摘要：北欧电力市场交易机制较为完善，为大多数国家所效仿。北欧各国资源实现优势互补，在应对季节性能源缺乏、净零碳排放等方面起到重要作用，同时也确保了区域间电力供应的安全稳定。
北欧电力市场（Nord Pool），被誉为全球首个真正意义上跨国的区域电力市场，是欧洲领先的电力市场交易机构。
多年来，这个市场运行相对平稳，市场范围不断扩大，交易机制较为完善，为大多数国家所效仿。开放共享的市场交易机制使得北欧地区各国资源实现优势互补，在应对季节性能源缺乏、净零碳排放等方面起到重要作用，同时也确保了区域问电力供应的安全稳定。
此外，北欧作为欧洲可再生能源技术和智能电网建设的领跑者，在灵活的可再生能源整合方面处于世界领先地位，这一切也得益于良好的市场机制。
目前，中国正在进行电力市场改革，一个全国性的电力市场即将形成，了解北欧电力市场构成，借鉴其成功运行经验，对中国有启发意义。
北欧电力市场演变：从垂直垄断到开放市场
自1990年以来，挪威、瑞典、芬兰和丹麦通过开放供发电和零售竞争，将各个市场合并为一个共同的北欧市场，称为“Nord Pool”。
Nord Pool由商业电力交换功能，市场耦合运营商和欧洲市场耦合运营商组成。
2010-2013年间，爱沙尼亚、拉脱维亚和立陶宛加入了Nord Pool。Nord Pool由七家国家输电系统运营商所有，他们负责供应安全、平衡供需，以及运营更大的国家电网基础设施和跨境电网连接。
2014 年，来自欧盟的 14 个成员国加上挪威的电网运营商和电力交易所就电力联合交易正式达成协议，建立统一的日前电力批发市场实物交割的短期电力合同在Nord Pool进行交易，主要为电力批发市场的参与者提供服务。
Nord Pool的客户既是生产商、零售商也是贸易商。此外，大型电力终端用户在Nord Pool Spot 市场进行交易，直接从批发市场而非零售市场购买电力。
电力市场分为电力生产者，传输，分配以及销售四大维度。
1990年以前，北欧电力市场为垂直的国家企业垄断。即其中几个维度由同一家公司负责。
欧盟立法要求拆分这些操作。随着电力市场开放与竞争，也有人质疑电力市场改革的福利。
一个相当普遍的说法是，传统的发电和输电垂直整合促进了高水平的供应安全，并产生了可能超过发电和零售竞争带来的效率增长的范围经济。另一种说法是，主要电力公司足够大，能够行使市场力量，从而阻止了竞争的许多潜在收益得以实现。
20世纪初，北欧国家和英国在创建开放与竞争的自由化市场。北欧电力市场是一个跨国市场。将电力也视作一种应该跨国境自由贸易的商品。即欧盟内部市场的目的是实现商品、人员、服务和资本的自由流通。
图说：丹麦电力市场化进程概况 来源：Danish Energy Agency
注：DSO负责配电网，测量电力需求（通过远程抄表完成），向数据中心发送此数据。供电商、平衡责任方和TSO可从数据中心提取相关数据。
随着市场竞争逐渐放开，电网系统与竞争性业务逐步分离（称为拆分）。尽管许多成员国赞同并对输电系统运营商（TSO）实施了最严格的拆分（即所有权拆分），一些 TSO 仍然保留了垂直一体化结构。而对于配电系统运营商来说，垂直一体化更像是业内的通行规则而非少数例外。
有效的拆分是建立内部电力市场的基础。解决垂直一体化负面影响办法是实施适用于所有企业的拆分措施，拆分企业的会计、职能和法律部门。
如何保障清洁能源为主的电力市场稳定低价运行
北欧地区是一个可再生能源占主导地位的地区。2020年北欧电力系统发电量为432.86TWh，能源发电结构以水电、核能、风电和生物质能为主，其中水力发电高达56%，是重要的发电来源之一。
但各国国家又不太一样。其中挪威以水电为主（高达92%），丹麦风电发电量占其总发电量近57%，瑞典核能是四国最高，占比30%左右。生物质发电量在芬兰约16%左右。
北欧电力系统能源消耗呈现明显的地域分布特性。
水力发电量受降水等因素影响波动较大，易引起系统内对输电容量要求的变化，进而导致输电阻塞的产生，该问题在挪威和瑞典表现得尤为突出。
来源：IEA Data & Statistics
跨国跨区电网互联使得各国电力系统的调峰能力更加灵活，既提高了可再生能源的消纳，又减少了不必要的调峰电源建设。
通过统一的电力市场，既保证了各个国家清洁能源电力的互补，又为市场的稳定、低价运行提供了保障。
以2020年为例，以煤电为主的波兰电价明显高于其他国家，北欧因为当年挪威水量充沛，电价只有不到5欧/兆瓦时。西欧国家的电价则居中，并随着市场耦合程度的提高而日益趋同，但电价也随风力光伏出力的不同而波动，甚至会出现负电价。
图说：2020欧洲主要国家的日均批发电价(基本负荷，欧元/兆瓦时) 来源: Refinitiv Eikon, 电力交易所
当然，北欧电网也在大力推广储能设备，以确保可再生能源为主的供电结构的稳定。
例：2010年芬兰的电力采购 Finnish Federation of Energy Industries
由图可见，冰雪消融时，芬兰本国的电力采购会降低，因为本国的水利发电会增加，进而降低进口电力的需求。同时，全年运行的核电也会在此时中断进行维修。
欧洲碳价推高了煤炭和天然气发电的成本，使得清洁能源更有优势。
有序的电力市场调节机制
