楊韻，江昕玥，段秦尉，涂煉，程永峰，楊莉

（1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣州 510220；2. 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州 310027）

0 引言

隨著我國(guó)電力市場(chǎng)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)已成為現(xiàn)階段電力體制改革的重點(diǎn)。近年來(lái)隨著可再生能源、交直流混聯(lián)電網(wǎng)等新要素接入帶來(lái)的電力系統(tǒng)形態(tài)變化，電力系統(tǒng)在適應(yīng)性與有效性等方面面臨著許多新的挑戰(zhàn)［1-2］。高比例可再生能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)靈活性資源需求進(jìn)一步擴(kuò)大。燃?xì)獍l(fā)電具有高靈活性、低碳排放強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，是構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系的重要支撐。如何協(xié)調(diào)天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)的運(yùn)行交互是新型電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。

多能源系統(tǒng)中存在著更多復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)行不確定性等因素，電力系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)需要進(jìn)一步結(jié)合其他能源系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)水平進(jìn)行評(píng)估［3］。近年來(lái)，能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中快速發(fā)展的氣-電耦合為電力系統(tǒng)與電力市場(chǎng)運(yùn)行引入了許多新的風(fēng)險(xiǎn)因素。2021 年2 月受暴風(fēng)雪的影響美國(guó)德州天然氣機(jī)組發(fā)電能力驟減25 000 MW，直接導(dǎo)致電價(jià)從往年同期50 美元/MWh 飆升到系統(tǒng)上限9 000 美元/MWh［4-5］，增幅高達(dá)180 倍。2021—2022 年歐洲持續(xù)面臨一次能源供不應(yīng)求導(dǎo)致能源價(jià)格和電力價(jià)格飆升，2022年部分時(shí)段現(xiàn)貨市場(chǎng)均價(jià)超過(guò)300 歐元/MWh，而2019年年底僅為50歐元/MWh左右［6］。

能源市場(chǎng)間的交互影響越來(lái)越顯著，緩解風(fēng)險(xiǎn)需要通過(guò)多個(gè)市場(chǎng)間有效的協(xié)調(diào)機(jī)制。燃?xì)鈾C(jī)組作為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵靈活性資源，天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)的交互影響是研究的重點(diǎn)。目前，針對(duì)包括天然氣在內(nèi)的各類能源之間互補(bǔ)性和替代性的多能源市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制已有一些研究。文獻(xiàn)［7-8］表明，天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)運(yùn)行時(shí)間上的不匹配會(huì)對(duì)市場(chǎng)主體交易帶來(lái)更多的不確定性和盈利風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)［9-10］研究了能源系統(tǒng)靈活性對(duì)多能源系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響。文獻(xiàn)［11-12］研究了天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)之間的協(xié)調(diào)參數(shù)設(shè)置方法，分析了市場(chǎng)參數(shù)對(duì)耦合系統(tǒng)運(yùn)行和調(diào)度的影響。然而，以上研究均基于理論模型對(duì)天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)協(xié)調(diào)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，仍須結(jié)合國(guó)外實(shí)踐和我國(guó)的具體情況對(duì)能源市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)的天然氣-電力市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)的研究和討論。

基于以上背景，本文從氣-電耦合市場(chǎng)的角度出發(fā)，對(duì)現(xiàn)有的研究工作和市場(chǎng)實(shí)踐進(jìn)行了調(diào)研與綜述，然后分析總結(jié)了極端天氣下天然氣供給風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的電價(jià)上漲事件和當(dāng)前國(guó)內(nèi)天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)協(xié)調(diào)存在的關(guān)鍵問題，最后結(jié)合極端情況下價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)存在問題提出了考慮風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)動(dòng)特征的氣-電市場(chǎng)協(xié)同機(jī)制設(shè)計(jì)建議。

1 天然氣-電力市場(chǎng)協(xié)同運(yùn)行面臨的新形勢(shì)

隨著全球范圍內(nèi)能源結(jié)構(gòu)清潔化轉(zhuǎn)型，新能源的裝機(jī)比例不斷攀升。由于燃?xì)鈾C(jī)組可以快速啟停，具有較高的靈活性和可調(diào)度性，燃?xì)鈾C(jī)組在高比例新能源發(fā)電系統(tǒng)中可起到平衡能源供需、提供調(diào)峰和調(diào)頻支持以及應(yīng)對(duì)緊急情況的重要作用。目前國(guó)內(nèi)外多數(shù)電力系統(tǒng)都逐步提高了燃?xì)鈾C(jī)組的比例以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，從而促進(jìn)可再生能源的整合和可持續(xù)發(fā)展。例如美國(guó)德州燃?xì)庋b機(jī)容量占比達(dá)到47%以上［4］；賓州2021年底天然氣發(fā)電占比達(dá)到52%，而燃煤發(fā)電占比從2001年的57%下降到12%，天然氣取代了大部分燃煤發(fā)電［13］。2022 年底我國(guó)燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)容量98.02 GW，主要分布在京津冀、長(zhǎng)三角和珠三角等地區(qū)。預(yù)計(jì)至“十四五”期間廣東將新增天然氣發(fā)電裝機(jī)容量36 GW。因此，考慮到國(guó)內(nèi)快速增長(zhǎng)的燃?xì)獍l(fā)電在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的地位不斷上升，分析天然氣-電力市場(chǎng)協(xié)同運(yùn)行的研究現(xiàn)狀和實(shí)踐形式對(duì)實(shí)現(xiàn)更高效的能源交易、促進(jìn)市場(chǎng)資源優(yōu)化配置、提供更好的價(jià)格發(fā)現(xiàn)機(jī)制等方面具有重要意義。

1.1 天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)耦合研究現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)耦合情況的研究主要集中在信息交互背景下的市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制設(shè)計(jì)和市場(chǎng)主體多市場(chǎng)交易決策等方面，如圖1所示。

圖1 天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)耦合研究Fig. 1 Research on the coupling of natural gas market and power market

