摘要：绿色电力市场建设是一项长期而复杂的系统工程。文中分析了绿色电力市场的概念内涵与发展动因，澄清了当前对绿色电力市场的认识误区，指出绿色规制作用下的竞争性电力市场是绿色电力市场当前阶段建设重点。分别从可再生能源发电进入电力市场的绿色政策、交易机制、偏差处 理以及跨市场交易等方面比对分析欧美电力市场促进系统绿色化的经验及启示。同时，结合中国电力市场建设环境和需求，提出了当前阶段中国绿色电力市场的发展建议。
（来源：电力系统自动化 作者：单茂华 ，汤洪海 ，耿明志 ，曹 阳 ，杨争林 ，王一哲 ）
0 引言
绿色电力市场并不是一个新鲜的概念，早在 20 世纪 90 年代，美国一家公用电力公司向用户推出第一个绿色价格项目，允许消费者自愿认购可再生能源电力，以支持电力公司加大对可再生能源技术的投资，自此消费者首次获得选择不同电力的机会。 这一经验迅速被其他电力公司效仿，到 2000 年，美国有 80 多家电力公司实施绿色价格项目，这使得美国新增可再生能源装机容量将近 73 MW［1］。随着电力市场的开放竞争，进入竞争性的绿色电力市场发展阶段，用户可自由选择绿色电力供应商。绿色电力市场进一步发展催生了可再生能源认证体系 建立，使得可再生能源发电的相关属性与实际的电能得以分开，证书的可交易性打破了可再生能源发电交易的地域性质，可以销售到任何有需求的地方，任何单位均可销售，因而大大拓展了绿色电力的市场。
那么，究竟什么是绿色电力市场？目前缺少明确的定义，一般界定为绿色电力的生产和买卖市场。在此市场中，存在有许多家企业利用可再生能源通过特定的发电设备生产出绿色电力产品，并向电力用户自我营销，或委托代理商销售，或由批发商以及零售商进行销售等；同时，用户将可以根据自己经济条件和偏好自由选择某一家或几家绿色电力销售商购买一定比率的绿色电力［2］。
很明显，这种对于绿色电力市场的定义是把绿色电力当作普通商品去理解。但事实上，绿色能源和其他能源的电力目前依然不能像普通商品一样大规模存储，依然需要电网传输，而且要保持供需实时平衡，维持系统频率、电压等技术指标在允许范围内。因此，本文认为目前这种绿色电力市场定义有些狭隘，有必要重新审视绿色电力市场，克服对绿色电力市场的认识误区，重构绿色电力市场的运营框架体系，以期在中国的电力市场建设起步阶段能促进中国电力市场朝着绿色、高效、公平的方向发展。
1 绿色电力市场的概念解析
就物理电力而言，绿色电力与非绿色电力高度同质，互相替代，然而目前绿色电力市场定义隐含着将电力市场切分为绿色电力市场与非绿色电力市场，这容易引起割裂电力市场的误解。这种误解一旦进入市场建设中容易带来如下的问题：①减小了市场竞争范围，降低了电力市场配置电力资源的效率；②加重了电力市场交易组织的复杂度，增加用户的交易成本；③绿色电力企业也缺少动力去降低成本，提高技术和服务质量，难以发现绿色电力的真实价值，不利于其长远发展。正如前文所述，不同于其他普通商品，无论是绿色电力还是非绿色电力，都需要电网传输，且须保持供需实时平衡。一般情况，绿色电力带来的系统偏差需要非绿色电力去平衡。绿色电力的发展也离不开非绿色电力的支持。无论是系统运行层面，还是市场竞争角度，电力市场应该是一个不可分割的整体，并且竞争区域越大，越利于提升市场的效率。
因此，针对绿色电力市场的理解，本文认为它是对现有竞争性电力市场概念的延伸，是以竞争性电力市场为基础，以电网安全稳定运行为边界，以公 平、效率与环境相和谐为目的而发展起来的一种电力市场，是为降低电力系统污染排放水平、适应人类环保与健康需要而产生的配置电力资源的形式。
不难发现，当前对于绿色电力市场的理解与本文的理解逻辑完全不同，前者将其看成“绿色电力的市场 ”，而后者将其理解为“绿色的电力市场”。 这 2 种理解的出发点都是促进电力经济环保健康发展，但是前者是通过配置可再生能源等绿色电力来实现低碳减排等环境保护目标，是一种狭义的理解； 而后者是发挥市场在资源配置中的决定性作用，将绿色发展理念融入和渗透到电力系统发输配变用等各个环节，促进电力经济资源节约型、环境友好型发展，实现电力工业的协同发展、可再生能源与化石能源的协同发展、源网储荷的协同发展。
