7月，國際能源署（IEA）發布《全球電力市場更新報告：2023～2024年展望》，報告稱氣候對電力供需的影響不斷加大，面對極端高溫、干旱，2023年夏季將是對電力系統充裕性的又一次考驗，報告就應對電力供應緊張提出了解決方案。報告還指出，多地電力市場負電價小時數增多變得更加普遍，但這一市場現象的廣泛發生是異常的，實則反映出系統缺乏靈活性。報告對提高需求側靈活性和儲能及能源套利提供相關建議，供政策制定者和行業企業參考。

多輪夏季高溫、制冷需求不斷增加，如何有效應對電力供應緊張

??不斷增長的制冷需求正在給全球電力系統帶來挑戰。在中國、美國、印度、歐洲等多個地區，夏季極端高溫天氣頻現，制冷系統的電力需求不斷增加，對電力系統的挑戰不斷加大，部分地區電力供應緊張。IEA報告稱，2023年夏季會是對全球多個地區電力系統充裕性的又一次考驗。

??在中國，據中國電力企業聯合會預計，2023年夏季中國高峰用電需求將達到13.7億千瓦，比2022年同期增加約8000萬千瓦。如果出現極端高溫天氣，中國的最大電力負荷預計還將增加約2000萬千瓦。因此，今年夏季中國電力供需緊平衡。為做好大規模停電準備，今年6月，國家能源局在華東區域舉辦跨省區大面積停電事件應急演練。上海、江蘇、浙江、安徽、福建四省一市電力管理部門、能源監管機構、電網和相關發電企業，以及上海市地鐵、醫院、化工企業等近30個部門和單位參加了此次演練。

??美國方面，根據北美電力可靠性公司（NERC）的評估，雖然在正常情況下，北美所有地區在2023年夏季能夠滿足電力需求和儲備要求，但在高溫、野火和其他電網干擾導致的極端運行條件下，仍可能出現缺電。NERC認為，在可再生能源的波動性滲透率增加、電力需求增多、項目延誤或發電機組維護的情況下，發電設施的退役可能會進一步導致可靠性風險上升。

??據印度中央電力局預計，印度各區域可能面臨的電力供應缺口為各自高峰需求量的4%～11.3%。盡管由于每個地區的高峰需求時間不同，地區間的電力進出口將在一定程度上起到平衡作用，但整個國家預計僅有0.7%的電力盈余（約2.3億千瓦），電力供應緊張。報告稱，近年來印度新增發電能力一直落后于高峰時期電力需求的增長。今年6月，印度電力部發布《資源充足性規劃框架》指南，以確保發電能力與需求增長相匹配。此外，印度正在規劃新的電價方案，該計劃在日照時段、正常時段和高峰時段之間引入不同的日間電價，以鼓勵將需求從晚間轉移到白天，新的電價方案將于2024～2025年生效。

??歐洲電力傳輸系統運營商網絡（ENTSO-E）預計歐洲今夏不會出現電力供應不足。盡管如此，IEA分析顯示，歐洲額外的制冷需求仍然很大，尤其在南歐和法國。因此，一旦出現電力供應不足，進口電力仍將在滿足歐洲夏季電力需求方面發揮重要作用。IEA建議，由于異常天氣及不斷增加的制冷需求，給電力系統帶來的挑戰不斷加大，制定更高的空調能效標準將大大有助于限制額外的制冷需求對電力系統的影響。同時，為確保電力系統的可靠性，關鍵是要有足夠的備用發電能力，鼓勵需求側管理和發展儲能，加快電網投資，加強發電廠的燃料供應安全。如果在這些方面準備不足，可能會導致電網更頻繁地承受壓力，造成甩負荷和停電。

干旱導致部分地區水電供應大幅減少，其可用性應得到更多關注

??IEA報告指出，多地水電供應大幅減少、水電的可用性應得到更多關注。報告顯示，全球水電年容量系數從1990～2016年的平均38%降至2020～2022年的平均36%。這兩個百分點的差距意味著全球水電每年少輸出約240太瓦時電力，并且這一缺口目前主要由化石燃料發電來填補。過去20年中，巴西、加拿大、歐洲的水電平均年容量系數均有所下降，水電供應大幅減少。巴西的下降最為顯著，其水電年容量系數從1990～2012年的平均56%跌至 2013～2022年的平均44%。2014～2017年和2019～2021年的嚴重干旱，尤其是在圣保羅、里約熱內盧和米納斯吉拉斯等州，造成了水資源短缺、農作物減產和斷電。然而，由于降雨量大，2023年巴西的水力發電前景大為改觀。水電站水庫水位在今年5月達到了12年來的最高點，預計2023年的平均水力發電量將大幅回升。盡管如此，由于水庫水位不足，在暴雨情況下，為降低洪水風險，水庫會保持一定蓄水量，這將導致多余的水量釋放和棄水電量的上升。雖然巴西、加拿大和歐盟等國家的水電平均年容量系數在近年來有所下降，但全球平均水電年容量系數降幅有限，這主要是由于中國等國家增加了新的、高效的水電站。IEA數據顯示，截至2022年，全球約1/3的水電來自中國。如此規模意味著中國水電系統的任何變化都會對全球的統計數據產生巨大影響。中國的水電年容量系數從1990～2008年的平均37%上升到2009～2022年的平均39%，三峽大壩等更多大型、高效的水電站建設是這一數字增長背后的主要原因。但2021～2022年，由于中國出現大旱，水力發電量大幅下降，2023年上半年的來水偏枯又阻礙了發電量的大幅上升。