在市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制設(shè)計(jì)方面，通過(guò)歷史價(jià)格數(shù)據(jù)信息辨識(shí)能源市場(chǎng)間的交互影響是重要的研究主題，同時(shí)為耦合市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制設(shè)計(jì)提供相關(guān)性分析基礎(chǔ)。文獻(xiàn)［14］從實(shí)體經(jīng)濟(jì)路徑和金融市場(chǎng)的角度分析了天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)間的影響機(jī)制，并利用期貨價(jià)格數(shù)據(jù)對(duì)天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)間的信息溢出效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)證分析，反映了價(jià)格信息在耦合市場(chǎng)間的傳導(dǎo)程度。文獻(xiàn)［15-16］運(yùn)用向量誤差修正模型（vector error correction model， VECM）和多變量廣義自回歸條件異方差（generalized autoregressive conditional heteroskedasticity， GARCH）模型分別對(duì)英國(guó)和西班牙的電力市場(chǎng)、原油市場(chǎng)和天然氣市場(chǎng)之間的波動(dòng)性相互作用進(jìn)行了分析，該分析同樣基于對(duì)能源期貨價(jià)格的檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。

除去價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制方向外，已有研究關(guān)注到天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)在投標(biāo)和出清時(shí)間的不同步會(huì)影響到兩個(gè)市場(chǎng)間的協(xié)同運(yùn)行。文獻(xiàn)［17］基于市場(chǎng)間的異步性構(gòu)建了多市場(chǎng)主體參與的兩階段市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制。文獻(xiàn)［18］從日前調(diào)度和實(shí)際運(yùn)行兩個(gè)時(shí)間尺度構(gòu)建了氣電協(xié)調(diào)調(diào)度模型來(lái)解決新能源波動(dòng)性對(duì)天然氣需求的影響。文獻(xiàn)［12］分析了電力和天然氣市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)在不同時(shí)間尺度上的協(xié)調(diào)程度，應(yīng)用兩階段隨機(jī)規(guī)劃構(gòu)建了不確定電力供應(yīng)下的日前和實(shí)時(shí)出清模型。文獻(xiàn)［19］基于邊際價(jià)格探討了天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)雙邊能源交易的市場(chǎng)均衡和出清機(jī)制。此外，天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)間的信息交互也是協(xié)調(diào)機(jī)制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。文獻(xiàn)［20］基于天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)間有限的信息交換構(gòu)建了天然氣網(wǎng)絡(luò)模型和機(jī)組組合模型組成的市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制模型，該方法通過(guò)在兩個(gè)系統(tǒng)之間僅僅交換價(jià)格和調(diào)度信息來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的協(xié)調(diào)，同時(shí)對(duì)每個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和用戶信息保密。文獻(xiàn)［21］研究了有限信息環(huán)境下電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)之間在交換燃料價(jià)格信息時(shí)不同時(shí)間和空間粒度對(duì)耦合市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的影響。

在市場(chǎng)主體多市場(chǎng)交易決策方面，氣-電耦合的市場(chǎng)環(huán)境中燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電商需要協(xié)同考慮參與天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)的交易策略。文獻(xiàn)［22-24］從市場(chǎng)競(jìng)價(jià)博弈的角度研究發(fā)電商的交易策略。其中，文獻(xiàn)［22］以微電網(wǎng)為投標(biāo)主體對(duì)參與多能源市場(chǎng)競(jìng)價(jià)均衡策略進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)［23］考慮合作聯(lián)營(yíng)模式和租用模式的特點(diǎn)建立了綜合能源供應(yīng)商參與天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)的古諾隨機(jī)均衡模型。而文獻(xiàn)［24］在市場(chǎng)框架建模中額外引入了天然氣實(shí)時(shí)交易市場(chǎng)模擬含風(fēng)電的綜合能源服務(wù)商對(duì)于投標(biāo)偏差的處理策略。與燃煤機(jī)組相比，燃?xì)鈾C(jī)組的燃料供應(yīng)來(lái)源并不總是及時(shí)可靠的，例如高峰期管道容量的物理限制直接影響了燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電商在電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)性。另外，除了與稀缺管道容量相關(guān)的物理限制，長(zhǎng)期供應(yīng)合同簽訂量和現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格也直接影響燃?xì)鈾C(jī)組行為［25］。文獻(xiàn)［8］考慮了多時(shí)間尺度管道合同的影響優(yōu)化了燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電商在現(xiàn)貨市場(chǎng)投標(biāo)和管道合同組合決策的運(yùn)營(yíng)策略。文獻(xiàn)［26］將天然氣長(zhǎng)期供應(yīng)合同限制和天然氣管道堵塞約束加入電力市場(chǎng)模型中，綜合優(yōu)化了燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電商電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)和天然氣供應(yīng)合約交易決策。

1.2 國(guó)外天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)協(xié)同運(yùn)行的實(shí)踐

由于各地區(qū)在能源供應(yīng)鏈、市場(chǎng)發(fā)展程度和相關(guān)政策等方面存在差異，設(shè)計(jì)氣-電耦合市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制時(shí)需要結(jié)合各地的能源供應(yīng)基礎(chǔ)和市場(chǎng)運(yùn)行情況。美國(guó)和澳大利亞天然氣資源豐富且天然氣發(fā)電占比較高，2022年美國(guó)、澳大利亞的天然氣發(fā)電占比分別約為39.0%和16.2%，電力與天然氣的聯(lián)合調(diào)度和協(xié)調(diào)市場(chǎng)機(jī)制直接影響到系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。結(jié)合美國(guó)、澳大利亞等天然氣發(fā)電比重較高的國(guó)外天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的案例，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下。

