德国作为欧洲电力交易的中流砥柱是一个电力净出口国。本文将详细分析德国与邻国在电力交易流动和电网实际物理流动的差异。

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与过去几年类似,德国2015年以及2016年仍是电力净出口国。2014年德国净出口电量为34.5亿千瓦时,而2015年和2016年国内富裕电力已上升到超过50亿千瓦时,这差不多是德国年用电量的10%。

德国与邻国的电网跨境输电能力约为20000兆瓦,与德国存在双向输电容量最高的三个国家依次为瑞士(4000 兆瓦),法国(2400兆瓦)和荷兰(2200兆瓦)。然而由于电网原因所有的输电容量并不能同时使用。

在欧洲大多数国家的自由化电力市场中,电力交易和电网运营是分开,大多数的电力交易会在电力实际物理交割前一天完成(日前交易)。为了实现日前交易,市场区域应运而生。市场区域是假设的区域,在一个市场区域内电力可以不受电网物理特性的影响传输。单一市场和德国奥地利统一价格区就是很好的市场区域范例。与日前交易相比,仅有少量的电力会在电力物理交割的那天通过日内市场交易。因此电力跨境交易的日前交易流量是国家之间电力交易合适的评价指标。

当电力通过电网被实际传输时,发电厂按照之前市场交易的电量发电,电网运营商需将电力输送到负荷中心。由于市场区域或者统一价格区域内(北德和南德)电网的阻塞,可能发生电力无法通过本区域内阻塞段传输到负荷侧的情况,根据物理定律,电子会选择阻力最小的路径移动:这也意味着电可能会流经邻国的电网。

在很多情况下,跨境交易流量和实际流过跨境电网的物理电流的偏差很明显。图1描述了2013-2015年德国与邻国间电力年度跨境净流动量与电力跨境交易净流量的差别(数据来源:联邦网络监管局, 欧洲输电运营商联盟)。

图 1: 2013-2015年德国与邻国电力跨境物理流(蓝色)与交易流(红色)

根据基尔霍夫定律——电流总是沿着阻力最小的路径流动,在物理定律与经济学原理的对弈中,物理定理明显取得了胜利。从图中德国与法国,波兰和奥地利情况就能看出,电力跨境物理流与交易流偏差明显。

从图2可以直观的比较2015年德国与邻国间电力年度跨境净流动量与电力跨境交易净流量情况(数据来源:联邦网路监管局)。在2015年法国向德国购买的电力净值为10亿千瓦时,但是实际上当年的电力是由法国电网流向德国电网,年净流动量11亿千瓦时。在这种情况下,电网中电力实际流动方向与电力市场中交易结果截然相反。

图 2: 2015年德国与邻国电力跨境物理流(蓝色)与交易流(红色)

德国与波兰之间的情况类似,但是方向相反。这两个国家之间几乎不存在电力交易,但是当德国有强风,北部和东部的风力发电厂所发电力主要都流入了波兰。由于德国南北之间电网输电容量有限,北部多生产的电力并不能传输到南部(以及奥地利)。这种电力流经东欧的电力循环流动导致了德国奥地利统一电价区域的分离,由此催生了管理德奥边境电网阻塞问题的能源监管合作机构(ACER),这样由于电网扩容建设的落后所发生的阻塞问题只会出现在德国境内,而不会在德奥边境发生。从图2可以推断,在2015年,奥地利向德国买入30亿千瓦时的电力,然而通过跨境电网的实际物理流量大约只有交易量的一半。