从电力市场体系的设计看英国电力批发市场

编者按

英国是国际上较早成功引入电力市场的国家之一，并经历了多次改革，其经验被多个国家和地区借鉴。近年来，低碳转型、地缘政治等因素给电力市场运行带来了一系列挑战。继2022年7月18日，英国政府发布关于对电力市场设计进行全面审查的文件后，在2024年3月发布的磋商文件中介绍了对待选方案的结果，大部分变革性的方案被否决，仍然保留的待选方案大多数为在现有市场设计基础上的改进和完善。

为深刻理解英国电力市场的内在逻辑，特别是不同市场环节之间的关系，本文从电力市场体系的角度对英国电力批发市场中的产品设计、交易体系、交易机制、容量机制等进行分析，探讨我国电力市场建设可借鉴之处。

电力市场是一个复杂的体系，电力市场改革需要从多方面着手进行。这里，将电力市场体系分为以下五个方面：组织架构、产品体系、交易体系、交易机制和管制体系。

电力市场改革首先需要进行组织架构的调整，包括产业纵向和横向的重组，以及一些独立交易机构的建立。纵向的重组主要体现在发、输、配、售职能的重组，通过一个垂直垄断的企业经营变为多个相互独立的企业经营。一般来说，电力市场改革下，重组最基本的要求是厂网分开，即发电的职能和电网、交易相关的职能由不同的企业负责。横向的重组体现在同一类业务的企业经营范围的调整，比如一个大的发电企业拆分为若干家小型发电企业。为了保证市场的公平性，一般需要建立一个或多个相对独立的交易机构。交易机构负责市场中部分或全部的交易，可以是市场化改革后新成立且与其他市场主体完全独立的机构，例如新成立的电力交易中心；也可以是市场中某个市场主体的某个职能独立后形成的机构，例如电网公司的调度机构。

产品体系是指电力市场中进行交易的标的物的集合。电力市场是唯一或少数需要设计的市场，必须要有一些有组织的、集中进行的市场，并对这些市场中交易的产品进行比较严格的设计和规定，包括电能的时间粒度和空间粒度、辅助服务的设计、输配电服务的设计等，需要定义每种产品的技术特性、计量方式，以及市场交易各方的责、权、利分配。

交易体系是市场中各类标的物进行交易的方式，包括交易的场所、交易的时间、交易的对手及标的物的组合情况等。通过不同的交易类型，形成不同类型的合同。

交易机制是每种交易的具体交易方式规则。一般情况下，交易机制主要指在有组织的、集中的交易机构中进行交易的机制，包括报价机制、出清机制、结算机制等。

由于电力市场具有竞争不充分、电力交易的外部性、电力产品的公共品属性等特点，电力市场需要政府的管制和干涉。政府或第三方机构通过设定价格上下限、交易量限制、补贴、收益回收、政府授权合约等方式进行监管和干涉，限制市场力，实现绿色、公平等多维目标。

英国强制电力库模式下的电力市场体系

英国议会通过的1989年版本的《1989年电力法》，正式启动了英国的第一轮电力体制改革。

组织架构

电力市场改革的首要步骤是产业的重组和组织架构的调整。根据《1989年电力法》，英国原有的在英格兰和威尔士负责发输一体化的电力公司——中央发电局被拆分，首先进行纵向的拆分，即厂网分离，成立输电公司——英国国家电网公司，其次将发电环节横向拆分，形成三个发电公司（国家电力公司、电能公司和核电公司）。拆分后的3个发电公司和12个负责配售电的地方电力局逐步实现私有化。