绿色电力市场的核心是用市场机制持续增加环境友好型清洁能源电力供应，推动需求侧高效节能的用电，促进能源的安全、清洁、高效和可持续发展。绿色电力市场包括风电、光伏等绿色电力在内的清洁能源电力市场。事实上当前阶段，绿色电力市场首要问题便是如何通过市场机制促进风电等清洁能源电力的消纳。但应当注意，绿色电力的市场设计不仅仅局限在绿色电力自身的范畴内，考虑整个电力市场范畴将更加系统、更加科学。风电等绿色电力波动性、间歇性等不稳定的技术特征对电力供需实时平衡以及电网运行都带来了极大的挑战， 因此发现并促进降低绿色电力消纳成本是绿色电力市场设计另一个核心问题。绿色电力市场同样需要关注非绿色能源的电能以及系统稳定运行的辅助服务价值，通过市场机制配置非绿色电力资源，控制风电等绿色电力引发的市场交易与调度运行风险。
在环境所能承载人类生产的容量越来越稀缺的情况下，由风电等绿色电力衍生出的绿色证书（简称绿证）体现的是绿色电力在生产过程中对环境友好的属性，绿证市场本质上属于环境容量使用权益市场。竞争性电力市场在配置绿色电力资源的同时， 也创造出环境容量增量的权益。因此，从广义上讲， 绿色电力市场资源配置功能突破了电力资源本身， 还延伸至环境容量资源对电力生产过程的配置，其体系如图 1 所示。
2 绿色电力市场的内涵与动因
当前，生态环境日益恶化，能源清洁化变革势在必行。绿色电力市场本质上即是通过竞争性市场机制推动电力系统绿色转型，降低电力系统绿色转型成本，提高电力系统发电侧、输电侧与需求侧等各个环节资源配置效率，促进电力系统向低碳、环保和节能的绿色方向发展。
1）绿色电力市场推进发电侧绿色转型。绿色电力市场通过市场竞争机制，促进发电公司优化电源装机容量、扩大新能源装机比例、提升发电环保技术等，最大限度地减少污染物排放，提高能源利用效率，使其对环境负面影响最小化。
2）绿色电力市场推进输电侧绿色转型。当前， 电能的交易依然离不开电网的传输，输电网对所有用户无歧视开放是绿色电力市场的基础，实现电网开放前提是区分电网所有者、运行者与使用者之间的权责。输电网自然垄断特性并不妨碍对输电网使用权的竞争，特别是输电容量稀缺时，更需要通过市场建立竞争机制公平分配输电容量，使得电能生产、 传输中能耗和污染物排放最少，同时形成清晰的输电使用价格，引导促进输电网络的长远规划与投资， 减少投资浪费。
3）绿色电力市场推进需求侧绿色转型。绿色电力市场通过市场竞争机制，形成分时用户电价，引导用户高峰时少用电，低谷时多用电，提高供电效率、 优化用电方式，从而在完成同样用电功能的情况下提高负荷率，降低供用电成本，达到节约能源和保护环境的长远目的。
每个国家发展绿色电力市场的动因并不完全相同。当今，中国经济已经进入绿色发展阶段，环保与绿水青山已上升到国家战略高度，对电力行业和电力体制的“需求层次”也在提升，迫切需要发挥市场在资源配置中的决定性作用。基于中国社会经济发展的阶段性特征、能源可持续发展的内在要求以及电力工业发展的客观规律，本文将绿色电力市场建设的本质动因归纳为以下几个方面［3］。
1）能源转型与环保约束
能源需求的快速增长对能源资源的可供量、承载能力以及国家能源安全提出严峻挑战；全球气候变化使得环保约束日趋严格。资源节约型和环境友好型的社会发展战略目标要求电力工业肩负起节能减排、发展低碳经济、保障经济社会和谐发展的重任。因此，大力发展可再生清洁能源成为必然选择， 这对保障能源安全和缓解资源环境压力都具有重大意义。如何有效解决风电、太阳能等新型可再生能源的大规模开发、接入、配送以及消纳等问题，根本上需要通过市场竞争向各类市场主体传递准确的经济信号，发挥市场在生产效率、配置效率以及投资效 率上的优势，以尽可能低的成本实现中国能源转型与满足环保约束。
2）用户能源消费优化的需求
绿色经济已是当前中国经济发展的主题。企业既有降低用电成本、增进企业经济效益的内在需求， 同时为了减少环境影响，也有提升用电效率与绿色 电力消费比重的外在要求。因此，用户迫切需要 化自身能源消费，需要更加精细的价格信号引导用户管理自身能源的使用与成本。然而，中国电力市 场刚刚起步，建设状况还远未能满足人们对用电服务的期望。此外，风电、光伏发电等分布式能源的大规模发展，也需要通过绿色电力市场机制去推动终 端用户侧能源消费结构的优化。
3）高度灵活可靠的绿色电网安全性要求