??歐盟的水電年容量系數也在下降，從1990～2014年的平均28%降至2015～2022年的25%。2017年南歐遭受嚴重干旱，2018年中歐、東歐嚴重干旱。報道稱，2022年歐洲遭遇500年來最嚴重的一次干旱，許多國家農業生產和水力發電受損，甚至由于供水不足給核電冷卻系統帶來了壓力。2022年，歐盟水力發電量同比下降了近19%，是過去30年來降幅最大的一次。

??然而，除了干旱，水電利用率還受其他多種復雜因素影響，包括地理位置、可再生能源份額的增加，以及水資源優先權規則。一般來說，有利于水力發電的最好地點已經被開發，因此需要在潛力相對小一些的地點新增水電站。不同地區水電站的使用年限也有很大差異，IEA數據顯示，北美的水電機組最老（平均50年），而中國的水電機組最年輕（平均15 年）。與新水電站相比，同類型和特性的老水電站發電容量系數更低。此外，平衡日益增長的可再生能源波動性也會影響水電站運行。尤其是對于抽水蓄能電站而言，其運行可能比過去更加靈活，從而導致發電年容量系數降低。此外，一些地區可能會優先考慮其他目標，如防洪、灌溉或航運。IEA稱，氣候變化對水力發電的預期影響因國家和發電站類型而異。預測氣候變化對水力發電的挑戰并制定相應規劃，將有利于高效和可持續地利用水電資源。

負電價小時數增多反映系統靈活性欠缺，能源套利更具商業吸引力

??過去幾年，在可再生能源占比大幅增加的地區，批發電價低于零的情況越來越常見。與2022年同期相比，2023年上半年，德國和荷蘭等歐洲國家電價降至零以下的小時數增加了一倍。2019～2022年，美國加利福尼亞州的可再生能源比例為30%～40%，約1%的時間為負電價。近年來，南澳大利亞州可再生能源比例增長強勁，因此2022年電力批發市場上幾乎有20%的時間價格低于零。日本電力交易所沒有負電價機制，但在太陽能發電增長的推動下，批發電價實際上為零的小時數大幅增加。2017～2020年，德國負電價小時數呈上升趨勢，2020年由于需求疲軟，負電價小時數達到峰值，但自2021年起數值又開始下降并一直低于2020年水平，主要是由于電廠靈活性的提高及供應的收緊。

??報告指出，負電價小時數增多這一市場現象反映出當前電力系統的靈活性不足。當發電量超過需求量時，價格就會低于零，表明要么發電量應該減少，要么需求量應該增加。為享受電價補貼而生產而非響應市場價格信號進行生產的可再生能源會造成這種不平衡。并且，電網互聯互通能力不足、電力出口機會有限，也可能加劇這種情況。此外，規模較大、靈活性較差的電廠（如煤電廠、核電廠）的啟動和升壓成本較高，它們會競標負電價，以確保在可再生能源發電過剩期間能夠繼續發電，而不是暫停機組。因此，負電價意味著系統靈活性不足、發電不夠靈活、需求方對價格反應不夠靈敏，或者沒有足夠的儲能來進行能源套利。但負電價也為提高系統靈活性的解決方案和技術投資提供了信號。

??更新電力市場機制和監管有益于提高需求側靈活性和儲能發展。由于電力系統的規模大小通常要滿足其峰值負荷的需要，因此傳統上對用戶收取的電費是為了鼓勵平緩的負荷曲線，抑制較大的負荷波動。例如，歐洲各國的電費結構偏向于基本負荷消費，滿負荷時間較長，這反過來又會抑制靈活運行。盡管負電價意味著消費更多能源反而可以獲得收益，一些行業寧愿不偏離基本負荷，以避免即使在負電價期間也要支付較高的電費。因此，更新監管方案以鼓勵靈活負荷運營變得非常重要。還可以通過虛擬電廠不斷提高數字化和聚合需求側的靈活性，使需求側更能響應價格。分時電價和電動汽車智能充電對于提高需求側靈活性也同樣重要。IEA稱，現行的儲能電費設計阻礙了儲能的部署。在歐盟，不同的儲能技術路徑的電價結構以及它們在電力系統中的位置存在很大差異。應更新監管機制，納入反映成本的電價結構，以確保不同靈活性電源之間的公平競爭；取消不反映成本的雙向電網收費也有利于儲能的商業化發展。

??隨著負電價、電價差和波動性的增加，利用儲能系統套利電價差變得越來越有商業吸引力。2022年，澳大利亞大規模電化學儲能的收入創下歷史新高。價格的日平均標準差代表了日波動率，尤其是對電化學系統等充放電周期較短的儲能系統而言，可以較好地比較能源套利潛力。荷蘭每小時日前市場的日平均標準差從2017年的約9歐元/兆瓦時增加到2022年的61歐元/兆瓦時，然后下降到2023年上半年的32歐元/兆瓦時。2020年后的大幅上漲是由于歐洲天然氣價格飆升所致，因為天然氣的邊際發電成本決定了市場電價。可再生能源占比的不斷增加也導致低電價小時數增加。

??隨著現貨市場波動性的增加，能源套利將更具商業價值。在全球許多電力市場中，儲能在輔助服務市場，特別是在一次調頻供應中所占的份額一直在增加，導致頻率控制市場逐漸飽和，從而限制了更多儲能在這一市場領域的潛在盈利能力。隨著現貨市場波動性的增加，能源套利在與提供輔助服務等其他收入來源相結合時，可以提供更有價值的商業企劃。對于儲能系統，日內市場變得越來越重要，因為其波動性更大，盈利潛力更高。