电力市场设计：立足优势，弥补差距
2025.12
https://www.iea.org/reports/electricity-market-design
执行摘要
ExecutiveSummary
01 电力系统正在快速变化，市场设计也必须随之发展
电力系统正经历着快速的结构性变革，这使得对市场框架的需求日益增长，这些框架需要跟上不断演变的运营及投资需求与可能性。电力是现代经济的核心，随着消费模式转变、数字化进程加快、能源系统去中心化以及可变能源资源增加，其作用还在不断扩大。在主要地区，这些趋势加剧了实时运营的复杂性，并重塑了投资动态。未来十年，短期和季节性灵活性需求的增长预计将快于电力需求，而许多行业的电气化正加深家庭、企业和工业对电力系统可靠运行的依赖。这些发展态势凸显了市场机制的重要性，此类机制需确保资源的高效协调，同时支持稳定的长期投资。近期的系统压力凸显了耐用性市场设计的重要性，这种设计应能应对各种系统状况。融资成本上升、供应链受限、电网发展延迟以及更广泛的地缘政治压力，都导致了运营环境的不确定性增加。自2019年以来，许多司法管辖区的年度批发市场价格波动性达到了2019年水平的5至9倍。2021年在欧洲，由于俄罗斯对欧洲的管道天然气输送量突然大幅减少，电力批发市场价格较2019年上涨了四倍多。这些价格上涨主要是由天然气价格的波动和上涨导致的，这促使（相关方面）采取了400多项紧急措施来减轻对消费者的影响。这些经历加剧了公众和政界对电力市场的审视，并强调了随着系统压力增大，确保市场框架保持韧性、高效性和实用性的重要性。
02 短期市场运营仍然有效，但长期市场需加强运营
短期市场在维持可靠且高效的运营方面总体上是有效的，即便系统变得愈发复杂。在对欧洲部分地区、美国、澳大利亚和日本的市场进行分析后发现，过去五年里，电力的安全供应时间占比超过99.9%。短期市场实现了高效调度、透明的价格形成，并且让各类资源和参与者广泛参与其中。随着可变性和去中心化程度的提高，这些市场持续将实时状况转化为有意义的价格信号，使运营行为与系统需求保持一致。不断增加的可变性和去中心化要求进行改进，以释放灵活性并强化短期市场的协调作用。随着更多资源在配电层面或电表后端运行，以及依赖天气的发电方式不断扩展，短期市场必须以更精细的时间和位置粒度捕捉系统状况。这包括在尚未实施的地方，将日前市场的时间间隔缩短至15分钟或更短，并在必要时将大型投标区域划分为更小的区域，以更好地反映真实的网络状况。进一步的改进，包括改善分布式资源的接入以及更灵活的参与框架，有助于充分释放现代电力系统所需的全方位供需侧灵活性。这些增强措施有助于维持短期市场作为电力系统核心协调机制的有效性。长期市场未能跟上不断增长的投资需求和日益增加的不确定性，使得参与者管理风险的工具有限。尽管发电组合正朝着更高比例的资本密集型技术转变，但绝大多数远期和期货市场都存在流动性低的问题，这限制了市场参与者买卖合约的便利性。此外，在本报告分析的所有地区，大多数交易集中在交付后的前两年内。这限制了参与者在较长时期内对冲收入和成本风险的能力。批发价格波动性的加剧可能会增加融资成本，并削弱对新发电、储能以及依赖可预测长期价格的电气化项目的投资信心。随着更多行业将电力作为核心投入，这一挑战愈发严峻。因此，强化长期市场对于支持供需侧资源的及时投资至关重要。购电协议（PPAs）帮助许多市场参与者管理价格风险，但它们无法替代所有参与者都能进入的深度且流动性强的长期市场。在长期市场薄弱的地方，企业和公用事业购电协议得到了发展，提供了量身定制的风险管理方案。然而，接入机会并不均衡：在澳大利亚、日本、欧洲和美国，有一半到四分之三的企业购电协议是由收入超过10亿美元的公司签订的，小型参与者的采用率有限。尽管购电协议仍将是一个重要工具，但它们无法单独承担运转良好的长期市场的角色。
03 互补机制已具备结构性，必须通过协同改革与市场信号保持一致
补充机制，如容量补偿机制和可再生能源支持计划，如今在许多司法管辖区实现投资和政策目标方面发挥着重要作用。随着各国政府追求确保资源充足、支持国内产业和推进低碳发电等目标，这些及其他投资工具得到了扩展。例如，在澳大利亚，过去十年间国家电力市场新增容量的98.8%都依赖于某种形式的政府支持。类似的情况在欧洲、日本和美国的多个市场也可见一斑：这些机制已成为电力系统的结构性特征，为新型大规模低排放发电设施的投入使用以及现有可调度和灵活电厂的持续运营提供支持，尽管这些电厂的容量因子在下降，但它们仍然至关重要。这些机制的设计必须与短期和长期市场进行精心协调，以避免产生意外后果。协调不当的机制可能会削弱价格信号、增加系统成本并造成不确定性，而设计良好的机制则能够增强市场效率并推动及时的投资。例如，无论市场状况如何，都以固定价格对产出进行补偿的支持计划，可能会在低价表明供应充足的情况下仍促使发电，从而降低发电商和灵活性供应商对市场状况的响应能力。