容量充裕度是保证电网安全的基本要求。长期以来，计划电量和管制定价为中国电源和电网投资提供了稳定的投资激励，保证了中国电力装机、输电容量总量的充裕，中国电网供电安全性得到可靠的保障。从 2013 年开始，中国电源装机、电网规模都超越美国，成为世界第一。但随着风电等间歇性能源大规模并入电网，基于电网安全的需要，电网容量结构性矛盾日渐突出。传统的计划手段可以解决这一矛盾，但容易造成过度投资、效率损失等问题，通过市场引导配置灵活性电力资源，提升系统电源结构优化配置效率，符合当今中国绿色经济发展的理念。
4）电网调度经济性运行要求
中国电力资源分布极为不均，发电资源远离负荷中心，电网阻塞管理增加了电网调度的成本。通过电力市场促进电力动态交易，是保证系统高效运行、成本最低的最直接方法；其次，随着海量分布式资源接入电网，调度范围将扩大到数千甚至数百万处分布资源，当前集中调度模式难以为继，唯有通过市场协调资源调度，以市场价格引导海量分布式资源进行自调度，才可能实现电网经济性运行；通过大范围的绿色电力市场还能平抑可再生能源接入局部电网后给互联电网带来的波动，发现真实的平衡价格，降低中国能源转型成本。
5）新技术和新设备的创新需求
通过建设绿色电力市场会激发市场主体在新能源发电、需求侧响应、储能、电动汽车等绿色技术的投资与创新，同时绿色电力市场的开放也带来了信息、通信、网络、传感器等技术及设备在电力系统中的应用升级。应当注意到，新技术和新设备的大规模应用也深深影响着电力市场，甚至会改变电力市场的运营模式。因此，绿色电力市场的设计需要注意技术可行性。
3 电力市场促进系统绿色化国际经验与启示
虽然各个国家的资源禀赋、电源结构、电网体制、电网结构、电力市场及调度管理模式等不尽相同，世界上也没有普适的市场设计方案，但是国外在促进系统绿色化的一些共性的先行建设经验仍对中国有一定启示［4］。
1）绿色市场正外部性失灵问题，迫使绿色电力市场设计需考虑绿色电力外部性内部化经济激励手段与竞争性电力市场机制之间的关系，推动绿色电力和非绿色电力之间的协调发展。
绿色市场正外部性失灵问题是绿色电力市场特 有问题。对环境等公共物品的产权难以界定，环境外部性边际效益和成本本身也难以计算，单纯采用绿证交易、碳交易等环境容量市场机制难以解决绿 色电力市场正外部性失灵问题，因此国外仍然使用 电量激励（如配额制）、价格激励（如补贴）等绿色政策，吸引绿色电力的投资，以达到绿色电力转型的 目标。
激励政策直接影响了电力市场均衡。激励机制 过弱，难以促进新能源发展。如美国早在 2009 年就 实现了中国 2025 年可再生能源装机目标。因此，得 克萨斯州新能源的发展，绿证并没有起到太多的促 进作用［5］，仍然依靠电力市场价格支撑；激励机制过 强，如德国新能源以极低的边际成本报价，降低电力 市场的出清价。极端情况下，市场出清价甚至为零 或者负值，影响火电电量收益，致其常处于微利甚至 亏损状态，降低了未来投资意愿。
当前中国正推行可再生能源配额制度，配额责 任主体在用电侧，旨在强制需求侧主动消纳可再生 能源。然而，可再生能源的配额指标只强制用户侧 消纳总量指标，绿证价格也仅能反映环境容量的总 平均使用价值，并不能体现风电等不同时段的电能 价值差异性，因而绿色电力消纳总量指标可能难以 激励用户低谷消纳风电，也难以减轻发电侧的调峰 压力。因此可以预见，促进用户削峰填谷仍需通过电力市场机制来实现。
2）大规模风电等绿色电力引入市场后，改变了 电力市场竞争格局，需要完善短期电力现货市场交 易体系，提升绿色电力市场竞争效率，促进新能源 消纳。
与中国电力市场发展不同，在新能源快速发展 之前，欧美一些地区电力市场发展已相对成熟，一般 都建立了远期市场、日前市场、日内市场、实时市场 的市场体系。随着新能源大规模并网之后，电网在 实时运行数小时前需要做更多的调整，欧美电力市 场设计也进行了诸多升级完善。如美国部分地区均 缩短了实时市场出清周期至 5 min，减小了辅助服务 容量的需求。部分独立系统运营机构（ISO）如美国 中西部独立系统运营机构（MISO）等针对区内可快 速启动的燃气机组开发日内时前机组组合程序，以 适应绿色电力功率波动。当前美式集中市场如何兼 容海量分布式可再生能源投标是其最大挑战。欧洲 市场则为兼容新能源，重点完善了日内市场，采用连 续电量竞价模式，便于风电等可再生能源利用最新 预测信息调整交易。