1）多交易品種和市場(chǎng)多層次設(shè)計(jì)。在多交易品種設(shè)計(jì)方面，短期天然氣合同和現(xiàn)貨交易為天然氣市場(chǎng)主體提供了比傳統(tǒng)長(zhǎng)期合同更大的靈活性，降低了資源再分配成本，能夠使天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)更加同步［8］。北美區(qū)域性天然氣市場(chǎng)中心增加了多時(shí)間尺度的天然氣交易機(jī)會(huì)，天然氣短期合約逐漸取代10 年期以上的長(zhǎng)期合約，主要以短期合同和現(xiàn)貨方式完成交易。這種通過(guò)實(shí)時(shí)、市場(chǎng)主體平等競(jìng)爭(zhēng)形成的現(xiàn)貨或短期期貨價(jià)格能夠反映天然氣供求關(guān)系和市場(chǎng)價(jià)值。同時(shí)由于現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格存在波動(dòng)性，相應(yīng)的金融衍生工具或交易品種被用于管理價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)［27］。在市場(chǎng)多層次設(shè)計(jì)方面，由于天然氣運(yùn)輸需要充分考慮天然氣管道的物理限制和動(dòng)態(tài)特性，一定程度上影響了天然氣發(fā)電的靈活性，多層次市場(chǎng)設(shè)計(jì)能夠?yàn)樘烊粴夤艿蕾Y源利用提供更多機(jī)會(huì)，增加天然氣交易和運(yùn)輸過(guò)程中的流動(dòng)性。利用低成本或零成本的管道產(chǎn)能，天然氣供應(yīng)商可以選擇將價(jià)格相對(duì)較低的天然氣運(yùn)往現(xiàn)貨市場(chǎng)，緩解天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)的價(jià)格壓力?；诖?，澳大利亞構(gòu)建了日前拍賣（day ahead auction， DAA）的集中拍賣平臺(tái)，拍賣天然氣管道和氣體壓縮設(shè)施在前期合同簽訂結(jié)束后剩余運(yùn)輸能力，以增加天然氣運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的流動(dòng)性［28］。在2019—2020 兩年內(nèi)，通過(guò)管道運(yùn)輸有效地將悉尼每月平均現(xiàn)貨天然氣價(jià)格降低了0.63 美元/GJ。日前拍賣過(guò)程能夠間接降低燃?xì)鈾C(jī)組的供應(yīng)成本，燃?xì)獍l(fā)電商利用DAA 來(lái)確保額外的天然氣運(yùn)輸容量［29］。

2）多時(shí)間尺度市場(chǎng)時(shí)序匹配設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)與天然氣市場(chǎng)時(shí)序相協(xié)調(diào)的日前市場(chǎng)交易時(shí)序，能夠?yàn)槿細(xì)鈾C(jī)組提供更公平的電力市場(chǎng)交易機(jī)會(huì)，同時(shí)為電力市場(chǎng)交易提供充足的時(shí)間裕度，充分發(fā)揮現(xiàn)貨市場(chǎng)應(yīng)對(duì)不確定性的協(xié)調(diào)能力?？紤]到燃?xì)鈾C(jī)組受氣源供應(yīng)和天然氣價(jià)格限制，在電力市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力不足的問題，美國(guó)PJM（Pennsylvania-New Jersey-Maryland）對(duì)電力市場(chǎng)的報(bào)價(jià)時(shí)間和出清時(shí)間進(jìn)行了調(diào)整，將日前電力市場(chǎng)開始時(shí)間從16：00（東部時(shí)間）提前至13：30，與此同時(shí)天然氣市場(chǎng)將投標(biāo)截止時(shí)間從12：30 推遲到14：00［30］，確保氣、電市場(chǎng)間存在交叉同步的時(shí)間，以便為燃?xì)鈾C(jī)組提供更加清晰的電價(jià)信號(hào)和電力需求。與此同時(shí)天然氣市場(chǎng)還增加了日內(nèi)第三個(gè)投標(biāo)周期，以提供額外的日內(nèi)天然氣調(diào)度靈活性［30］。2018 年P(guān)JM 進(jìn)一步將電力市場(chǎng)主體的報(bào)價(jià)時(shí)間由10：30 延期至11：00。在改進(jìn)的市場(chǎng)機(jī)制下燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)能夠利用更充分的時(shí)間參與天然氣市場(chǎng)交易并制定交易策略，提高盈利水平。再例如加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（independent system operator， ISO）出清算法中增加了最大的天然氣使用量限制，以確保天然氣供應(yīng)的可用性，顯著改善了日前調(diào)度中的天然氣-電力協(xié)調(diào)性。然而天然氣市場(chǎng)一般按日結(jié)算，電力市場(chǎng)一般按小時(shí)結(jié)算，兩個(gè)市場(chǎng)結(jié)算顆粒度上仍存在差異，成為兩個(gè)市場(chǎng)間進(jìn)一步協(xié)調(diào)的制度障礙［18，31］。

3）氣-電耦合系統(tǒng)信息交互機(jī)制設(shè)計(jì)?？绮块T的信息交互與匯總是多能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化和市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的難點(diǎn)。除政府能源部門和監(jiān)管機(jī)構(gòu)外，分管的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)往往難以對(duì)能源調(diào)度進(jìn)行統(tǒng)籌管理，無(wú)法及時(shí)處理由一個(gè)市場(chǎng)突發(fā)狀況引發(fā)的連鎖沖擊影響。針對(duì)這個(gè)問題，PJM 于2021 年設(shè)立了電力天然氣協(xié)調(diào)高級(jí)工作組（electric gas coordination senior task force）對(duì)耦合市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)和規(guī)則進(jìn)行評(píng)估，加強(qiáng)電力及天然氣系統(tǒng)運(yùn)行信息的交互［32］。此外，PJM 利用天然氣管道數(shù)據(jù)庫(kù)（gas pipeline tool）及時(shí)監(jiān)控并公開與參與PJM 的燃?xì)鈾C(jī)組相關(guān)的天然氣供應(yīng)商的天然氣管道的關(guān)鍵狀態(tài)［33］，進(jìn)一步提升氣-電信息交互的透明性。澳大利亞利用職責(zé)明確分工全面的運(yùn)營(yíng)監(jiān)管機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)市場(chǎng)的管理，確保了機(jī)構(gòu)的獨(dú)立性、專業(yè)性與協(xié)同效能。其中澳大利亞能源市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商AEMO（Australian energy market operator）作為同時(shí)經(jīng)營(yíng)國(guó)家電力和天然氣市場(chǎng)的核心運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)，在降低因信息壁壘產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，AEMO 通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)和系統(tǒng)性能管理天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)以及維護(hù)系統(tǒng)安全［34］。其不直接管理天然氣管道基礎(chǔ)設(shè)施，而是監(jiān)管維護(hù)擴(kuò)建天然氣和電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的第三方，同時(shí)對(duì)相關(guān)市場(chǎng)主體提供系統(tǒng)約束和規(guī)劃建議。在如圖2 所示的架構(gòu)中，能源聯(lián)合運(yùn)營(yíng)中心可以實(shí)現(xiàn)單一決策者聯(lián)合運(yùn)營(yíng)商收集電力和天然氣網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)信息，然后協(xié)助調(diào)度部門集中實(shí)施發(fā)電機(jī)組的電力調(diào)度和氣井分配，提高能源系統(tǒng)的信息交互和調(diào)度效率。