产品体系

根据用户电费的组成可以了解产品体系的情况。强制电力库下，典型用户的电费组成如下：

终端用户电价=电能批发价+输配电价

输配电价=输电价+配电价

电能批发价=电力库售出价（PSP）

PSP=电力库购入价（PPP）+加价（Up-lift）

PPP=系统边际价（SMP）+容量电价（CE）

将上述几个式子合并，可以得到：

终端用户电价=SMP+CE+Up-lift+输电价+配电价

因此，电力产品被分成五个部分：发电服务、容量服务、调节服务、输电服务、配电服务。

发电服务的时间粒度为半小时，空间粒度为整个英国电力市场。在一个给定的某个半小时，整个英国市场范围的发电服务价格相同。时间粒度方面与国际上大多数市场一致。空间粒度上，意味着能量产品高度标准化，其优点是流动性好、市场范围大、市场力相对较小。

容量服务由所有电力用户购买，支付给市场中所有可用发电容量，价格根据每半个小时的失负荷概率（LOLP）和失负荷价值（VOLL）计算。

调节服务是为保持电力系统实时平衡而采购的服务。调节服务由电网负责，作为单一购买者从发电企业购买，相关成本分摊给所有用户。调节服务解决的问题包括网损、实时平衡、电网阻塞。调节服务每小时一个价格，不区分位置。

输电服务和配电服务是指将电能在电网中输送、分配的服务，发电和用户按所在位置缴纳输配电费，价格按年计算。

交易体系

这里主要对电能相关的交易进行论述，不论述输配电相关交易。

电力库模式下，电能交易包括两个市场：日前市场和实时市场。

日前市场是强制电力库，即所有的发电量都需要通过这个电力库售出。电网公司根据负荷预测对交易日24小时48个时段（每个时段半小时）的电力进行采购。关闸时间（提交报价的截止时间）为运行日前的10∶00，采用无约束出清、统一出清的模式（这里的无约束指无电网约束）。在电力库模式下，出清时可以考虑机组的启停约束、爬坡约束等，机组组合是集中确定的。出清的结果为每个时段（半小时）的价格（即SMP）及每个电厂在每个时段的出力水平。为了规避电价风险，市场主体可以在电力库外签订金融性的差价合约。

英国电力库模式没有明确的实时市场的概念，电网公司负责的实时调度可以认为是一种实时市场。实时市场需要保证每时每刻的电力平衡，并保证电网中相关设备在安全范围内运行。为了解决实时负荷和日前预测不一致、设备突发故障、电网约束等问题，调度机构对每个参与市场的机组给出实时调度指令。机组实时出力与日前出力的差别，可以认为是在为实时市场提供的服务。

交易机制

日前市场的主要特征为发电单边报价，不考虑电网约束，基于统一边际价格定价和结算。电力库模式下，用户不需要报价，出清时需求侧基于电网的负荷预测进行，不考虑电网约束，没有位置信息。所有中标的发电机组按统一边际电价结算。

实时市场的主要特征为没有明确的市场规则，电网公司为单一购买者，为保证电网的安全运行调整发电出力，发电侧采用与日前市场相同的报价，调整成本按简单的“邮票法”分摊给所有用户。发电厂在实时市场未重新报价，可以简单描述为：“一次报价，两次出清”。结算机制本质上是一种按报价结算的机制：对高于日前出清量的部分（称为“限上”），按“机组报价+CE”进行结算；对低于日前出清量的部分（称为“限下”），按“PPP-机组报价”进行补偿。这个结算机制的经济学意义是：日前无约束出清的结果具有结算的义务。结合输电定价机制，可以进一步解释为：发电机组具有在整个无约束出清的、统一出清的电能量市场范围内与电力用户进行交易的权利。

监管与政府干涉

英国电力监管法律法规在推动电力市场改革和电力行业发展中发挥了至关重要的作用。从时间上看，第一部推动电力市场化改革的法律始于《1989年电力法》，随后政府还颁布了众多法律、法规及补充修改条例。从内容上看，这些法律条文主要集中在市场竞争、价格管制、电力系统安全可靠性、能源改革、电网运行与发展等领域。在电力相关法律、法规框架之下，英国还成立了各级政府部门及监管机构对电力市场进行有序监管，其中执行日常监管职能的部门是Ofgem，是独立于政府的第三方监管机构。政府在具体市场价格方面的干涉比较少，主要通过行业的重组、市场机制的设计等促进竞争，减小市场失灵。