欧洲分散式市场模式最大风险 在于电力交易所和系统运营商分别组织市场交易， 两者衔接易出现问题，如随着新能源可能增加的电 网阻塞，系统运营商在日内市场关闭前的再调度操 作缺少价格信号指引，甚至反而影响日内市场的交 易价格，影响了市场效率。 而中国中长期电量交易开展多年，机组中长期 电量偏差一直难以妥善处理。当前首要任务是加快 现货市场体系建设，通过开展日前、日内实时电能量 和调频备用辅助服务交易，发挥新能源发电边际成 本低的优势，也为新能源等机组中长期电量纠偏创 造交易机会。同时通过市场形成的价格信号引导发 电主动调峰调频，优化统筹全网调节资源，有效促进 新能源电力消纳。
3）在精细化的交易组织基础上，应设计更具激 励性质的新能源偏差结算机制，促使新能源持续提 高预测水平，吸引快速调节资源参与系统平衡也是 当今绿色电力设计的重点［6］。
新能源参与电力市场后，与其他市场主体一样 参与电力市场报价，并且承担电力市场中的平衡责 任，如其预测出力偏差超过一定数值，风电企业就会 受到相应市场考核。总体上，为激励新能源发展，国 外风电偏差考核相对常规机组要宽松，如美国得克 萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT）仅在弃风降出 力情况下，对出力高于基准指令值 10% 以上的风电 商才会实施偏差考核处罚。对风电偏差考核的宽 松，加重了系统平衡负担，因此需要更有活力的平衡 市场。为更好地激励调节资源参与平衡市场，欧美 实时平衡市场普遍采用边际定价机制来反映新能源 接入后的真实平衡成本，并以此作为包括风电商在 内的交易主体不平衡电量的结算依据。
但在中国日内实时市场尚未成熟，新能源缺少 管理预测误差的交易机会，过早让可再生能源承担 不平衡风险往往会促使风电场等个体层面提供平衡 容量，削弱了大规模风电互补特性的利用，反而导致 平衡容量的低效利用，加大辅助服务的成本。
4）通过市场融合，扩大市场交易的区域范围，提 升市场流动性，也是市场促进新能源消纳的有力 措施［7-8］
扩大市场交易区域的最大优势在于提高电力市 场流动性与稳定性，减小电价波动，但客观上增加了 新能源外送交易机会，同时有助于降低系统接纳波 动性可再生能源的成本。目前欧美国家都在积极推 动跨区交易，欧洲甚至提出构建泛欧统一电力市场 的建设。
跨市场交易虽利于市场总体福利增加，但却改 变了市场福利在不同地区的分配格局，有可能受到 部分地区政治、财税等因素阻扰。而在中国当前，行 政、财税等管理是以省为实体单元，销售电价也以省 为价区核准，因此，省级电力市场就有其存在合理性 与必要性。由省级市场扩大到全国市场，采用美国 集中式市场的整合模式，需要统一相关模型、市场机 制、出清算法等，实现上除了技术复杂外，还会受到 技术之外因素的影响。相对而言，欧洲分区平衡的 市场耦合方式对中国建设省间电力市场，实现跨省 跨区交易可能更具借鉴意义。但由于中国省级市场 可能存在分散式、集中式等多种市场模式，以及省间 特高压通道输电费率不同等现实情况，也决定中国 省间市场融合并不能完全照搬欧洲融合模式，需要 自主创新市场设计。
4 中国现阶段绿色电力市场交易机制设计思考
与国外不同的是，在新能源快速发展之前，欧美 一些地区电力市场发展已相对成熟，而中国电力市 场随着发电计划逐步放开，正处于重构建设之中，逐 步向省间电力市场和省电力市场组成的全国统一电 力市场体系结构发展［9］。考虑到中国电力市场建设 刚刚起步，并且随着配额制度激励，风电等绿色电力 将进入市场竞争，使得中国电力市场设计在起步阶 段就需要兼顾绿色环保的发展目标。
当前，建议在常规能源发电的年度、月度合约交 易基础上，建设国家可再生能源远期市场，组织年度、月度等绿色电力绿证捆绑式交易，稳定绿色电力 供应商收益与配额用户消纳绿色电力的全部成本。 同时随着各省级现货市场深入推进，基于中国消纳 绿色电力调峰的主要矛盾，建立低谷消纳时段发电 权市场交易机制，为风电等绿色电力电量防止被弃 提供了避险工具，同时激励调峰资源拓宽调节空间， 并融入当前省内电能现货市场，挖掘并利用存量机 组的调峰潜力，激励需求侧减少峰谷差，优化用电行 为。在各省现货电力市场建设的同时，省间现货市 场则建议从日内市场起步，组织跨区跨省日内现货 交易，便于与省内日前、实时现货市场衔接，不仅促 进富裕新能源的外送交易，还促进各省资源互济，平 抑新能源波动，减轻新能源富集省区实时市场不平 衡电量。不平衡电量则通过省间、省内多时间尺度 的备用等辅助服务市场定价，激励大范围调节资源 维系系统平衡，并促进新能源消纳。