圖2 集中式運(yùn)營(yíng)框架Fig. 2 Framework of centralized operation

2 面向氣-電耦合環(huán)境的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1 極端情況下的國(guó)外市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)動(dòng)分析

隨著風(fēng)電、光伏等新能源滲透率的提高，在高比例天然氣發(fā)電的電力系統(tǒng)中天然氣和電力市場(chǎng)間的持續(xù)不協(xié)調(diào)將加劇電力系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，國(guó)外發(fā)生了多起由極端天氣或能源危機(jī)導(dǎo)致發(fā)電側(cè)天然氣供應(yīng)緊缺，進(jìn)而引發(fā)電力市場(chǎng)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)或系統(tǒng)停電的事件。如何在及時(shí)有效應(yīng)對(duì)極端情況下的市場(chǎng)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)仍是市場(chǎng)管理機(jī)構(gòu)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

2021年美國(guó)德州極寒天氣下的大停電事故原因和過(guò)程就曾引起廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)［35-36］分析了德州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)特征，并結(jié)合得州電力可靠性委員會(huì)（electric reliability council of Texas， ERCOT）的應(yīng)急措施描繪了停電過(guò)程中的關(guān)鍵事件。文獻(xiàn)［4，37］聚焦天然氣系統(tǒng)故障對(duì)電力系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)，從能源供應(yīng)低溫故障、天然氣供應(yīng)短缺和天然氣儲(chǔ)備容量不足等方面歸納了事故直接原因。文獻(xiàn)［38］針對(duì)自然災(zāi)害誘因和氣電多環(huán)節(jié)故障的角度對(duì)能源供應(yīng)到價(jià)格飛漲的風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行了推演。德州天然氣發(fā)電占比超過(guò)40%，在此供電危機(jī)事件中天然氣價(jià)格與電力價(jià)格體現(xiàn)出強(qiáng)相關(guān)性。如圖3 所示［39］，2 月17 日極寒風(fēng)暴導(dǎo)致Henry Hub 天然氣現(xiàn)貨價(jià)格逼近24美元/GT，是自2003年以來(lái)的最高日價(jià)格，其他天然氣交易中心的價(jià)格也在該時(shí)段創(chuàng)下了歷史新高。在這段時(shí)間內(nèi)德州天然氣管道堵塞導(dǎo)致氣源日產(chǎn)量下降近一半，進(jìn)一步導(dǎo)致德州和周邊地區(qū)市場(chǎng)供應(yīng)緊張。極寒天氣下天然氣交易限制、風(fēng)機(jī)凍結(jié)、孤立電網(wǎng)外來(lái)電量調(diào)節(jié)不足等因素綜合導(dǎo)致電價(jià)飛漲，在故障期間70%時(shí)段每小時(shí)批發(fā)電價(jià)超過(guò)6 000美元/MWh。此外，天然氣價(jià)格飆升同樣也導(dǎo)致德州以外的其他電力批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)上漲，如圖4 所示［40］，2021 年2 月PJM 平均電價(jià)達(dá)42 美元/MWh，新英格蘭ISO 的平均電價(jià)達(dá)73 美元/MWh，均較前后正常電價(jià)水平有明顯上漲。由此可見，極端天氣下天然氣價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)能夠快速地傳導(dǎo)到電力系統(tǒng)側(cè)，進(jìn)而導(dǎo)致電力市場(chǎng)價(jià)格異常。

圖3 2019—2021年亨利天然氣中心周平均天然氣現(xiàn)貨價(jià)格Fig. 3 Weekly average gas spot price of Henry Hub natural gas center from 2019 to 2021

圖4 2020—2021年部分市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中心月平均電力批發(fā)價(jià)格Fig. 4 Monthly average wholesale electricity prices of partial market operation centers from 2020 to 2021

考慮到極端天氣下電價(jià)長(zhǎng)期飆升至價(jià)格設(shè)定上限，德州公共事業(yè)委員會(huì)兼顧能源價(jià)格傳導(dǎo)和其他風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)電力市場(chǎng)稀缺定價(jià)機(jī)制進(jìn)行了修改。在2021 年以前電力價(jià)格上限為9 000 美元/MWh，修改后日常價(jià)格上限下降為5 000美元/MWh，且在峰值凈利潤(rùn)率高于一定閾值后該價(jià)格上限將進(jìn)一步降至2 000美元/MWh。其中，峰值凈利潤(rùn)率的閾值通過(guò)在實(shí)時(shí)能源價(jià)格大于天然氣價(jià)格指數(shù)10 倍時(shí)燃?xì)鈾C(jī)組可能獲得的年凈收入計(jì)算得到［41］。因此，改進(jìn)后的價(jià)格上限能夠充分反映市場(chǎng)供需特性和天然氣價(jià)格聯(lián)動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，同時(shí)降低了電力用戶在極端情況下遭遇的電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)。