小结

英国电力市场产品设计的一个重要逻辑是，电力批发市场中，电能产品的空间维度比较粗，对同一个交易时段，英国市场范围内为同一产品。通过输配电服务保证不同位置的发电和用户的接入，以及通过调节服务中的阻塞费反映阻塞调节成本。

英国双边交易模式下的电力市场体系

英国电力市场运行的初期，起到了促进竞争、提高效率等效果。但随着供给形势的变化，发电的市场力增加，市场出现了价格非正常上涨的情况。为了解决相关问题，英国在2001年和2005年分别引入了新电力传输协议（NETA）和英国电力贸易和传输机制（BETTA）模式。这两个阶段的市场机制基本一致，主要差别为市场的范围，在BETTA阶段将英格兰和威尔士范围扩大到包括苏格兰的大不列颠市场，这里统一简称为“双边交易模式”。

相比电力库模式，NETA/BETTA模式的重要变化在于其以中长期交易为主，形成了“中长期交易-现货交易-平衡机制-不平衡结算”的市场模式。通过中长期交易完成的电量约占总交易电量的90%，另有小部分电量在临近用电时段（NETA/BETTA模式仍以每半小时为一个时段）的周前或日前通过电力交易所组织的现货交易完成。

组织架构

双边交易模式下，市场参与主体的一个重要变化是建立了平衡单元（Balancing Mechanism Unit，BMU）的概念。BMU可以由一组发电机或负荷组成，作为平衡责任的主体，同时也可以作为参与平衡市场提供平衡服务的市场主体。参与电力市场的所有发电、用电主体都需要建立一个BMU。

市场运营机构方面，取消了电力库强制交易的地位，允许市场主体自由选择交易方式和交易机构。也就是说，从制度上，允许多个交易机构同时存在，由市场主体选择通过哪个交易机构进行交易。

产品体系

在双边交易模式下，产品体系方面有以下变化：一是取消容量服务，合并到发电服务，称为电能量服务；二是在Up-lift对应的调节服务中，将电能量的平衡服务单独分出来，形成平衡服务，并增加若干种为保证电力系统安全运行的辅助服务。

因此，双边交易模式下的产品体系可以包括以下类型：电能量服务、平衡服务、辅助服务、输电服务、配电服务。

交易体系

双边交易模式下的交易体系有了很大的变化。这里主要对电能量和平衡两种服务的交易方式进行介绍。

电能量交易主要有两个变化：一是取消了强制电力库，允许供需双方通过双边交易、非官方（或者说非强制）的交易机构进行交易。二是关闸时间推迟到电能量交割前的1个小时。因此，发电和用电可以在1个小时前自由地通过各种不同的方式进行交易，包括中长期交易和现货交易。

中长期交易一般有远期合约（forward contract）、期货（futures）、期权（option）等，交易双方在电能量交割前几年至前一天签订。

英国的现货交易主要指提前一周以内在电力现货交易所集中开展的交易，包括日前拍卖和滚动交易两种，后者可以提前一周或48小时开展。如前所述，在双边交易模式下，取消了强制电力库，市场主体可以自由选择交易的方式。另外，由于英国电力市场中电能量产品在空间上不进行细分，同一个时段的电能产品被看作是相同的产品，交易中不需要考虑电网约束，使得一个市场中同时存在多个交易机构成为可能。实际上，英国电力市场中就同时存在两个现货交易所，分别由欧洲电力交易所（EPEX）和北欧与纳斯达克联营现货电力交易所（N2EX）组织运营。市场成员可以自由选择在哪个交易所交易。交易机构可以自由组织各种类型的交易，包括日前集中拍卖、滚动交易等。

平衡服务交易的参与者是BMU。每个BMU根据实时发用电量和在电能量市场中交易情况计算其平衡责任，也可以在平衡市场中报价，提供平衡服务。

交易机制

现货市场交易的标的物是每个交易时段的电力，也可以对小时电力按某种方式组合进行交易，比如4小时的电力、2小时的电力等；可以有不同的交易方式，如日前集中拍卖，滚动交易等。双边交易模式下的现货市场交易与强制电力库模式下的现货市场交易的一个重要区别是，双边交易模式下，发电机组组合采用自调度模式，即机组开停由市场主体自行决策，不进行集中的机组组合。