1）绿色电力市场中，交易主体准入建议鼓励多 个风电交易商拼电聚合参加市场集中竞价，以减少 不平衡的考核费用，也有助于减轻交易组织成本。
由于中国风电等新能源具有集中并网的特点， 风电场相互间的电气距离短，特别是针对同一电网 节点位置下的风电集群，日前、日内等现货市场交易 主体准入应兼容多个风电商的拼电聚合竞价，并鼓 励组成平衡结算单元进行统一结算。其优越性表现 在以下几个方面。
①单个风电容量较小，预测难度大，并不利于风 电的市场竞争；相对而言，多个风电拼电聚合竞价充 分利用了风电出力的相关性，开展集中预测，减小了 日前、日内市场的申报偏差，有利于风电在日前、日 内市场的竞价决策。
②多个风电场聚合竞价，特别是同一电网节点 下的风电聚合，对远期市场、现货市场集中出清影响 小，同时减少了交易主体数目，提高了市场出清效 率，减小交易组织成本。
③多个风电聚合成平衡结算单元，与市场统一 开展结算。单元内部收益与惩罚自行协商，可按实 际发电量比例分摊，简单易行，共担风险。相对于单 个风电场单独竞价，一般情况下，聚合竞价模式会降 低各风电商不平衡偏差考核风险。
2）以可再生能源发电与用户的直接交易为主， 建设国家可再生能源市场，近期通过设计灵活多样 的中长期绿色电力交易品种与交易机制，激励全国 范围内的用户主动消纳可再生能源，落实用户侧的 可再生能源发电的配额责任。
在配额制激励下，建立国家级可再生能源电力 远期市场，在跨区跨省、省内中长期电能交易之前， 统一组织绿色电力供需双方的年度、月度等绿色电 力绿证捆绑式直接交易，扩大了市场范围，促进完成 配额总量中的大部分可再生能源电力的统一优化配 置，提前锁定新能源发电商的收益与配额用户的消 纳成本。余下的可再生能源配额进行绿色电力绿证 分散交易，即新能源电力同其他能源电力无差别参 与省间、省内电力竞价交易，并获得绿证，将其转卖 给证书需求方。
在配额制度激励下，建立国家级可再生能源绿 色电力绿证捆绑式交易的远期市场，体现了绿色电 力电能价值与环境价值的统一，提高了绿色电力交 易效率，实现了绿色电力资源的大范围优化配置，有 助于冲破省间消纳风电等绿色电力的交易壁垒。但 是在实际组织交易时，需要兼顾绿色电力的不确定 性等特点以及中国的国（分）省的多级调度体制，具 体表现在以下几个方面。
①随着现货市场的建设，中长期电量交易演进 成带日分时曲线的电量交易，便于日前等现货市场 衔接。但是对于可再生能源发电，出力高度依赖天 气，要提前一年、数月甚至数周去预测某日风速、光 照等天气情况是相当困难的，因此对于中长期市场， 风电等可再生能源发电更适应当前电量打包销售， 在交割日之前（如交割日前一天）再约定分时交割曲 线为宜。
②在责任主体为用户侧的配额制度作用下，绿 色电力的供需双方基于提前锁定绿色电力收益和购 电成本的需要，可再生能源的发电和用电双方都有 将绿色电力与绿证捆绑交易的需求。在此情况下， 中长期电力合约的金融性质将使得交易组织变得异 常复杂，如差价合约缺少绿色电力绿证的捆绑式现 货价格，因而难以最终进行结算。其本质原因是绿 色电力绿证捆绑交易与传统能源电力交易两者的交 易标的不同，前者不仅包含电量标的，还包含了绿证 的环境价值，而后者仅包括电能价值。因此，在当前 缺少成熟稳定的绿色电力绿证现货市场支撑下，通 过国家可再生能源发电市场形成的中长期交易合同 建议是物理性质的，使得交易简单化，稳定了用户消 纳绿色电力的全部成本，促进了用户主动消纳绿色 电力。同时，驱动电网公司优化年月度运行方式，刚 性地接纳风电，与现行的风电等优先发电制度无缝 对接。
③在国家级可再生能源电力远期市场形成的中 长期合同，在交割日前一天，供需双方根据次日合同 电量约定分时曲线，跨区跨省的绿色电力交易双方 形成的交易曲线应纳入省间交易计划，并交由国分 省调度机构基于次日负荷预测联合进行安全校核，只有在系统安全约束或机组物理约束无法满足时， 才能对中长期物理合约进行削减，削减时应遵循均 等削减原则，即均等削减可再生能源的发电成交量， 并均等削减用户的可再生能源成交量。省级日前市 场以经过校核后可再生能源分时电力为约束进行市 场出清，保障可再生能源市场成交电量。