美國(guó)加州也曾發(fā)生極端天氣疊加天然氣發(fā)電受限引發(fā)電力市場(chǎng)價(jià)格飆升與大面積停電的情況。加州電力系統(tǒng)具有高比例新能源裝機(jī)，其凈負(fù)荷曲線具有典型的“鴨型曲線”特征，主要依靠燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電（日發(fā)電比例達(dá)電力需求的30～60%）以及少量水電和外來(lái)電來(lái)平衡由于新能源波動(dòng)導(dǎo)致的日電力需求的變化［42-43］。極端高溫情況下燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電效率和水電出力均嚴(yán)重下降，此時(shí)若無(wú)法及時(shí)調(diào)用外受電力，將很容易導(dǎo)致州內(nèi)電力供應(yīng)短缺。在2020年因持續(xù)高溫與燃?xì)怆姀S故障導(dǎo)致的分區(qū)輪流停電期間，加州批發(fā)電價(jià)飆升到接近1 000 美元/MWh［44］。文獻(xiàn)［45］從加州的凈負(fù)荷特性和外受電特性角度量化分析了高溫下的限電事故，指出應(yīng)增加區(qū)域燃?xì)鈾C(jī)組裝機(jī)和靈活性調(diào)節(jié)資源促進(jìn)電力供需平衡以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外，加州電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)并建立了不平衡能量市場(chǎng)，在凈負(fù)荷迅速變化時(shí)段交易與加州電網(wǎng)互聯(lián)的相鄰區(qū)域電網(wǎng)爬坡資源，實(shí)現(xiàn)特殊時(shí)段的電力實(shí)時(shí)平衡。

能源危機(jī)導(dǎo)致天然氣價(jià)高量緊也是導(dǎo)致電力價(jià)格異常的風(fēng)險(xiǎn)之一。在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中，歐洲對(duì)天然氣的需求逐年上漲，天然氣進(jìn)口依賴度達(dá)84%。2021 年初到2022 年夏末，受國(guó)際局勢(shì)影響，歐洲天然氣供需嚴(yán)重失衡，天然氣價(jià)格暴漲了近700%，電價(jià)也屢屢突破歷史高點(diǎn)。針對(duì)高昂的電價(jià)，歐盟通過(guò)設(shè)置電價(jià)上限、征收暴利稅與補(bǔ)貼等措施干預(yù)能源市場(chǎng)。其中西班牙在短期范圍內(nèi)對(duì)燃?xì)獍l(fā)電商給予相應(yīng)補(bǔ)貼，設(shè)置天然氣價(jià)格上限為40 歐元/MWh 并進(jìn)一步根據(jù)時(shí)間和價(jià)差修正該價(jià)格上限值，降低燃料成本居高不下時(shí)期燃?xì)獍l(fā)電商的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，總結(jié)極端情況下的國(guó)外氣-電價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)事件成因和應(yīng)對(duì)措施，可以得到利用市場(chǎng)因素調(diào)節(jié)供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)如下。

一方面，需要建立市場(chǎng)參數(shù)變化管理與事后完善機(jī)制，對(duì)沖天然氣價(jià)格異常導(dǎo)致電力價(jià)格飆升的風(fēng)險(xiǎn)。例如，德州極寒天氣下電價(jià)飆升并長(zhǎng)時(shí)間維持頂價(jià)，暴露了此前稀缺定價(jià)機(jī)制設(shè)置的電價(jià)上限過(guò)高等市場(chǎng)規(guī)則設(shè)計(jì)不合理的問題。建立市場(chǎng)參數(shù)變化管理與事后完善機(jī)制，根據(jù)天然氣價(jià)格動(dòng)態(tài)調(diào)整電力價(jià)格上限參數(shù)，并設(shè)置極端情況下差異化調(diào)整方案，有效地降低了極端天然氣價(jià)格聯(lián)動(dòng)電力價(jià)格異常的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，合理加強(qiáng)政府或管理機(jī)構(gòu)的監(jiān)管調(diào)節(jié)作用。在市場(chǎng)失靈或者大幅偏離市場(chǎng)預(yù)期時(shí)通過(guò)管理機(jī)構(gòu)強(qiáng)制管控供需側(cè)資源和市場(chǎng)配置，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的資源統(tǒng)籌和風(fēng)險(xiǎn)緩解。例如在天然氣供應(yīng)緊張時(shí)段，德州政府通過(guò)短期內(nèi)限制出口等天然氣資源管控手段，有效保障了區(qū)域內(nèi)的能源發(fā)電和電力供應(yīng)能力；在燃料價(jià)格居高不下時(shí)期歐洲能源機(jī)構(gòu)利用限價(jià)和補(bǔ)貼等方式抑制天然氣價(jià)格過(guò)快上漲，緩解了燃?xì)獍l(fā)電商參與電力市場(chǎng)的壓力。

2.2 國(guó)內(nèi)天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

在清潔能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型背景下以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)多能源耦合的電力市場(chǎng)時(shí)面臨新的挑戰(zhàn)。我國(guó)電力市場(chǎng)已逐步形成了中長(zhǎng)期與現(xiàn)貨交易協(xié)同的多時(shí)間尺度交易體系和省間與省內(nèi)市場(chǎng)協(xié)同的多空間尺度交易體系［46］。但是目前在國(guó)內(nèi)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)省份中浙江省面臨凈負(fù)荷快速變化時(shí)燃?xì)鈾C(jī)組爬坡需求急劇增長(zhǎng)的壓力，山西省和山東省在光伏大發(fā)時(shí)段電力現(xiàn)貨市場(chǎng)都出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)段的零電價(jià)甚至負(fù)電價(jià)，體現(xiàn)出系統(tǒng)在消納高比例可再生能源時(shí)對(duì)靈活性資源的需求。

