可再生能源能量來自于大自然的偉大力量，是不會耗竭的，而這種力量在不同時間尺度上是波動的。因此，無論是傳統(tǒng)大型水電，還是目前極具經(jīng)濟競爭力的風(fēng)電、光伏，其出力同樣是變化的。若變化的周期很短，人們可以很快掌握規(guī)律，從而能夠有效加以應(yīng)對。這是筆者一再強調(diào)“波動本身并不是問題”的由來。

然而，如果這種變化的周期很長，需要以數(shù)年、十年、數(shù)十年來衡量，在更小尺度內(nèi)成為某種“單調(diào)趨勢”，那么將很難事先對這種變化的程度進行估計。

全球水電目前即是如此。國際能源署(IEA)2023年的統(tǒng)計匯總顯示，無論是美洲、歐洲，還是其他地區(qū)，水電的長期利用率都呈現(xiàn)明顯下降的趨勢。在這種情況下，水電業(yè)主如果提前將自己的電能賣出去，由生產(chǎn)者還是消費者來承擔(dān)出力不確定性的風(fēng)險，就是一個需要明確界定的問題。

這是我們熟知的價格風(fēng)險之外的數(shù)量風(fēng)險。在本期專欄中，我們將討論電力PPA世界中的風(fēng)險承擔(dān)及其影響問題。

案例:現(xiàn)實世界的PPA合同安排及其影響

PPA是交易層面(再一次強調(diào)，它不應(yīng)該決定系統(tǒng)物理層面運行潮流)電力供需雙方分散確定交易價格的方式。它可以通過專業(yè)電力交易所簽約，也可以通過雙邊場外交易完成，即所謂的OTC(over the counter，圖1)。這屬于靈活性選擇。

第一個案例發(fā)生在2022年中期，正是歐洲主要國家天然氣與電力價格持續(xù)幾倍上漲，一個個“天價”接連出現(xiàn)的時候。很多交易所需要發(fā)電商補充履約保證金，曾一度造成很多發(fā)電商出現(xiàn)流動性困難。我國國內(nèi)亦有文章對此進行過介紹。

圖1 交易發(fā)生在場內(nèi)與場外，與交易的時間尺度(長期PPA或短期現(xiàn)貨)是兩個維度

究其原因，恰恰在于長期PPA造成的履約承諾的可信度問題。由于事先約定的發(fā)用電計劃受天氣影響，可再生能源供應(yīng)商肯定無法做到嚴格一致。如果這種責(zé)任是生產(chǎn)者的，就需要從現(xiàn)貨市場平衡“頭寸”以滿足要求。當現(xiàn)貨價格非常高(當時的情況)，缺額下的購買可能使偏差的成本變得巨大，甚至導(dǎo)致整體賣了電仍會虧損。這種出力不足的風(fēng)險因市場價格暴漲被極大地暴露與放大。基于這種可能性，很多交易所通知發(fā)電商追加履約保證金，以防止出現(xiàn)發(fā)不出電、也買不起現(xiàn)貨的違約風(fēng)險。

另一個案例是在我國近期發(fā)生的。2023年6月的新聞顯示，法國液化空氣集團(Air Liquide)與中國三峽新能源及中國三峽江蘇分公司簽訂了為期9年的PPA，交易每年達20萬千瓦可再生能源發(fā)電量。電量來自于江蘇的太陽能電站與風(fēng)電場。同年9月，德國巴斯夫公司與國家電投簽訂為期25年的PPA，為廣東湛江市的煉化一體化項目提供電力。

PPA的細節(jié)，尤其是價格、免責(zé)條款，往往屬于商業(yè)機密范疇，大部分并未公開，我們不予猜測。然而，發(fā)電量交易以容量為單位，似乎暗示雙方并未約定具體電量，由法國液化空氣集團承擔(dān)出力波動風(fēng)險。簡單來說，20萬千瓦可再生能源發(fā)電裝機，發(fā)多發(fā)少，法國液化空氣集團都默認接受，自己去平衡總體需求。

標準電力市場中的PPA角色——歐洲

過去幾年，歐美企業(yè)簽訂的PPA合約數(shù)量增多，特別是IT明星企業(yè)。它們通過固定協(xié)議鎖定電力價格并獲得相應(yīng)的綠證，通常是在年度尺度上進行匹配。此類綠色采購，如果可以拉動額外的可再生能源電廠投資，無疑具有額外性(這需要額外論證)與環(huán)境價值，以及企業(yè)社會形象方面的收益。那么，它們還有其他方面的考量嗎?

市場存在雙向波動的可能。PPA作為長期購電協(xié)議，可以規(guī)避現(xiàn)貨價格的暴漲暴跌。但很顯然，規(guī)避的往往只是一側(cè)的極端情況。IT企業(yè)考慮到這一點了嗎?讓我們從PPA的整體圖景來嘗試進行理解。

歐洲風(fēng)電行業(yè)組織WindEurope對歐洲存在的PPA進行過匯總，這僅是市場中存在的全部合同的一部分。該組織的網(wǎng)站直接給出了各種結(jié)構(gòu)圖示，清晰易讀。從行業(yè)、地區(qū)與發(fā)電企業(yè)分布來看:

PPA買家，主要是IT行業(yè)與高耗能企業(yè);

可再生能源發(fā)展迅速的主要國家均存在不同規(guī)模的PPA，但考慮到國家的經(jīng)濟與電力體量，西班牙、瑞典與挪威所占的比重尤其高;