④在国家级可再生能源电力远期市场形成的中 长期合同也有别于常规能源电力中长期合同。为应 对可再生能源发电和用户用电行为的不确定性，应 增加双方偏差电量的约定条款，特别是针对欠发欠 用情况，应约定合同曲线的负偏差补偿价格，并作为 中长期物理合同补充条款，以便在负偏差结算时调 用。比如风电欠发，应约定风电商应支付给合同用 户在现货市场购买欠发电量的补偿价格，反之亦然。
3）针对风电等绿色电力富集的省区，在特定时 段（如低谷消纳时段）建立发电权市场交易机制，为 防止风电等绿色电力电量被弃提供了避险工具，同 时激励调峰资源拓宽调节空间，并融入当前省内日 前实时电能市场，提高调峰机组的交易效率。
近些年，中国在安全约束机组组合（SCUC）/安 全约束经济调度（SCED）已积累了丰富经验，基于 SCUC/SCED 的集市场交易与系统运行于一体的 日前、实时等现货市场交易模式随之被中国大多数 现货试点方案所采用。在可再生能源配额制的激励 下，当新能源完全自由进入市场后，市场出清就变得 复杂了。常规能源的电力市场出清实现供给盈余最 大化（发电侧单边竞价市场）或生产消费盈余最大化 （发用电双边竞价市场），然而绿色电力市场出清不 仅需要实现电能生产消费盈余最大化，还需达到消 纳绿色电力的社会福利最大化。消纳绿色电力的社 会福利最大化意味着绿色电力正外部性价值（环境 容量价值）与负外部性代价（系统接纳成本）实现均 衡。在新能源富集的三北地区，低谷风电消纳压力 巨大。其中，燃煤机组突破最小技术出力约束的下 调成本以及启停调峰成本是中国最主要的新能源接 纳成本。当前，基于中国电源结构矛盾，东北等地首 创了调峰辅助服务市场［10］，实现了传统机组调峰辅 助服务价格发现，实践中也促进了新能源消纳。但 是，随着现货市场的建设，基于 SCUC/SCED 的日 前、实时等现货市场交易如何兼容低谷时段的调峰 服务成为绿色现货市场设计的重点。
低谷调峰问题表面上是机组下调能力不足，实 质上则是绿色电力与火电等其他电源之间竞争负荷 低谷时段有限的发电空间。为此，本文提出低谷时 段发电权交易促进低谷系统调峰，即在现货市场中， 不仅组织风电等绿色电力厂商电能出售交易，同时 针对可能被弃的绿色电力电量，组织绿色电力厂商 竞价发电权利。通过发电权交易，既为风电等绿色 电力电量防止被弃提供了避险工具，同时也为市场 出清时的弃风等管理提供了指引。
与目前中国新能源替代发电交易不同，低谷时 段发电权交易本质上是期权交易，是绿色电力商在 低谷时段按市场价格向深调发电机组（未来还可以 是低谷增加用电的移峰填谷用户）支付权利金，以获 得约定电量的发电权利，保证该部分电量在电能市 场出售获益。在实际交割时段，绿色电力商可不行 使发电权利，但权利金一般不得退还，以激励绿色电 力提高预测能力。因此，将低谷发电权交易品种融 入现货集中竞价之中便成为市场设计关注的焦点。
①竞价申报环节。在绿色电力现货市场，火电 机组除了申报其电能报价、最大最小出力、爬坡约 束、物理合同交割曲线外，还需要申报突破自身最小 出力约束降低出力的补偿意愿，即目前的深度调峰 报价。风电机组等绿色电力除了申报日出力曲线及 售出价格外，还需在低谷时段上报避免被弃电量发 电权力的申购价格。
②市场出清环节。火电机组突破自身出力约束 的报价使得报价曲线先下降后上升，进而使得市场 出清模型可能变成非凸。因此，需通过市场机制设 计提升日前等现货市场出清实用性和鲁棒性。
以日前市场出清为例，可采用分步出清法。首 先，以火电机组在最小技术出力至最大技术出力范 围等约束进行市场出清，形成正常态的出清结果。
若存在绿色电力消纳困难，则在消纳困难时段， 以正常态的出清结果为初值，按照机组深度调峰报 价以及绿色电力申购发电权报价，以供需盈余最大 化为目标进行发电权市场出清，绿色电力在正常态 出清结果基础上获得了增发权利，以此促进了绿色 电力消纳。调度机构需对绿色电力增发电量进行安 全校核，支撑电网能接纳该部分电量。
最后，以低谷时段发电权交易后的绿色电力机 组以及调峰机组出力等为约束，重新出清电能市场， 修正之前的出清结果，实现调峰时段与非调峰时段 的出清融合。
