能源系统低碳转型背景下的混合电力市场体系结构与设计

荆朝霞; 李煜鹏; 赵昱宣; 刘肇熙

doi:10.7500/AEPS20231030008

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能源系统低碳转型背景下的混合电力市场体系结构与设计

面向新型电力系统的电力市场关键问题研究与实践 | 更新时间：2025-06-16

- 能源系统低碳转型背景下的混合电力市场体系结构与设计
- Architecture and Design of Hybrid Electricity Market System Under Background of Low-carbon Transformation of Energy System
- 电力系统自动化 2024年48卷第11期页码：24-36
- 作者机构：
  
  华南理工大学电力学院，广东省广州市 510640
- 作者简介：
  
  荆朝霞(1975—)，女，教授，博士生导师，主要研究方向：电力市场、电动汽车、电力系统运行与控制、综合能源系统优化。E-mail：zxjing@scut.edu.cn
  李煜鹏(2001—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：电力市场。E-mail：202321014330@mail.scut.edu.cn
  赵昱宣(1991—)，男，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：电力市场、电力经济调度、韧性电网等。E-mail：zyx@scut.edu.cn
- 基金信息：
  
  广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2023A1515011171)
- DOI：10.7500/AEPS20231030008
  中图分类号：
- 收稿：2023-10-30，
  
  修回：2024-03-12，
  
  网络出版：2024-04-17，
  
  纸质出版：2024-06-10
- 稿件说明：
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荆朝霞,李煜鹏,赵昱宣等.能源系统低碳转型背景下的混合电力市场体系结构与设计[J].电力系统自动化,2024,48(11):24-36.

JING Zhaoxia,LI Yupeng,ZHAO Yuxuan,et al.Architecture and Design of Hybrid Electricity Market System Under Background of Low-carbon Transformation of Energy System[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(11):24-36.
荆朝霞,李煜鹏,赵昱宣等.能源系统低碳转型背景下的混合电力市场体系结构与设计[J].电力系统自动化,2024,48(11):24-36. DOI： 10.7500/AEPS20231030008.

JING Zhaoxia,LI Yupeng,ZHAO Yuxuan,et al.Architecture and Design of Hybrid Electricity Market System Under Background of Low-carbon Transformation of Energy System[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(11):24-36. DOI： 10.7500/AEPS20231030008.

摘要

能源系统低碳转型的背景下，各国电力市场的运行面临多方面的政策边界，为解决政府如何干预市场以实现多维目标的问题，在以两阶段市场竞争理论为核心的混合电力市场的基础上，结合电力市场体系中政府与市场的驱动关系，对混合电力市场展开进一步研究。首先，对传统电力市场的均衡原理和面临的挑战进行了深入分析，并对电力市场中政府干预市场的原因进行分类讨论，包括外部性、市场体系不完善、市场机制不完善、市场竞争不完美等。然后，结合两阶段市场竞争理论对混合电力市场基本结构的意义和面临的挑战进行讨论。在此基础上，提出了包括短期和长期、市场和政府的两维四模块的混合电力市场扩展结构，并对其设计的关键步骤和内容进行了分析。最后，结合中国电力市场建设存在的问题，对混合电力市场中政府干预方式的设计进行了讨论。

Abstract

In the context of the low-carbon transformation of the energy system

the operation of electricity markets in various countries faces multiple policy boundaries. To solve the problem of how governments should intervene in markets to achieve multiple objectives

further research on hybrid electricity markets is conducted based on the two-stage market competition theory

combined with the driving relationship between government and market in the electricity market system. First

the equilibrium principles and challenges of traditional electricity markets are deeply analyzed

and the reasons for government intervention in electricity markets are classified and discussed

including externalities

imperfection in the market system

imperfection in market mechanisms

and imperfection in market competition. Then

the significance and challenges of the basic structure of hybrid electricity markets based on the two-stage market competition theory are discussed. On this basis

a two-dimensional four-module hybrid electricity market extension structure is proposed

which includes short-term and long-term

market and government. And the key steps and contents of its design are analyzed. Finally

the design of government intervention methods in hybrid electricity markets is discussed based on the problems existing in China’s electricity market construction.

关键词

Keywords

references

丹尼尔·耶金，约瑟夫·斯坦尼斯罗 . 制高点：重建现代世界的政府与市场之争［M］. 北京：外文出版社， 2000 .