隨著能源市場(chǎng)化不斷深入，天然氣在新型能源體系中的地位不斷上升，“上游油氣資源多主體多渠道供應(yīng)、中間統(tǒng)一管網(wǎng)高效集輸、下游銷售市場(chǎng)充分競(jìng)爭(zhēng)的‘X+1+X’油氣市場(chǎng)體系”改革目標(biāo)正在逐步實(shí)現(xiàn)［47-48］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)上游天然氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)日趨完善，多元化供氣體系形成，以廣東省為例，目前南方地區(qū)天然氣供應(yīng)已形成海上天然氣、進(jìn)口LNG和陸上管道氣等多氣源渠道供應(yīng)、充分競(jìng)爭(zhēng)的供應(yīng)格局。相較于之前中海油和中石油壟斷廣東天然氣市場(chǎng)的局面，廣東能源集團(tuán)、深圳能源集團(tuán)等各大傳統(tǒng)中下游用戶都在上游資源進(jìn)行布局并擴(kuò)展氣源供應(yīng)渠道，未來(lái)天然氣市場(chǎng)供應(yīng)主體將更加多元化。中游在國(guó)家管網(wǎng)公司成立后進(jìn)一步加快推進(jìn)天然氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，擴(kuò)大省間和省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通以及海上陸地天然氣傳輸利用的規(guī)模，但是對(duì)于使用率較高例如西氣東輸管道仍存在高峰期擁堵的問題。下游天然氣交易市場(chǎng)中逐步建立了多個(gè)天然氣交易中心，通過(guò)區(qū)域優(yōu)勢(shì)構(gòu)建統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)外合作交易、供需匹配的天然氣交易平臺(tái)，促進(jìn)能源市場(chǎng)化配置。但是目前國(guó)內(nèi)的天然氣交易中心交易規(guī)模較小，尚未在價(jià)格信號(hào)導(dǎo)向和交易樞紐等方面發(fā)揮更多的作用［49］。

2.3 耦合環(huán)境下國(guó)內(nèi)市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行關(guān)鍵問題

隨著天然氣在省級(jí)電網(wǎng)電力供應(yīng)和輔助服務(wù)中的作用越來(lái)越重要，天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)耦合環(huán)境下的市場(chǎng)運(yùn)行協(xié)調(diào)仍存在以下問題需要解決。

1）氣-電價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制和補(bǔ)償機(jī)制欠缺。當(dāng)下國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)在一定程度上依賴進(jìn)口資源，且國(guó)內(nèi)尚未形成能夠?qū)崿F(xiàn)定價(jià)權(quán)的天然氣交易樞紐，能源價(jià)格易受到國(guó)際天然氣價(jià)格波動(dòng)性的影響。在國(guó)際天然氣價(jià)格居高不下時(shí)期，由于現(xiàn)存的上網(wǎng)電價(jià)并未體現(xiàn)燃?xì)獍l(fā)電的低碳價(jià)值以及提供調(diào)峰或備用服務(wù)的價(jià)值，且缺乏合理的價(jià)格傳導(dǎo)和分?jǐn)倷C(jī)制，導(dǎo)致燃?xì)鈾C(jī)組難以回收成本，在電力市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)一步降低。受政策約束燃?xì)夤颈仨毐Ｕ暇用裼脷鈨r(jià)格，此時(shí)發(fā)電側(cè)用氣價(jià)格受到國(guó)際天然氣價(jià)格影響加大，導(dǎo)致燃?xì)鈾C(jī)組在固定補(bǔ)貼機(jī)制的作用下仍然會(huì)虧損。而且隨著國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，新能源裝機(jī)提升與煤電逐漸退役進(jìn)一步放大了區(qū)域電網(wǎng)中靈活性資源和儲(chǔ)備調(diào)節(jié)能力不足的風(fēng)險(xiǎn)［50］，對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組的定位和輔助服務(wù)功能提出了更高的要求。目前燃?xì)鈾C(jī)組的備用和容量功能尚未得到合理的補(bǔ)償，進(jìn)一步降低了燃?xì)鈾C(jī)組參與市場(chǎng)的收益。

2）燃?xì)鈾C(jī)組用氣計(jì)劃剛性與現(xiàn)貨環(huán)境下發(fā)電計(jì)劃不確定性的矛盾與日俱增。電力系統(tǒng)中的燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電燃料供應(yīng)仍存在一定限制，制約了燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)度運(yùn)行和市場(chǎng)交易策略。在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制下燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電計(jì)劃具有較強(qiáng)的不確定性，難以在日以上時(shí)間尺度上預(yù)判，進(jìn)一步影響其在多交易品種間購(gòu)氣和簽訂合同的交易策略制定。此時(shí)燃?xì)鈾C(jī)組更容易因其高昂的燃料發(fā)電成本以及不經(jīng)濟(jì)的采購(gòu)計(jì)劃導(dǎo)致在電力市場(chǎng)難以大幅度調(diào)整報(bào)價(jià)實(shí)現(xiàn)成本回收。

3）天然氣計(jì)劃申報(bào)時(shí)間節(jié)點(diǎn)與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)出清時(shí)間不匹配。燃?xì)怆姀S日前申報(bào)用氣計(jì)劃的時(shí)間節(jié)點(diǎn)一般為10：00～14：00，且氣量計(jì)劃涵蓋的時(shí)間區(qū)間為明天08：00 至后天08：00。而電力現(xiàn)貨市場(chǎng)出清發(fā)布發(fā)電計(jì)劃一般在17：00 后，計(jì)劃時(shí)間為明天12：00～23：59。天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)出清時(shí)間不協(xié)調(diào)，致使電廠無(wú)法在申報(bào)氣量前確知日前發(fā)電計(jì)劃，在天然氣供應(yīng)偏緊時(shí)易頻繁出現(xiàn)燃?xì)鈾C(jī)組缺氣停機(jī)的問題。