主要内容
Key Points
01 批发市场可以成为支持安全、经济且可持续的电力系统的有力工具
2024年部分地区家庭和工业的电价构成
作为众多电力系统的基础，设计完善的电力批发市场有助于实现当前资源的高效利用，同时为未来高效运营所需的投资发出信号。电力批发市场通过促进竞争、推动创新以及将运营和投资风险分配给最适合管理它们的主体，鼓励私营部门参与，以实现高效的成果。通过调动资本和开启多样化的商业模式，市场设计在支持电力系统的安全性、可负担性和可持续性方面发挥着关键作用。然而，仅靠批发市场并不能实现电力系统的所有目标。尽管它们在推动高效运营和发出投资信号方面卓有成效，但在达成政府和社会所期望的速度与规模方面，它们并非总能胜任，尤其是在实现可靠性和脱碳目标时。因此，市场设计应被视为更广泛的政策和监管工具包中的一个要素。市场与政策之间的协调对于维持市场效率和实现电力系统目标至关重要。在可负担性方面，高效的批发市场有助于降低系统成本，进而减少消费者的账单支出。电力批发成本在这些账单中占很大比例。例如，在接受分析的市场中，家庭零售账单中的批发部分占比在35%至55%之间。显然，市场设计在推动批发市场实现高效成果方面扮演着重要角色。不过，可负担性还受到零售账单其他组成部分的影响，包括网络费用、税费和征费。从工业用户的角度来看，市场设计对于保持电力采购成本的可负担性和提升竞争力也尤为重要。工业用户往往通过积极参与和定制合同等方式，与批发市场建立更紧密的联系。这为工业用户提供了更大的灵活性，使其能够协商供应条款、管理价格风险并制定采购策略。因此，有效的市场设计对于让他们充分利用这些选择至关重要。
常见市场工具及补充机制概述
02 短期市场：时间分辨率低会限制基于系统状况的优化
电力系统可以通过更准确地反映系统状况变化的价格信号来创造更大的价值。随着技术的进步以及数字化和信息技术系统变得更加强大，电力资产能够得到更精确、更快速的管理，从而增加更大的价值。为了充分释放这一潜力，价格信号必须足够详细，以反映系统的可变性。这可以通过提高市场的时间粒度来实现，具体方式包括交易更短期的产品，以及使交易能够在更接近实际交付的时间进行。较低的时间粒度会降低市场参与者对系统状况的可见性。提供更短期产品的市场能够更好地反映系统动态，尤其是当太阳能、风能发电量或电力需求在几分钟内就可能发生显著变化时。此外，通过缩短最后一次报价与实际调度之间的间隔，来实现更接近实时的调度，这种做法的必要性和益处已大幅增加，因为可变的发电量和需求量在交付前几个小时仍难以准确预测。例如，2024年，澳大利亚国家电力市场（NEM）的需求平均每小时变化超过1吉瓦，这一数值超过了最大燃气发电厂的最大输出量，而通常在15分钟内就会变化200兆瓦，约占平均需求的1%。
有多种方法可以提高价格信号的时间粒度。不同司法管辖区普遍采用的一种方法是缩短所交易产品的持续时间。例如，澳大利亚国家电力市场（NEM）在2021年改用5分钟期产品，而欧洲日前市场在2025年采用了15分钟期产品。另一种方法是创建更接近实时运行的新市场，使参与者能够根据更新后的预测调整其物理和财务头寸，比如欧洲的日内市场或加州独立系统运营商（CAISO）的15分钟市场。同样，美国大多数司法管辖区在运行1小时日前金融市场的同时，还运行着一个5分钟实时调度市场。随着市场参与者越来越多地寻求近实时机会，增加市场数量和缩短时间单位总体上是成功的。例如，在欧洲，日内交易量从2019年的约150太瓦时增长到2024年的310多太瓦时，超过了日前市场和日内市场总交易量的17%。日本也出现了类似的趋势，其日内交易量占总交易量的比例从2019年的不到1%上升到如今的近3%。最后，缩短最后一次市场操作（术语：gate closure，指代市场参与者必须提交其最终电力投标和报价的时间）与实际调度之间的间隔是提高时间粒度的另一种方式。例如，欧洲能源监管合作署（ACER）计划到2026年将欧洲跨境日内交易的gate closure至交付时间从60分钟缩短至30分钟。