YERGIN D ， STANISLAW J . The commanding heights：remaking the state-market debate for the modern world ［M］. Beijing ： Foreign Languages Press ， 2000 .

POLLITT M G . The role of policy in energy transitions： lessons from the energy liberalisation era ［J］. Energy Policy ， 2012 ， 50 ： 128 - 137 .

马莉，范孟华，郭磊，等 . 国外电力市场最新发展动向及其启示［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 13 ）： 1 - 9 .

MA Li ， FAN Menghua ， GUO Lei ， et al . Latest development trends of international electricity markets and their enlightenment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 13 ）： 1 - 9 .

GRIFFIN J M ， PULLER S L . Electricity deregulation： choices and challenges ［M］. Chicago， USA ： University of Chicago Press ， 2005 .

BHAGWAT P C ， MEEUS L . Reliability options： can they deliver on their promises？［J］. The Electricity Journal ， 2019 ， 32 （ 10 ）： 106667 .

刘方，张粒子，李秀峰，等 . 巴西电力市场研究：电力市场化改革历程与市场交易机制［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2501 - 2514 .

LIU Fang ， ZHANG Lizi ， LI Xiufeng ， et al . Brazil’s electricity market research： electricity market reform process and market trading mechanism ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2501 - 2514 .

毛里西奥·托马斯坤 . 巴西电力发展与新模式［M］. 北京：中国电力出版社， 2012 .

TOLMASQUIM M . Power sector reform in Brazil ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2012 .

ROQUES F ， FINON D . Adapting electricity markets to decarbonisation and security of supply objectives： toward a hybrid regime？［J］. Energy Policy ， 2017 ， 105 ： 584 - 596 .

KEPPLER J H ， QUEMIN S ， SAGUAN M . Why the sustainable provision of low-carbon electricity needs hybrid markets ［J］. Energy Policy ， 2022 ， 171 ： 113273 . 5771.

GOHDES N ， SIMSHAUSER P ， WILSON C . Renewable investments， hybridised markets and the energy crisis： optimising the CfD-merchant revenue mix ［J］. Energy Economics ， 2023 ， 125 ： 106824 .

NEWBERY D ， POLLITT M G ， RITZ R A ， et al . Market design for a high-renewables European electricity system ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2018 ， 91 ： 695 - 707 .

JOSKOW P L . From hierarchies to markets and partially back again in electricity： responding to decarbonization and security of supply goals ［J］. Journal of Institutional Economics ， 2022 ， 18 （ 2 ）： 313 - 329 .

关于做好2023年电力中长期合同签订履约工作的通知［EB/OL］.（ 2022-12-21 ）［ 2023-10-29 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202212/t20221222_1343756.html https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202212/t20221222_1343756.html .

Notice on the signing and performance work of the medium and long-term power contracts in 2023 ［EB/OL］. （ 2022-12-21 ）［ 2023-10-29 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202212/t20221222_1343756.html https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202212/t20221222_1343756.html .

谢开，刘敦楠，李竹，等 . 适应新型电力系统的多维协同电力市场体系［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 4 ）： 2 - 12 .

XIE Kai ， LIU Dunnan ， LI Zhu ， et al . Multi-dimensional collaborative electricity market system for new power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 4 ）： 2 - 12 .

陈国平，梁志峰，董昱 . 基于能源转型的中国特色电力市场建设的分析与思考［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 2 ）： 369 - 379 .

CHEN Guoping ， LIANG Zhifeng ， DONG Yu . Analysis and reflection on the marketization construction of electric power with Chinese characteristics based on energy transformation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 2 ）： 369 - 379 .

肖谦，喻芸，荆朝霞 . 电力市场的目标、结构及中国电力市场建设的关键问题讨论［J］. 全球能源互联网， 2020 ， 3 （ 5 ）： 508 - 517 .

XIAO Qian ， YU Yun ， JING Zhaoxia . Discussion on the target and structure of electricity market and the key issues in the construction of China’s electricity market ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2020 ， 3 （ 5 ）： 508 - 517 .

HILDMANN M ， ULBIG A ， ANDERSSON G . Empirical analysis of the merit-order effect and the missing money problem in power markets with high RES shares ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2015 ， 30 （ 3 ）： 1560 - 1570 .

尼可拉斯·格里高利·曼昆 . 经济学原理-微观经济学分册［M］. 北京：北京大学出版社， 2015 .

