经有三个安装了WPMS，约覆盖德国风电容量的98％。其中，系统运营商EnBW 使用三种不同的预测系统用于风电预测，发现所有预测系统都在过去两年得到显著提高。而日内预测结果的频繁更新使更短时间段内的日内电力交易成为可能，从而显著降低预测误差。

4．德国电网企业通过调节市场实现风电的调峰调频

4.1 日前市场

德国的TSO主要通过日前市场购买电力。所有符合EEG要求的风电都可以直接在现货市场进行交易。TSO在日前市场上进行交易，卖出其所拥有的风电给其下一级的DSO，然后再由DSO将电力卖给终端用户。费用则由用户向DSO 再到TSO支付。

2010年以前，德国的风电并不在现货市场上销售，但是因为这种方式的不透明性、低效、非市场导向以及使用户支付高昂费用等不足而受到广泛的批评。从2010年开始，EEG法案做了修正，要求所有以EEG法案规定为基础售出的电力（包括风电、光伏发电）都必须在日前市场上以固定价格进行交易。

电力调度机构根据日期市场的交易情况和风电日前预测结果制定日前发电计划，完成了风电调峰的主要任务。但是由于风电日前预测的误差较大，可以通过日内超短期预测进行校正，即可以通过日内市场的交易实现进一步的调峰工作，减少不平衡电量。

4.2 日内市场

TSO可以在日内市场上购买和售出日前市场上所交易的电力的差额。在日内市场上，TSO是可以使用EEG备用电源来进行调峰，这种EEG备用电源既可以发电也可以用电，从而起到调峰的作用。EEG备用电源通过TSO网站上公开透明的投标程序来取得。

以2010为例，TSO之前发布的EEG补贴为2.047欧分/kWh，这个补贴包括了TSO购买EEG电量以及调峰和其它费用。此价格每年末公布一次，适用期为下一年。这个数据基于EEG电力总产量90TWh的预期和付给电厂的平均140欧元/MWh的电价。2010年预估以54欧元/MWh价格售出电力可以收入45亿欧元。但是2010年的估计支出为127亿欧元，从而这之间存在82亿欧元的缺额。此缺额除以常规终端用户的用电量401TWh就得到了2010年EEG补偿价格2.047欧分/kWh。实际的收入和花费将随着天气，特别是当年的风力以及电力的市场等因素变化。为了促进经济和技术的进步，EEG允许TSO保留所节省开支的25%作为奖励。

4.3 平衡市场

德国风电调峰调频的最后一个环境是实时平衡市场，由TSO实时调度。德国的TSO有责任在任意时刻维持发电厂和用户侧电量的平衡。德国使用一次、二次和三次调频这几种不同的种类来进行调节。自2001年开始，德国的TSO就开始在自由市场上以投标的方式来获取这几种调频电源。

一次调频和二次调频电源目前每月竞卖一次，三次调频电源目前在每个工作日进行竞卖。三次调频电源的提供者必须在接下来的一个月内维持其电厂的备用职能，同时还不可以减少对电量的需求。

由于在正常运行情况下，不能限制风电，因此电网企业必须购买风电，并负责平抑风电的波动性，TSO建立一个用于互相平衡风电的系统。以EnBW为例，就意味着需要接受大约全国范围内所生产风电的14%，同时这其中只有不到2%风电是直接连接在EnBW电网内的。为了实现此功能，TSO必须为风电发布日前预报结果和实际发电量数据。这使得风电可以间接地通过调频机制交易。因此，日前风电预测影响现货市场价格和系统运营商负责的平衡电价，而风电预测的日内偏离通过平衡机制进行定价。