③在绿色电力市场中，可再生能源不确定性造 成出清约束不确定性处理有很多方法，若以最悲观 的风电等绿色电力出力预测进行出清，市场出清结 果往往偏于保守，虽提升了系统安全性，但可能损害 了经济性。因此，除了持续提高系统预测绿色电力 能力外，建议引入概率分析等方式配置备用需求，评 估可能的阻塞情况，市场出清抓住绿色电力大概率 出力情况下的出清约束，对于绿色电力小概率行为引发的电网运行状态一旦出现，可采用市场外人工 调度，反而可能更加经济。
④信息发布环节。绿色电力市场出清信息发布 不仅发布最终交易成交结果，还应发布没有调峰时 的出清结果，包括风电等绿色电力调峰之前的中标 曲线，以增强市场的透明性，也便于低谷时段绿色电 力增发电量申报与市场结算。
4）区域省间现货市场以日内市场建设为起点， 建立与省内日前、实时市场有序衔接机制，平滑新能 源富集省区日前市场与实时市场的出清偏差，同时 促进新能源跨省跨区消纳。
随着可再生能源发电比例增加，日前市场与实 时市场的出清偏差增大，亟待通过日内市场交易配 置电力资源，促进市场交易主体平衡风电偏差。在 当前省间-省内两级市场交易体系下，省内现货市 场已从日前、实时市场试点起步，而省间现货市场建 设仍在研究之中。
省间现货市场从日前市场起步，各省市场模式 不尽相同，省间与省内日前市场的衔接就变得相当 复杂，不论是市场顺序出清（如省内先预出清、省间 出清、省内正式出清）还是省间省内市场联合出清， 都不可避免地产生信息交互迭代，联合出清为实现 全局最优，往往更需要多次迭代，对市场交易组织效 率、交易平台可靠性等都提出极高挑战；而省间现货 市场若从实时市场起步，则不可避免地导致联络线 交易计划频繁变动，甚至可能引起省间实时交易计 划与省内实时交易计划相互冲突，造成市场配置资 源浪费，降低市场效率。省间实时市场交易电量规 模虽然可能较小，但由于临近电网运行时刻，实现技 术却相当复杂。而对于日内市场，各省对其建设需 求并不一致。一般对于电源结构合理、传统能源为 主、供需相对稳定且易于预测的省级电力市场效率 提升并不显著；而对于新能源高比例的省级电力市 场的适用性相对较高。因此，基于中国电网分区平 衡的管理模式，日内市场可直接从省间市场起步，时 序上前承省内日前市场，后连省内实时市场，有助于 激励其他省份的电力资源在日内时间尺度上平衡新 能源富集省区的绿色电力波动，拓宽资源的配置空 间，有利于发现互联电网电力互济的经济价值。具 体表现在以下 2 个方面。
①省间现货市场以日内市场起步，符合新能源 供应商的交易需要，并促进大区用户消纳绿色电 力。与传统参与者（火电）不同，新能源供应商往往 越临近执行时刻，其出力预测精度越高。因此，一般 情况下，新能源供应商更倾向于参与日内市场交 易。而且中国新能源与负荷呈逆向分布，新能源富 集省区的绿色电力内部消纳空间有限，大部分富余 绿色电力需要外送东部负荷密集地区。因此相对于 省内日内市场，省间交易平台先期实施日内市场交 易，既符合新能源出力的技术特点，同时也扩大了新 能源的消纳范围，有助于不同地区用户完成新能源 的消纳指标。
②省间现货市场以日内市场起步，激励了大区 甚至是全网调节资源，平滑新能源引起的市场价格 波动，体现电网互联运行的经济价值。考虑到电网 调节资源的启动时间、爬坡速率等技术特性，一般新 能源富集省区电网在实时运行之前几个小时需要更 多操作才能减轻实时平衡的难度，更需要通过日内 市场配置资源，激活电网调节资源的价值。但由于 新能源富集省区的调节资源有限，特别是供热期间， 更加剧了调节资源短缺，加重省区调节服务成本，因 此相对于省内开辟日内市场，省间日内市场拓宽了 调节资源的配置空间，有助于利用新能源富集省外 资源平抑省内系统偏差，平滑日前市场与实时市场 的价格波动，充分发挥了中国电网互联优势。
省间市场连接了各省日前与实时市场，扩大了 资源配置范围，有利于提高含大规模新能源的绿色 电力市场的整体效率，但有可能引起以下 2 个问题。
①在电力负荷高峰时段，电力输出省份供应商 为追求自身利润最大化，有可能不参加省内日前市 场而将交易延迟至省间日内市场，造成供给省份电 力供给不足，提高了供给省区的上网电价，从而带动 销售电价上抬，有可能遭到当地财税政策的制约。 为此，输出省日前市场建议强制发电全容量报价（调 峰机组还需申报最小出力以下的报价），省内日前市 场按照本省负荷需要，强制出清，优先保持本省供需 平衡，容量盈余部分进入省间日内市场竞价，该方案 虽降低了市场整体福利，但是兼顾了各省经济发展， 更易施行。