MANKIW N G . Principles of economics ［M］. Beijing ： Peking University Press ， 2015 .

LLOBET G ， PADILLA J . Conventional power plants in liberalized electricity markets with renewable entry ［J］. The Energy Journal ， 2018 ， 39（ 3 ） 69 - 91 .

DE MAERE D’AERTRYCKE G ， EHRENMANN A ， SMEERS Y . Investment with incomplete markets for risk： the need for long-term contracts ［J］. Energy Policy ， 2017 ， 105 ： 571 - 583 .

NEWBERY D . Missing money and missing markets： reliability， capacity auctions and interconnectors ［J］. Energy Policy ， 2016 ， 94 ： 401 - 410 .

BÖHRINGER C ， RUTHERFORD T F ， TOL R S J . The EU 20/20/2020 targets： an overview of the EMF22 assessment ［J］. Energy Economics ， 2009 ， 31 ： S268 - S273 .

KEPPLER J H . Rationales for capacity remuneration mechanisms： security of supply externalities and asymmetric investment incentives ［J］. Energy Policy ， 2017 ， 105 ： 562 - 570 .

秦博宇，周星月，丁涛，等 . 全球碳市场发展现状综述及中国碳市场建设展望［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 21 ）： 186 - 199 .

QIN Boyu ， ZHOU Xingyue ， DING Tao ， et al . Review on development of global carbon market and prospect of China’s carbon market construction ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 21 ）： 186 - 199 .

FLOROS N ， VLACHOU A . Energy demand and energy-related CO 2 emissions in Greek manufacturing： assessing the impact of a carbon tax ［J］. Energy Economics ， 2004 ， 27 （ 3 ）： 387 - 413 .

樊宇琦，丁涛，孙瑜歌，等 . 国内外促进可再生能源消纳的电力现货市场发展综述与思考［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 5 ）： 1729 - 1752 .

FAN Yuqi ， DING Tao ， SUN Yuge ， et al . Review and cogitation for worldwide spot market development to promote renewable energy accommodation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 5 ）： 1729 - 1752 .

HUISMAN R ， KYRITSIS E ， STET C . Fat tails due to variable renewables and insufficient flexibility： evidence from Germany ［J］. The Energy Journal ， 2022 ， 43 （ 1 ）.

WOLAK F A . Long-term resource adequacy in wholesale electricity markets with significant intermittent renewables ［J］. Environmental and Energy Policy and the Economy ， 2022 ， 3 （ 1 ）： 155 - 220 .

SIOSHANSI R ， O’NEILL R ， OREN S S . Economic consequences of alternative solution methods for centralized unit commitment in day-ahead electricity markets ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2008 ， 23 （ 2 ）： 344 - 352 .

CHADWICK E . Results of different principles of legislation and administration in Europe； of competition for the field， as compared with competition within the field， of service ［J］. Journal of the Royal Statistical Society Series A： Statistics in Society ， 1859 ， 22 （ 3 ）： 381 - 420 .

DEMSETZ H . Why regulate utilities？［J］. The Journal of Law and Economics ， 1968 ， 11 （ 1 ）： 55 - 65 .

Federal Ministry for Economic Affairs and Energy . 2017 revision of the renewable energy sources act ［EB/OL］. （ 2016-10-13 ）［ 2023-10-26 ］. https：//www.clearingstelle-eeg-kwkg.de/eeg2017 https://www.clearingstelle-eeg-kwkg.de/eeg2017 .

王一，朱涛，张玉欣，等 . 适应中国电力现货市场发展的容量补偿机制初探［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 6 ）： 52 - 61 .

WANG Yi ， ZHU Tao ， Zhang Yuxin ， et al . Preliminary study on capacity compensation mechanism adapted to development of electricity spot market in China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 52 - 61 .

VÁZQUEZ C ， RIVIER M ， PÉREZ-ARRIAGA I J . A market approach to long-term security of supply ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2002 ， 17 （ 2 ）： 349 - 357 .

DEL RÍO P . Designing auctions for renewable electricity support： best practices from around the world ［J］. Energy for Sustainable Development ， 2017 ， 41 ： 1 - 13 .

刘润泽 . 基于收益双向期权的发电容量充裕度机制设计［D］. 广州：华南理工大学， 2022 .