平衡机制是双边交易模式下新建立的机制，对平衡服务进行了更加规范的交易，包括平衡机制和不平衡结算。平衡机制主要规定平衡服务的供给者提供平衡服务和获得补偿的方式，不平衡结算主要规定造成不平衡的市场主体（即平衡服务的用户）在平衡方面的责任，均通过BMU来实现。

在关闸（gate closure）时刻（用电时段前一小时）到来之前，市场成员都需要提交该时段已经签订的合约电量（Contract Notification，CN）和该时段的发用电计划曲线（Final Physical Notification，FPN）等相关信息，在关闸时刻之后，不允许再就该时段的电量进行交易，也不允许更改发用电计划曲线。关闸后，市场进入平衡机制，与电力库模式类似，调度机构为单一购买者，通过购买市场成员提供的平衡服务来确保发用电的实时平衡。虽然在平衡机制中，交易的电量仅占交易总量的3%，但它是关乎整个电力系统安全稳定运行的重要机制。用电时段结束后，进入不平衡结算环节，对市场成员的实测电量与合约电量（包括在中长期市场和现货市场签订的合约电量，以及在平衡机制中被调度机构调整的电量）之间的差值部分进行结算。

愿意为系统提供平衡服务的平衡单元（指发用电量可以独立计量或单独控制的市场成员组合，如一个发电机组或一组用户）需要参与平衡机制，通过向调度机构申报不平衡服务报价表达参与意愿，不平衡服务报价反映该平衡单元在其申报的发用电计划曲线的基础上，增加或减少出力的调节成本。被成功调用的电量会按照平衡单元提交的不平衡服务报价结算，而造成不平衡的市场成员则会在事后进入“不平衡结算”环节，负责不平衡结算的机构（ELEXON）将根据所有不平衡服务报价的边际价格对其不平衡电量进行结算。

监管与政府干涉

一般认为，实行双边交易模式对市场力的限制起到了正向的作用。同时，英国发电领域的市场主体进一步拆分，随着可再生能源的发展，出现了一些新的主体，以上因素都降低了发电领域的市场力。双边交易模式下，政府较少对市场的价格进行具体干涉。

小结

双边交易模式下，批发市场的变化主要体现在：一是明确建立了平衡服务产品，并建立了BMU的概念作为参与市场的主体；二是电能量交易从强制电力库模式变为自由的双边交易模式，集中的机组组合变为自调度，关闸时间从日前变为小时前。

在产品体系方面没有变化的是，电能量产品空间上仍不进行区分，因此在电能量交易中不需要考虑电网约束，可以进行自由的双边交易，以及可以有多个竞争性的交易机构同时存在。

面向绿色低碳发展的第四轮电力市场改革

英国前几次的电力市场改革，主要目标均在于通过产业重组，以及建立和完善竞争的市场体系来促进市场化的资源优化配置。近年来，随着风光等清洁能源的发展，以及电力系统低碳、安全等目标的强化，政府在市场中起到越来越多的作用。

2013年12月，英国能源与气候变化部（后改为英国商业、能源及产业战略部）发布了新一轮的电力市场改革法案，确立了正在进行的第四次电力市场改革的主题，即建立一个清洁的、多样化的，以及低碳减排的电力市场。在有大量老旧火电站、核电站即将停运，可能出现大量电力缺口的背景下，这一轮改革引入了四种促进电力行业绿色低碳发展，同时又确保电网安全性的机制，但其主体市场机制仍是BETTA模式。