②对新能源的波动提供调节服务的省份，由于 参与了省间市场，改变了本省实时平衡市场的供需 比重，有可能影响了本省平衡市场的出清价格，增加 了本省的平衡负担。为此，各省应在日前开展调频 备用等辅助服务产品申报量价信息，并在省间日内 市场开市之前进行预出清并发布给相关交易主体， 交易主体须满足备用预出清等约束参加省间日内市 场，各省调度机构汇总市场主体参与日内市场申报 信息。首先，校核省电网安全运行的备用要求，其 次，对可对申报电量进行省内输电约束分析，保证申 报的电量能送得出、受得进，有利于提升省间出清 效率。
5）深入研究大规模可再生能源富集区域电网的
运行特性，因地制宜、循序渐进地建立多交易品种、 多时间尺度和多类主体参与的辅助服务市场体系， 通过市场化定价方式激励大范围调节资源维系系统 安全，促进新能源消纳。
当前，中国试点地区辅助服务市场处于探索阶 段，交易品种以调频、调峰为主，交易品种总体较少， 部分试点地区备用仍按义务方式提供。随着风电等 大规模基于电力电子变流装置并入电网，电网运行 的机电特性以及电磁暂态特性都发生变化，需要系 统地审视电网安全运行所需要的辅助服务体系，通 过引入市场化机制，激励更大范围的、性能优质的调 节资源，参与互联电网稳定运行之中。为此，需要妥 善处理以下 4 个问题。
①明确辅助服务的受益主体，因地制宜地建立 公平高效地辅助服务成本分摊机制。目前，中国辅 助服务费用仅在发电侧分摊。随着市场体系和价格 机制的逐步完善，应探索向用户公平合理分摊辅助 服务费用的传导机制，保证各方市场主体的经济利 益和公平。
②根据新能源大规模并网后的系统运行特点， 细致设计辅助服务交易产品。随着可再生能源比例 的不断提升，应针对系统特性设计相应的辅助服务 产品。除了关注调频备用与无功调节等常见的辅助 服务产品，解决新能源波动性带来的系统有功与电 压控制问题外，还应积极探索引入爬坡类产品、系统 惯性等新型辅助服务交易品种，满足系统对于具有 快速爬坡能力、调节性能良好的电源需求，并通过市 场化定价方式对此类机组进行经济补偿，进一步促 进可再生能源消纳。近些年，风电等基于电力电子 变流并网装置与常规能源电力系统之间交互影响， 引发了更宽频带的功率振荡，设计如功率振荡镇定 等辅助服务品种，通过市场化机制激励电网控制技 术革新与进步也是辅助服务市场承载的作用。
③根据辅助产品的特点，设计集中竞价与双边 交易相结合模式，建立中长期、短期等多时间尺度的 平衡资源获取机制。对于与能量市场耦合紧密的辅 助服务如调频备用，竞争程度较强，可以采用集中竞 价短期交易为主的形式，辅以长期合约锁定备用容 量的交易方式，既提高了辅助服务市场流动性，又减 少了实时备用容量不足时短期购买费用过高的风 险，对于竞争范围受限的辅助服产品如无功调节、黑 启动等可通过长期双边合约形式购买。
④不断完善辅助服务市场价格机制，吸引需求 侧创新商业模式，拓宽辅助服务资源的利用范围，建 立发电侧、需求侧等多类主体共同参与的辅助服务 资源供给机制，以提高系统灵活性和市场竞争性，降低平衡成本。需求侧成员可以通过需求响应参与平 衡资源供给，提供可中断负荷服务等，储能和电动汽 车等可通过技术升级提供调频等服务。但是需求侧 资源数量众多、分布较广，单体容量较小、成本较高， 因此，需要通过完善的辅助服务市场，释放出公开透 明的辅助服务价格信号，激励需求侧资源创新商业 模式，聚合提供辅助服务。
5 结语
将绿色电力市场理解成绿色电力的市场比较狭 隘，绿色电力市场体现的是电力市场在配置电力资 源的绿色环保发展目标。绿色电力市场建设是个系 统工程，通过市场机制提高可再生能源在能源消费 中的比例是绿色电力市场的核心内容，本文在分析 绿色电力市场概念、内涵动因的基础上，分别从可再 生能源发电进入市场后的绿色政策、市场交易机制、 跨市场交易等进行比对分析欧美电力市场促进系统 绿色化的经验，同时结合当前国内电力市场建设环 境和发展阶段，提出了相应的市场设计建议，抛砖引 玉，以期能为中国绿色电力市场建设提供思路。