在PPA賣家中，風(fēng)電與光伏所占的比重相差無幾。

從風(fēng)險角度來看，PPA可以幫助買家規(guī)避價格暴漲的風(fēng)險，但會帶來其他方面的風(fēng)險，包括:

現(xiàn)貨價格低于、乃至大幅低于PPA價格。如此，在一定時期內(nèi)，與那些沒有通過PPA鎖定價格的企業(yè)相比，簽訂PPA的企業(yè)將存在競爭劣勢。

PPA約定數(shù)量與實際發(fā)電的差別。這個風(fēng)險對賣家和買家而言是對稱的，兩者顯然都無法保證長達20年預(yù)期相對準確的發(fā)電量與用電量。

第一個風(fēng)險，與高耗能企業(yè)較為相關(guān)。至于第二個風(fēng)險，因高耗能與IT企業(yè)都需要確保發(fā)用電平衡，兩者均將暴露在風(fēng)險中。然而，與高耗能企業(yè)不同的是，IT企業(yè)暴露之后受到的影響不會太大。因為它們的電力總成本(數(shù)量×價格)在運營成本中所占的份額很低，大部分成本來自人力、智力、數(shù)據(jù)中心等。

從動態(tài)反饋來看，如果生產(chǎn)者與消費者都預(yù)期到以上風(fēng)險，他們可能不會選擇簽訂PPA，或者起碼不會將“頭寸”都鎖定在長期合同上。這是高耗能企業(yè)的理性選擇?只有較小部分電量來自于長期合同，其他大部分隨行就市。

標準電力市場中的PPA角色——北美

北美的情況可能更加復(fù)雜與多元，且企業(yè)擁有更大的自主權(quán)?“美國的調(diào)度RTO運營商不需要評估或批準市場參與者之間的購電協(xié)議”，因此，情況也不足夠公開透明。這是正常的。一些商業(yè)數(shù)據(jù)庫，如彭博新能源財經(jīng)(BNEF)的《企業(yè)能源市場展望》(Corporate Energy Market Outlook)部分匯總顯示出與歐洲類似的結(jié)構(gòu)分布特點，如更多地分布在IT和高耗能企業(yè)，而總體規(guī)模比歐洲更大。美國國家可再生能源實驗室(NREL)定期對企業(yè)自愿電力市場的匯總顯示，2021年，600多家承購商通過PPA購買了約7300萬千瓦的綠色電力。在清潔能源購買協(xié)會(CEBA)統(tǒng)計的項目中，超過1/3的風(fēng)電、光伏是通過自愿采購方式投資的。

此外，美國具有更加發(fā)達的金融套利、對沖市場。這些PPA是否與更多的金融工具綁定，是各個參與者根據(jù)自身目標、能力與風(fēng)險承受能力綜合決策的結(jié)果。關(guān)于這方面的情況，我們留待以后再做更細致的討論。

我國電力市場中的PPA可能

必須認識到，我國的電力市場遠非標準的電力市場。它的獨特性在于:

由于政治心理上的承受能力問題，市場價格波動往往被限制在一個很窄的區(qū)間，如在目前煤電基準電價(對應(yīng)于煤炭價格的基準水平?550元/噸)上下浮動20%。

主要的電力現(xiàn)貨試點，充滿著眾多服務(wù)于其他政策目標，甚至有些“肆意性”的約束或邊界，如補貼天然氣發(fā)電、優(yōu)待部分儲能與需求側(cè)響應(yīng)行為、有選擇地給予某些機組優(yōu)惠等。

廣大的市場參與者，除參與市場的要求外，還存在諸多其他的約束與義務(wù)。比如，發(fā)電量考核、嚴肅調(diào)度指令必須物理發(fā)電、割裂統(tǒng)一平衡市場的跨區(qū)綠電消納義務(wù)、長期合同簽約義務(wù)等。因為這些額外的因素，我國的PPA也會是其他的形態(tài)及具有迥異的系統(tǒng)潛在影響。

以被廣泛討論的山東日間長時間負電價為例，在缺乏精確細節(jié)的情況下，它最大的可能原因為過多的中長期交易。實時市場的流動性接近枯竭，缺乏基本需求，從而使一些額外的供給無處可去。市場要均衡，電價必須降為負的。一些之前鎖定價格的具有明顯邊際成本的化石能源發(fā)電商會停止發(fā)電，從生產(chǎn)者變?yōu)橄M者(生產(chǎn)一千瓦時電的成本是0.3元，但缺額了不僅不需要付錢，還能掙錢)，從而促進市場的平衡。不過在這種情況下，消費者想的恰恰應(yīng)該是:現(xiàn)貨價格如此低，我為何要長期鎖定一個那么高的價格?我的未來預(yù)期應(yīng)該如何安放?

這涉及市場設(shè)計方面的重大“協(xié)調(diào)”問題。強烈區(qū)分某個市場部分是靈活性選擇還是必需義務(wù)，將變得尤為關(guān)鍵。

小結(jié)

中長期雙邊交易PPA只是市場交易的一種形式。它處理得好，可以用來規(guī)避市場存在的價格風(fēng)險。但必須意識到，這種規(guī)避是單向的。它也存在另一個方向上的各種數(shù)量、價格風(fēng)險。

因此，希望通過PPA來“一統(tǒng)天下”，實現(xiàn)可再生能源宏觀層面的發(fā)展大計，可能是困難的。我們將在后續(xù)專欄中討論“自愿VS強制”涉及的市場設(shè)計關(guān)鍵問題