碳价格支持体制

由于欧盟的碳交易价格比较低，在英国无法激励低碳能源投资。为了激励低碳发电投资，保证碳价公正合理，英国政府在欧盟标准的碳交易价格的基础上增加了碳税，价格从2013年每吨二氧化碳价格15.70英镑开始不断上升，到2020年增加到30英镑/吨，预计2030年将达到70英镑/吨。英国政府预测，按照碳交易价格下限的增长曲线，从2013年到2030年，预计创造的收益为19亿英镑，用于拉动低碳电力投资，预计到2030年，投资的低碳电力可以达到7.5～9.3万千瓦。

建立碳排放标准

除了明确提出碳交易价格下限之外，英国还为发电商的二氧化碳排放量设立明确的标准，每个电厂的排放量需要根据其总装机容量采用法案中规定的公式进行计算。为了使英国能达到其碳减排目标、限制高碳电源的发展，在英国新建立的任何发电厂都要被限制碳排放量，明确禁止新建碳排放量超过450克/千瓦时的煤电厂。2009年，英国发电机组的碳排放量平均为573克/千瓦时，其中燃煤机组的碳排放量平均为882克/千瓦时，燃气机组的碳排放量平均为376克/千瓦时。这个排放标准只要求新建机组必须满足，对过去已建成的机组并不追溯。新的碳排放标准意味着未来所有新建燃煤机组必须安装碳捕捉与封存装置。

差价合约

差价合约是一种长期电量合同，低碳发电商（如可再生能源、核能和碳捕集与封存电厂）会和由政府管理的专门机构签订长期合同，保证发电商在不同的市场电价下都能够获得固定电价的收益。不同类型的低碳发电商会有不同的固定合约电价（Strike Price）。当市场电价低于合同规定的合约电价时，由政府补贴差价；当市场电价高于合约电价时，超出的部分也要返还给政府，保证最终的成交价格是政府规定的合约价格，也就是“多退少补”。其目的是为了减少发电商面对的价格风险，激励发电商加大投资，杜绝超额利润。根据发电资源不同特性，目前主要有基荷发电、间歇式发电和灵活发电三种基于差价合约的上网电价政策。

容量市场

随着天气变化影响，以及间歇性的新能源发电机组装机容量和发电量所占比例的不断上升，发电容量充裕度问题愈发凸显。为了扩大低碳能源的利用，同时保证供电可靠性，防止因其间歇性产生极端情况无法保证安全供电，本次改革的核心之一即是建立容量市场，通过提供稳定的收益预期，吸引投资者对电源设施进行投资，保证一定的备用容量。容量市场运营的核心是确定需要拍卖的容量及价格。容量市场通过集中的方式，基于提前几年的系统高峰用电负荷的预测结果，以及系统可靠性标准，来确定系统所需要的可靠性容量数量。高峰负荷提前四年预测，每年进行滚动修正，失负荷期望由新建调峰电厂的成本与失负荷价值的比值来确定。

容量市场的定价方式如下：当容量提供方提供的总容量小于目标容量范围下限时，容量需求方的购买价格是一个由政府制定的较高的价格，该价格称为“价格帽”，既能防止滥用市场力，也能弥补供给方的新建容量成本，同时考虑了该容量在能量市场和辅助服务市场的机会成本，起到激励投资容量建设的作用；当容量提供方提供的总容量进入目标容量范围后，需求方愿意降价，当恰好达到目标容量时，对应的价格称为“净进入成本”。一些已经享受了政府其他补贴的机组不允许再参加容量市场竞价，比如大多数的可再生能源机组是不参与容量市场的。

小结

英国第四轮电力市场改革从发展低碳电源和确保发电容量充裕度两个角度出发，设置了四种激励机制，除了两种“行政手段”外，重点在于差价合约和容量市场这两种“市场手段”。但在这两种市场手段中，无论是固定合约电价的确定还是“价格帽”的确定，都离不开政府这只“有形的手”统筹所有的信息和资源，给出最有利于市场发展的参数设定，并可及时调整。