LIU Runze . Design of a generation capacity adequacy mechanism based on the revenue bidirectional option ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2022 .

ZHU Jisong ， CHEN Baike ， JI Tianyao ， et al . Transitional revenue scheme for high-cost generator unit in Guangdong electricity market based on government authorized contracts ［J/OL］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ［ 2023-10-29 ］. https：//ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp？tp=&arnumber=9299483 https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9299483 .

刘硕，于松泰，孙田，等 . 面向高比例可再生能源电力系统的容量补偿机制研究［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 5 ）： 1780 - 1789 .

LIU Shuo ， YU Songtai ， SUN Tian ， et al . Capacity compensation mechanism for highly-proportional renewable energy power systems ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 1780 - 1789 .

KOZLOVA M ， COLLAN M . Modeling the effects of the new Russian capacity mechanism on renewable energy investments ［J］. Energy Policy ， 2016 ， 95 ： 350 - 360 .

黄宇鹏，陈柏柯，余涛，等 . 基于收益估算法的电力市场补贴机制研究［J］. 广东电力， 2022 ， 35 （ 3 ）： 11 - 20 .

HUANG Yupeng ， CHEN Baike ， YU Tao ， et al . Study of subsidy mechanism based on revenue estimation method in electricity market ［J］. Guangdong Electric Power ， 2022 ， 35 （ 3 ）： 11 - 20 .

骆子雅，季天瑶，荆朝霞，等 . 电力差价合约机制设计与应用［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 8 ）： 2743 - 2751 .

LUO Ziya ， JI Tianyao ， JING Zhaoxia ， et al . Design and application of contract for difference in electricity market ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 2743 - 2751 .

ONIFADE T T . Hybrid renewable energy support policy in the power sector： the contracts for difference and capacity market case study ［J］. Energy Policy ， 2016 ， 95 ： 390 - 401 .

TOLMASQUIM M T ， DE BARROS CORREIA T ， ADDAS PORTO N ， et al . Electricity market design and renewable energy auctions： the case of Brazil ［J］. Energy Policy ， 2021 ， 158 ： 112558 .

Methodology used to set Administrative strike prices for CfD allocation round 5 ［EB/OL］. （ 2022-12-14 ）［ 2023-10-26 ］. https：//www.gov.uk/government/publications/contracts-for-difference-cfd-allocation-round-5-administrative-strike-prices-methodology-note https://www.gov.uk/government/publications/contracts-for-difference-cfd-allocation-round-5-administrative-strike-prices-methodology-note .

LÉAUTIER T O . The visible hand： ensuring optimal investment in electric power generation ［J］. The Energy Journal ， 2016 ， 37 （ 2 ）： 89 - 109 .

冯天天 . 绿证交易及碳交易对电力市场的耦合效应分析模型研究［D］. 北京：华北电力大学， 2016 .

FENG Tiantian . Coupling induction analysis model of tradable green certificates and carbon emission trading acting on electricity market in china ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2016 .

国家发展改革委关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知［EB/OL］.（ 2021-10-12 ）［ 2023-10-29 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202110/t20211012_1299462.html https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202110/t20211012_1299462.html .

Notice of the National Development and Reform Commission on further deepening the market-oriented reform of coal-fired power generation grid electricity prices ［EB/OL］. （ 2021-10-12 ）［ 2023-10-29 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202110/t20211012_1299462.html https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202110/t20211012_1299462.html .

陈柏柯，张经纬，朱继松，等 . 新加坡电力市场授权合约分析及其启示［J］. 中国电力， 2021 ， 54 （ 6 ）： 44 - 53 .

CHEN Baike ， ZHANG Jingwei ， ZHU Jisong ， et al . Analysis and enlightenment of vesting contract in Singapore electricity market ［J］. Electric Power ， 2021 ， 54 （ 6 ）： 44 - 53 .

CHANG Y . The new electricity market of Singapore： regulatory framework， market power and competition ［J］. Energy Policy ， 2007 ， 35 （ 1 ）： 403 - 412 .

Contracts for difference （CfD） allocation round 5 ： standard terms and conditions ［EB/OL］. （ 2022-12-14 ）［ 2023-10-26 ］. https：//www.gov.uk/government/collections/contracts-for-difference-cfd-allocation-round-5 https://www.gov.uk/government/collections/contracts-for-difference-cfd-allocation-round-5 .

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