Nord Pool电力交易市场通常按合同期的长度分为以下三个：长期电力交易市场（Forward & future market）、日前交易市场（Day-ahead market）和日间交易市场（Intra-day market）。
图说：北欧电力市场[7]
- 日前市场
日前市场（Elspot）是北欧电力市场的核心，在Nord Pool 开展。采用“集中竞价，边际出清”的方式。
交易时间尺度是提前12~36 h，日前市场运行日前一天12:00关闭。购售电双方集中报价、报量。交易所按报价由低到高安排发电计划，计算出统一的出清价格。
电力交易所会根据发用双方的提交的报价，形成发电供给曲线和用电需求曲线，最终两曲线的交点即为系统电价。
每小时的现货价格作为长期市场的参考，并为发电厂的调度提供信号。
图说：区域价格的需求与供给曲线 来源：Nord Pool
- 日内市场
竞价模式采取遵循“先来先到、高低匹配”的交易原则，买卖双方既可由系统根据价格自动匹配成交，也可由买家或卖家主动报价成交。
运行日前一天下午开始到实时运行45 min之前关闭，购售电双方可以根据非计划停运、可再生能源预测误差、负荷预测误差等，随时提出新的报价，这时候系统不会再计算统一的出清价格，而是采用先到先得的方式确定，最高购买价格与最低的供给价格配对。
日内市场是日前市场的延续，是一个高效市场的重要补充。
随着当前电力市场的自由化，引入了新的金融风险，增加了重大损失的风险，特别是对于远期合同的卖方。
除此之外，平衡调节市场(regulating market)和辅助服务市场用于维护整个系统稳定。
平衡调节市场是系统实时运行前的最后一道关口，其主要作用在于保障系统的实时平衡与稳定运行， 而不在于进行电量交。是由北欧各国TSO负责，出清时会考虑各个区域的实际物理模型与安全约束，实现交易计划的再调整。
由于用电需求的随机性和发电机组非计划停运的不确定性，决定市场交易成员在现货市场关闭后，仍有进一步调整发购电报价的需要，辅助市场便应运而生。
阻塞管理是北欧电力市场建设的关键
阻塞管理是针对输电功率超过输电线路容量上限这些情况制定一些规则，合理地调整发电机和负荷，以确保系统安全可靠运行。
当系统不考虑输电线路约束出清，整个系统的出清价格相等，若系统发生阻塞需要再调度产生的费用支出称为阻塞成本。
当系统考虑输电线路约束出清并且线路出现阻塞时，系统将形成不同的分区价格，发电商和用户均按各自对应的区域价格进行购售电交易，由此将形成阻塞剩余。
现货市场会形成多个投标区域以形成分离的价格区，根据实际划分的投标区域可得出多个现货区域电价，然后根据新的电价和电量就能够预测发电量。
通常丹麦东部和西部丹麦被视为两个不同的招投标领域，芬兰、爱沙尼亚、立陶宛和拉脱维亚各构成一个招标区域，瑞典被分为四个招标区域。但招标区域的划分也是常常变化的。
北欧电力竞价区间（2022.1.12价格）
来源：Nord Pool
但此时的价格为区域价格，如果合同电量高于可用的电网容量，变化后的区域划分将至少持续3~4个月。
相关学者表示，建设电力市场的本质是，让电力的生产以价格为信号，实现全系统的经济高效运行。该价格信号应能真实反映出一个地区供需不平衡的程度和系统阻塞的程度，进而引导民间投资，刺激资本走向更加不平衡的地方，解决系统阻塞问题，投资者也能在解决电网问题的过程中获利，最终实现共赢。
参考资料：
[1] Halsnæs, Kirsten, et al. "Climate Services for Renewable Energy in the Nordic Electricity Market." Climate 9.3 (2021): 46.
[2]Amundsen, Eirik S., and Lars Bergman. "Why has the Nordic electricity market worked so well?." Utilities policy 14.3 (2006): 148-157.
[3]李奎刚.从北欧模式看我国电力现货发展路径[J].办公室业务,2019(16):48-49.
[4]包铭磊,丁一,邵常政,宋永华.北欧电力市场评述及对我国的经验借鉴[J].中国电机工程学报,2017,37(17):4881-4892+5207.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.170320.
[5] Danish Energy Agency：丹麦电力部门的市场化（1995-2020）
https://ens.dk/sites/ens.dk/files/Globalcooperation/Publications_china/liberalisation_of_the_danish_power_sector_-_report_final_cn.pdf
[6] EU-China, Energy Cooperation Platform：中欧电力市场和电力系统更好地整合清洁能源资源
[7] 西安交通大学：促进西北地区新能源消纳的跨省（区）交易机制研究
[8] 欧洲电网链接电力市场彰显能源互联网优势
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