低碳转型背景下对英国电力市场设计的审查

近几年，极端天气频繁出现、国际形势变化多端等造成能源价格剧烈波动，包括美国、英国、澳大利亚等在内的多个国家或地区出现电力供给紧张、一段时间内电价飙升等现象。现有的电力市场机制是否适应新的能源系统目标、新的电力系统结构，引起诸多专家、学者和行业从业者的关注。1990年以来，英国电力行业的市场化改革经历了电力库、双边市场等多个阶段，取得了很多成功的经验，被许多国家借鉴。但近年全球能源价格的波动也波及到英国，导致英国生活成本的上涨。英国政府制定实施了一系列短期支持计划以保护消费者，但认为长期的解决方案是减少对化石燃料发电的依赖，建立以风光等新能源为主体的电力系统，而其中建立有效的电力市场机制对提供可负担、安全、清洁的能源至关重要。

2022年4月，英国政府在发布的《英国能源安全战略》中承诺对电力市场进行全面审查，以确保其能够支撑电力行业2035年的脱碳，以及安全、可负担的能源供应。2022年7月18日，英国商业部、能源和工业策略部发布了关于对电力市场机制进行审查的咨询文件，提出了一系列可选的市场机制改革方案，包括：优化政府和市场的关系、批发市场转向区域定价或节点定价以增加位置信号、引入本地电力市场、批发市场定价从边际成本定价方式转向按报价支付等。经过多次的征求意见，2024年3月，发布了最新的关于电力市场方案审查的意见，主要意见包括：差价合约是鼓励可再生能源投资的首选机制，但具体的机制需要进一步完善，包括基于可用容量的支付、限制参与差价合约的容量、采用多市场混合的基准价格等；转型期间应优化容量市场机制，以支持燃气机组；批发市场应保持边际定价机制，以应对未来由于更多概率的可再生能源作为边际机组定价造成的批发市场低电价；节点定价方案被否决，未来仍然采用统一定价或者采取少数分区定价；保留、加强输电定价的位置信号，特别是发电信号；讨论从自调度向集中调度转变的可能性和风险。

总结与启示

英国是国际上较早在电力行业引入市场化机制的国家之一，很多国家的市场机制或多或少都借鉴了其相关经验。这里对其一些成功的经验或有益的做法进行总结。

法律先行。无论是1989年开始的第一次改革，还是2013年的新一轮改革，都是由颁布新版本电力法或能源法开始，并保证相关机制的落实。

从宏观上看，市场机制顶层设计的原则简单、原理清晰、可行性高、容错率高。得益于此，英国电力市场迅速建立了电力库模式，也迅速以NETA模式取代了电力库模式。从微观上看，市场机制设计精巧，每个环节都有详尽的技术细节支撑，每个参数都是经多方多次协商测算得到的，详细考虑了市场实际运行过程中可能出现的各种情况。

英国电力市场经历了多轮改革，但一些顶层的设计逻辑不会轻易变化，变化的主要是一些产品的细分、实施的方式等内容。比如，产品设计方面，总的思路是“大时间颗粒度（半小时）统一无位置信号的电能量产品+调节产品+位置相关的输配电产品”。市场改革的内容，一方面是电能量的关闸时间和交易方式，另一方面是调节产品的细分（分为平衡服务及各种辅助服务）。

重视产品的标准化和交易的流动性。英国的电力市场模式常被称为分散式市场，是由于其电能量不需要集中进行交易，可以通过双边交易方式由多个竞争性的交易机构组织进行。电能量交易之所以能够分散进行，是由于其将电力交易中导致交易比较复杂的因素，包括实时平衡、电网约束等，都设计成单独的产品，将电能量交易尽量简化、标准化。

一方面，为了应对电力产品的外部性及电力行业的一些社会属性，英国政府对电力市场机制的设计做了一些干预，比如为了实现低碳、能源安全等目标，政府可以主导设计一些特殊的交易或合约，如英国电力市场的差价合约和容量市场的设计也有政府的影响。另一方面，电力市场机制都经过了细致的设计，而这些市场机制也需要通过市场化的方式实施，包括建立专业的合约执行机构，建立竞争的采购或拍卖机制等。