4）天然氣儲(chǔ)存機(jī)制缺失。天然氣供應(yīng)按日分配機(jī)制下，每日供氣量與實(shí)際天氣下的使用難以匹配。例如對(duì)于光照強(qiáng)度高的晴天，新能源機(jī)組在白天大發(fā)，此時(shí)燃?xì)鈾C(jī)組主要承擔(dān)調(diào)峰和爬坡的作用，可能由于發(fā)電量較少導(dǎo)致存在未充分利用的天然氣。而對(duì)于陰雨天，光伏機(jī)組出力銳減，燃?xì)鈾C(jī)組需要承擔(dān)部分基荷發(fā)電量，此時(shí)存在日內(nèi)天然氣需求上漲和中長(zhǎng)期合同分解日供氣量相對(duì)固定的矛盾。事實(shí)上，供氣公司和管網(wǎng)公司都具有一定儲(chǔ)氣能力，但是儲(chǔ)氣機(jī)制的欠缺，限制了對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組日內(nèi)天然氣使用時(shí)間的決策權(quán)力。

5）在供應(yīng)緊張情況下如何分配天然氣到機(jī)組缺乏透明有效率的機(jī)制。以高比例可再生能源為特征的新型電力系統(tǒng)背景下新能源的波動(dòng)性進(jìn)一步影響了電力供應(yīng)穩(wěn)定性，疊加發(fā)輸變電設(shè)備非計(jì)劃停運(yùn)等不確定性，局部高峰負(fù)荷時(shí)段電力供應(yīng)緊張的風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步增大，并進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)。當(dāng)前，在某些省份，當(dāng)電力供應(yīng)出現(xiàn)缺口時(shí)由電力調(diào)度機(jī)構(gòu)與天然氣管網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)并征求特定燃?xì)鈾C(jī)組同意的情況下，對(duì)其額外提供氣源發(fā)電缺少有效、透明的應(yīng)急機(jī)制或市場(chǎng)機(jī)制，無(wú)法通過(guò)市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)實(shí)現(xiàn)天然氣資源的最優(yōu)化調(diào)配。

3 考慮風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)動(dòng)特征的氣-電市場(chǎng)協(xié)同機(jī)制設(shè)計(jì)建議

近年來(lái)天然氣在能源供應(yīng)中的地位越來(lái)越重要，但是由于國(guó)內(nèi)天然氣市場(chǎng)的改革仍在逐步推進(jìn)，在供應(yīng)壟斷和電力市場(chǎng)交互機(jī)制等方面仍在一定問題，綜合極端價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)存在問題，對(duì)電力市場(chǎng)與天然氣市場(chǎng)協(xié)同機(jī)制建設(shè)建議如下。

1）完善氣-電價(jià)格傳導(dǎo)和補(bǔ)償機(jī)制。為了使氣價(jià)高昂時(shí)天然氣發(fā)電廠能夠公平參與電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、保有一定的盈利空間，應(yīng)采取以下措施：（1）應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的天然氣供應(yīng)和使用情況差異，應(yīng)用氣-電價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制對(duì)基準(zhǔn)標(biāo)桿電價(jià)進(jìn)行調(diào)整。在完善電價(jià)機(jī)制的同時(shí)，考慮建立對(duì)天然氣發(fā)電及供氣企業(yè)的財(cái)稅優(yōu)惠機(jī)制，分情況對(duì)天然氣能源給予一定額外財(cái)政補(bǔ)貼，保障天然氣發(fā)電參與市場(chǎng)的能力和積極性。（2）分階段優(yōu)化氣電補(bǔ)償機(jī)制。當(dāng)氣-電價(jià)格相關(guān)性較弱或者氣價(jià)持續(xù)上漲時(shí)期，燃?xì)鈾C(jī)組不愿意發(fā)電時(shí)電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力受到影響。此時(shí)相關(guān)部門需要制定合理的補(bǔ)貼機(jī)制，例如按照燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電量進(jìn)行臨時(shí)性補(bǔ)償，激勵(lì)燃?xì)鈾C(jī)組參與市場(chǎng)積極性，對(duì)電力保供起到積極作用。（3）建立與一次能源價(jià)格掛鉤的市場(chǎng)參數(shù)變化管理與事后完善機(jī)制，通過(guò)報(bào)價(jià)上限、成交電價(jià)上限等市場(chǎng)參數(shù)的動(dòng)態(tài)管理，對(duì)沖天然氣價(jià)格異常導(dǎo)致電力價(jià)格飆升的風(fēng)險(xiǎn)。

2）完善天然氣市場(chǎng)多元化競(jìng)爭(zhēng)格局。國(guó)外天然氣工業(yè)伴隨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，天然氣的壟斷格局將逐步被打破，開放競(jìng)爭(zhēng)的天然氣市場(chǎng)能夠充分優(yōu)化統(tǒng)籌全網(wǎng)調(diào)節(jié)資源，促進(jìn)天然氣資源合理應(yīng)用。隨著氣電裝機(jī)規(guī)模的不斷提升和電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的日趨成熟，未來(lái)電力市場(chǎng)建設(shè)需要充分考慮天然氣市場(chǎng)耦合的融合銜接，構(gòu)建多元化的競(jìng)爭(zhēng)格局。一方面，構(gòu)建高水平的天然氣市場(chǎng)交易體系與市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制。在中長(zhǎng)期天然氣交易中通過(guò)提高與氣源簽訂的中長(zhǎng)期合同比例來(lái)鎖定天然氣資源和價(jià)格，充分利用省內(nèi)天然氣接收及儲(chǔ)氣設(shè)施周轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)能力，確保全省天然氣市場(chǎng)供應(yīng)安全和價(jià)格穩(wěn)定的同時(shí)穩(wěn)定電價(jià)和電力供應(yīng)。在現(xiàn)貨市場(chǎng)階段天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)方應(yīng)該對(duì)重要時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行銜接與匹配，為市場(chǎng)交易提供充足的時(shí)間裕度。同時(shí)考慮設(shè)立與管道容量市場(chǎng)類似的二級(jí)市場(chǎng)對(duì)天然氣交易進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)一步保障在電價(jià)高昂時(shí)通過(guò)增加氣體運(yùn)輸流動(dòng)性平穩(wěn)電價(jià)，發(fā)揮市場(chǎng)間的調(diào)節(jié)作用。另一方面，倡導(dǎo)天然氣發(fā)電企業(yè)優(yōu)化氣源采購(gòu)渠道和結(jié)構(gòu)，最大限度控制氣源采購(gòu)成本，加強(qiáng)區(qū)域管網(wǎng)的互聯(lián)互通。監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要對(duì)天然氣發(fā)電企業(yè)與上游企業(yè)串通抬高氣價(jià)的行為進(jìn)行監(jiān)管和懲罰，包括取消階段性上網(wǎng)電價(jià)支持資格等。