选定辖区短期电力市场中市场时间单位的演变
然而，即便是高度细分的市场也无法完全消除最后一刻出现的不平衡。各个系统采用不同的方法来处理这些残余误差。一些司法管辖区增设了专门的市场，这些市场的运作时间非常接近交付时间，并由系统运营商直接使用，例如某些辅助服务市场；而另一些司法管辖区则依赖输电系统运营商的直接干预。像美国和澳大利亚国家电力市场那样采用实时市场的设计，较少强调单独的日内市场或平衡市场，因为实时价格形成机制旨在提供系统平衡所需的灵活性和运行信号。这些选择往往还受到调度模式的影响：例如，自调度系统可能需要更长的运行缓冲时间，因为它们无法实时协同优化所有资产。
提高时间粒度会带来挑战，并且需要谨慎实施。例如，一些欧洲输电系统运营商因实施方面的挑战（包括技术问题、信息技术复杂性以及高昂的实施成本），获得了对欧洲能源监管合作署决定的豁免，并推迟了其引入日期。此外，更高的时间分辨率加上众多细分市场，可能会增加参与者（尤其是规模较小的参与者）的复杂性，并使交易成本成倍增加。这一点至关重要，因为有些参与者可能难以轻松适应更高的运营复杂性。
2025年特定司法管辖区主要市场的序列概述
03 长期市场：未能跟上不断发展的系统需求
实体电力系统正在不断发展，但长期市场中远期和期货产品的设计并非总能与之同步。远期和期货市场最初出现时，电力主要来自能够按需调整输出的大型火电厂。标准合约假定发电量可预测、需求稳定，采用固定交易量的产品，如固定时段合约以及简单的时段划分（如高峰、非高峰、工作日和周末时段）。市场设计依赖于按这些固定结构规划生产的能力。
如今，更多电力来自风能和太阳能等波动性可再生能源，其依赖天气的发电量很少能与固定合约时段相匹配。固定交易量的合约使这些发电商面临电量短缺或过剩的情况，让他们在短期市场中容易受到成本和风险的影响。高峰产品也反映出过时的供需模式，因为太阳能在中午达到峰值，而如今的净需求往往在傍晚达到高峰。合约设计与实体系统状况之间的这种不匹配增加了风险和成本，同时限制了市场参与度。一些地区已经开始推出更能反映不断变化的对冲需求的新市场产品。例如，在西班牙，伊比利亚能源市场运营商（OMIP）推出了与太阳能发电模式而非固定时段相匹配的太阳能形态期货。2025年6月，澳大利亚国家电力市场的中央交易所——澳大利亚证券交易所推出了早高峰和晚高峰期货，以适应不断变化的发电组合和需求曲线。更广泛地说，场外远期合约的创新能够提供更多对冲特定发电曲线和时段风险的机会，正如澳大利亚电力市场所呈现的那样。
2025年按类型划分的欧洲、日本、澳大利亚国家电力市场及部分美国市场的特定有组织交易平台上的可用期货产品概述
04 电力市场互补机制：存在各种各样的脱碳机制
政策制定者采用多种不同的工具来加速向低碳电力的转变。碳定价机制直接将污染成本内部化，让市场找到成本最低的脱碳途径。基于价格的机制通过为低碳发电提供可预测的收入，有助于克服与高额前期成本、价格波动以及不确定的长期收入相关的投资障碍。基于数量的政策为那些仅靠市场力量可能无法出现的技术创造了有保障的需求。税收抵免和财政激励措施，如生产和投资税收抵免，通过降低合格技术的成本、减少融资成本和加快项目开发，进一步支持脱碳。这些工具共同提高了排放成本，为清洁能源生产商创造了稳定的收入流，并引导电力系统向低碳结构转变。
欧洲、美国、澳大利亚和日本已实施的部分脱碳机制比较
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北京航空航天大学低碳治理与政策智能实验室，瞄准国家低碳高质量发展重大战略需求，着力解决低碳治理重大科学问题和政策问题。通过整合融合北京航空航天大学的优势学科资源，将管理科学、计算机、人工智能、应用经济、公共管理、外语等优势学科深度融合，创新低碳政策研究的理论方法体系。实验室长期致力于建立数字孪生的大数据平台和实验室环境，开发具有自主知识产权、共享开放、国际一流的低碳政策模拟仿真和优化设计平台，形成独具优势的软硬件条件和人才队伍。为低碳治理中的政策设计提供数据基础、模拟平台、压力测试系统和政策评估方法；同时开展基于实际数据的大数据分析和智能挖掘，开展系列低碳导向的政策研究，为国家低碳发展的宏观微观政策需求提供科学支撑。
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本期供稿 | 凌涛
