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國際動態
2020/07/22 | 歐洲電網鏈接電力市場彰顯能源互聯網優勢(ㄧ)

電力系統低碳轉型,離不開電網建設的支撐。近年來,歐洲成為全球可再生能源發展的重要領跑者,這不僅歸功於政策支持和技術進步,也與電網的支撐密切相關。本文介紹了歐洲電網互聯和統一碳市場之下,高效的電網建設以及跨國輸電如何實現可再生能源資源的優化配置,提高清潔能源消納的同時保障電力供給,共同推動能源結構低碳轉型。

 

歐洲電網鏈接了不同區域和國家的電力市場

 

歐洲是全球推進電網互聯和發展清潔能源的積極踐行者,利用高度集成化的互聯電網優化了跨區資源配置,加快了風能、光伏等新能源的國際間開發利用。歐洲互聯電網主要包括歐洲大陸、北歐、波羅的海、英國、愛爾蘭五個同步電網區域,以及冰島和塞浦路斯兩個獨立電網,由歐洲電網運營商聯盟(ENTSO-E)負責協調管理。ENTSO-E成立於2009年,由36個國家的43個輸電運營商組成,主要職責包括制定電網規劃、協調電力輸送、制定電力市場標準、推動新能源發展等。

 

歐洲大部分國家和其鄰國電網之間的互聯傳輸能力很高,如圖1所示,跨國輸電線路高度密集, 遍布於成員國之間。為提高可再生能源的開發利用消納,歐盟提出2020年各成員國跨國輸電能力至少佔本國裝機容量的10%,2030年要達到15%。目前,德國和鄰國電網間的電力交換能力已經達到25GW,佔其總裝機容量的12%,和冬季最高負荷的30%。

歐洲統一電網的建設與發展,頻繁的跨國電力交易是重要的推動力之一。自從上世紀90年代北歐電力市場成立以來,歐洲各國陸續推進電力市場自由化,建立了本國或者區域市場。依托高效互聯電網,各國間電力交易日益發達。EPEX SPOT是歐洲最大的電力現貨交易所之一,運營法國、德國、英國和瑞士等八個國家的現貨市場,約佔歐盟年度電力消費量的1/3以上。其他現貨交易所包括北歐Nord Pool、意大利GME、西班牙葡萄牙OMIE、波蘭TGE等。下圖2是Eikon Interactive Map中展示的7月19日歐洲主要國家的現貨電價,分為基本負荷(Baseload)和峰谷負荷(Peak, off-peak)等不同時段。可以看出,德國和其他西歐國家都是以國界為競價區,北歐Nord Pool覆蓋的挪威瑞典丹麥等國又各自分成了不同競價區。

 

歐盟也不斷加強和完善能源立法,構建統一歐洲電力市場。在電力市場指令以及一系列市場改革方案的推動下,促成各國電力市場耦合,實現基於統一市場規則聯合出清的市場機制。市場耦合是根據各成員國市場的電力淨進口與淨出口曲線進行匹配,形成統一的市場交易和價格。若輸電系統沒有阻塞,則整個聯合市場的電價統一;若係統存在阻塞,則聯合市場分割成不同價格區域。大部分歐洲國家的日前市場已經實現耦合(Single Day-ahead Coupling)。日內市場耦合(Single Intraday Coupling)已在西北歐14個國家實施,並將陸續在東歐和南歐國家推進。

 

歐洲碳市場在31國實施統一碳價

 

雖然電力市場按區域和國家劃分,歐洲碳市場則覆蓋了31個國家,實施統一的碳價,包括歐盟28國以及挪威,冰島和列支敦士登三個歐洲經濟區國家,並於2020年1月正式和瑞士鏈接。由於受到2008-2009年金融危機的影響,企業排放量大幅下降造成碳配額(EUA)嚴重過剩,碳排放權價格近十年以來一直低迷。2018年歐盟正式通過市場穩定儲備機制等改革政策收緊配額供給和提升了市場信心,碳價大幅回漲至20歐元/噸以上。今年3月份碳價因歐洲疫情爆發而跌至15歐元,此後隨各國陸續解禁和經濟復甦信心而有所回升。歐盟商討提高2030減排目標以及綠色復甦計劃等也吸引了投資者對氣候投融資的興趣,支持了碳價的回暖。7月13日歐洲碳價飆升突破30歐元至2006年以來最高點,目前價位28歐元/噸。

 

歐洲高效電網結合碳價提高清潔能源優勢

 

歐洲大力發展互聯電網和推動統一電力市場,也是為了實現更有效的跨區電力資源配置。歐洲地區國家眾多,資源的分佈很不均衡。如圖4左圖所示,北歐水電風電充沛,幾乎沒有化石能源電廠。德國近年來退出核電的同時大力發展光伏和風電,但仍有一定數量的煤炭和天然氣電廠在運行。法國電源結構則以核電為主。英國和南歐國家退煤發展迅速,已經幾乎實現了風力光伏和天然氣為主的發電結構。大部分東歐國家仍然以煤電為主。

 

圖4右圖則是2019年歐洲各國電量淨進口(藍色)或者淨出口(綠色)的情況,以及佔年度電力需求的比例。可以明顯看出,挪威、瑞典、德國、法國在去年的出口電量超過了進口電量,而丹麥、英國、西班牙、意大利和波蘭等國則相反,進口電量較高。

各國不同的電力現貨市場價格則是影響電力進出口的主要因素。如圖5所示,以煤電為主的波蘭的電價明顯高於其他國家,北歐因為今年挪威水量充沛,電價只有不到5歐/兆瓦時。西歐國家的電價則居中,並隨著市場耦合程度的提高而日益趨同,但電價也隨風力光伏出力的不同而波動,甚至會出現負電價。

電源結構的差異造成了各國電力成本的不同,碳價則推高了煤炭和天然氣發電的成本,使得清潔能源更有優勢。以目前28歐元碳價來計算,每兆瓦時煤電的發電成本約增加了22歐元。氣電的碳排放雖然低於煤電,但是碳價成本也達到了11歐元。如此一來,經濟調度為主的現貨市場下,分時電價的差異就可以推動跨國進出口電量,推動清潔能源的輸出,使得電網運營商可以在更大區域內優化配置電力資源。