3）完善儲(chǔ)氣機(jī)制，增強(qiáng)氣量計(jì)劃的柔性。合理利用氣網(wǎng)儲(chǔ)存能力、設(shè)計(jì)電力與天然氣協(xié)調(diào)交易機(jī)制可以增加系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。例如優(yōu)化配置儲(chǔ)氣罐，將天然氣每日配額改為多日統(tǒng)籌，有利于應(yīng)對(duì)天氣條件變化導(dǎo)致的天然氣需求量變化，緩解天然氣配給量與需求間的不平衡，發(fā)揮關(guān)鍵時(shí)刻燃?xì)鈾C(jī)組的靈活調(diào)節(jié)作用。

4）提升電、氣系統(tǒng)間的信息交互和應(yīng)急機(jī)制管理。充分考慮各運(yùn)營(yíng)主體的信息壁壘問題，提升耦合系統(tǒng)間的信息交互，有利于加強(qiáng)電力市場(chǎng)和調(diào)度運(yùn)行靈活性，實(shí)現(xiàn)協(xié)同規(guī)劃和調(diào)度的最優(yōu)。通過(guò)增強(qiáng)電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)之間的信息交換，合理及時(shí)的信息例如電力交易信息和天然氣供應(yīng)信息能夠優(yōu)化資源配置，有利于電網(wǎng)公司在經(jīng)濟(jì)調(diào)度和備用計(jì)算中充分考慮天然氣運(yùn)輸和供應(yīng)限制。而通過(guò)設(shè)計(jì)交易時(shí)序匹配同樣能夠降低燃?xì)鈾C(jī)組交易風(fēng)險(xiǎn)，增加燃?xì)鈾C(jī)組在天然氣市場(chǎng)和電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)性和交易意愿。在此基礎(chǔ)上建設(shè)市場(chǎng)環(huán)境下能源產(chǎn)業(yè)鏈供需監(jiān)測(cè)與預(yù)警機(jī)制，監(jiān)控和評(píng)估氣-電耦合系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)極端天氣影響下的風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)判。同時(shí)，需要建立應(yīng)急情況下透明有效的市場(chǎng)機(jī)制，通過(guò)市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)實(shí)現(xiàn)天然氣資源的最優(yōu)化調(diào)配。

5）合理發(fā)揮政府或第三方管理機(jī)構(gòu)的監(jiān)管作用。在市場(chǎng)失靈等極端情況下通過(guò)供需側(cè)資源管控、限價(jià)、補(bǔ)貼等行政手段實(shí)現(xiàn)快速的資源統(tǒng)籌，避免天然氣價(jià)格波動(dòng)導(dǎo)致電價(jià)畸變的風(fēng)險(xiǎn)，以政府或管理機(jī)構(gòu)“有形的手”配合市場(chǎng)“無(wú)形的手”，保障氣-電市場(chǎng)健康發(fā)展。

6）提升能源互聯(lián)互通及能源供應(yīng)保障能力。增強(qiáng)能源安全供給保障。一方面擴(kuò)大油氣供給保障能力，充分利用海陸多路氣源，加快電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升能源儲(chǔ)備能力。另一方面，充分利用地域特征以及周邊地區(qū)電網(wǎng)特點(diǎn)加強(qiáng)電力供應(yīng)的溝通合作，完善省間輸電通道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在空間維度實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互濟(jì)。運(yùn)行中應(yīng)保留適當(dāng)容量可調(diào)度資源，推進(jìn)傳統(tǒng)能源機(jī)組的功能重構(gòu)。在極端天氣事件和管道受限的情況下，加強(qiáng)雙燃料發(fā)電資源的調(diào)度規(guī)則和能源供應(yīng)，并提供替代燃料（如石油、液化天然氣）備用，從而降低在凈負(fù)荷較高時(shí)段因氣機(jī)無(wú)法保量供應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

在多能源市場(chǎng)耦合程度逐步加深的背景下，本文對(duì)天然氣市場(chǎng)與電力市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了綜述與總結(jié)。首先從氣-電市場(chǎng)耦合的角度出發(fā)，梳理了市場(chǎng)交互影響分析、市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制設(shè)計(jì)和市場(chǎng)主體多時(shí)間尺度交易決策等研究方向和國(guó)外市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。然后分析了極端天氣或能源危機(jī)下的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)動(dòng)事件，總結(jié)了國(guó)內(nèi)氣-電耦合環(huán)境下市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制存在的關(guān)鍵問題。最后從完善氣-電價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制和補(bǔ)償機(jī)制、完善天然氣市場(chǎng)多元化競(jìng)爭(zhēng)格局、完善儲(chǔ)氣機(jī)制以增強(qiáng)氣量計(jì)劃的柔性、提升氣-電系統(tǒng)間的信息交互和應(yīng)急管理能力、合理發(fā)揮政府或第三方管理機(jī)構(gòu)的監(jiān)管作用、提升能源互聯(lián)互通及能源供應(yīng)保障能力等方面為國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)發(fā)展和市場(chǎng)間的協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制提出建議，以期對(duì)我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)行起到一定的借鑒和指導(dǎo)作用。