小时级、可获得、增量性：对齐全球绿色电力消费的颗粒度

近日，欧盟委员会发布了欧盟新电池法案下的动力电池碳足迹计算规则征求意见稿，对于最受关注的电力消费建模，草案目前只有两个选项，即默认使用“全国的平均电力消费组合（national average electricity consumption mix）”和直连电力（Directly connected electricity），这意味着购电协议（PPA）和能源属性证书（EAC）这两个市场化工具可能无法用于计算电力碳足迹。

为什么会考虑取消PPA和绿证等合同工具的应用？除了欧盟提到的环境属性问题，我们认为当前PPA和绿证这两个市场化工具仍处于粗颗粒度的阶段，无法精确控制电力消费的绿色属性是政策出台的主要考量。这也引出了在电力使用中采用细颗粒度衡量的趋势，也是欧美正在推进的“3-pillar”规则，即可再生能源电力使用应当逐步满足“时间匹配（小时级匹配）、空间可获得（同一市场或者操作区域）和增量使用（使用新建发电项目电力）”要求。事实上，在草案出台前，部分欧洲智库已经提出，欧委会联合研究中心（JRC）发布的碳足迹规则制定相关研究报告中的电力模型太过宽松，没有考虑到更精确的时间和地理位置信息，他们认为，接受PPA或者能源属性证书的前提，是能够按照“3-pillar”的要求，对PPA或者证书使用结果确认和匹配。

那么，“3-pillar”原则从何而来呢？其起源于欧盟和美国在《非生物来源的可再生燃料授权法案》（RFNBO DA）以及《通胀削减法案》清洁氢气生产税收抵免指南（IRA: Clean Hydrogen Production Credit）中对绿氢制备这一新兴产业的绿电使用要求。

目前来看，大部分国际规则要求证明拥有和使用了某种电力的属性，主要通过单独购买能源属性证书（EAC）实现属性的非捆绑式转移，或通过签订PPA实现电量和能源属性的捆绑式转移实现，但二者在精准追溯方面仍存在一定不足，具体体现在三个方面：

1、对EAC体系而言，当前的全球主流证书几乎都是基于年度或者月度数据匹配的，颗粒度较粗，无法准确反映企业的实际用电情况；

2、PPA虽然允许购买方直接购买特定可再生能源项目的电力，但是大部分的PPA为金融PPA或者非直连PPA，而特定项目的电力在电网中与其他电力相混合后，消费者无法确定实际使用的电力是否来自PPA项目；

3、PPA的条款和条件可能因项目和参与者而异，缺乏统一的标准，使得评估和比较不同PPA的绿色属性颗粒度变得复杂。

为了细化和评估EAC的有效性和PPA的执行情况，欧盟和美国在绿氢制备中提出了“3-pillar”原则：在大多数购电情况下，需要满足（1）可再生能源的发电和消费量应做到小时级以内的匹配，（2）可再生能源发电项目和消费侧应在同样的市场区域内，（3）购买消耗的可再生能源电力应当来自于新建项目。其背后的逻辑是：基于电力的就近消纳原则和细颗粒度的时间匹配，保障EAC和PPA对应的发电量与用户的用电量在空间和时间上尽可能一致，并且根据增量使用原则，确保绿氢项目使用的电力来自新建的可再生能源发电项目，避免制氢项目带动化石燃料机组发电量增长，造成电网碳排放强度增加的情况。

图1：3-pillar定义

来源：gh2 org

此外，欧盟进一步提出，“3-pillar”未来将被广泛用于绿氢制备以外的工业。我们了解到，欧洲交通与环境联合会（T&E）、法国原子能委员会（CEA）等机构一直呼吁在电池法案中纳入PPA和“3-pillar”要求，而更多的机构目前也在呼吁欧委会对CBAM中的PPA执行“3-pillar”原则。从当前的发展趋势来看，“3-pillar”将成为欧盟和美国等地区和国家引导可再生能源电力建设和促进可再生能源电力消费最重要的准则。

我们仔细分析了“3-pillar”中的各项要求，认为小时级匹配是最关键和最重要的规则，不仅可以有效化解电力系统平衡风险，促进可再生能源电力消纳，还能满足用电侧细化绿电使用和碳排放核算结果的诉求：

一方面，对于电力系统平衡而言，可再生能源电力具有较强的波动性，导致电网中的电力来源会在日内的不同时段出现较强的波动，而这种强烈的日内波动将带来一系列挑战，需要有效的工具引导消费侧根据波动特性调整用电习惯，参与电力平衡。

另一方面，对于促进可再生能源电力消纳而言，在可再生能源电力装机量和发电量都在逐渐变高的背景下，需要引导更多额外的用电需求向可再生能源大发时段集中，最大限度地挖掘可再生能源电力的并网潜力，解决可再生能源发电比例进一步上升后面临的消纳困难。

同时，对于用电侧实现可再生能源使用和减排目标而言，使用更精准的工具，对购买的可再生能源电力实现更加透明和准确的追溯，有利于反映用电侧真实的用电情况。选择在可再生能源电力供应较为充足的时段生产，配套使用相应的电网小时级排放因子，也有助于用电侧降低与电力相关的碳排放或者碳足迹。

图2：小时级匹配和年度匹配差异

来源：Granular Energy

小时级匹配，可以通过发电量和用电量之间的电量平衡，或者通过小时级的细颗粒度证书匹配等方式来实现。考虑到操作便利性、经济性、数据可得性等因素，通过小时级的细颗粒度证书去证明小时级匹配是一种相对更易操作的模式，一方面，在大部分国际规则中，电力的能源和环境属性可由证书聚合，另一方面，在国际主流市场，能源属性证书的应用已经具有较好的技术和管理基础；当然最重要的，对于很多在欧盟和美国的企业而言，细颗粒度证书的溯源成本相对较低，可操作性较高，更利于不同市场的广泛使用。

因此，不断有相关组织提出，通过建设细颗粒度证书系统，支持欧盟等实现小时级匹配的目标。目前，美国明确提出了能源属性证书（EAC）和可再生电力证书（REC）在清洁氢气生产税收抵免指南中的可用性，但要求具有必要的颗粒度水平。而欧洲发行机构协会（Association of Issuing Bodies, AIB）作为欧洲能源原产地保证（GO）及其背后的欧洲能源属性系统运营方，也将推动细颗粒度证书（Granular Certificate, GC）列为其2024年战略中最重要的部分之一。

对于细颗粒度证书建设而言，比较可行的方法，是基于现有的能源证书系统，新建一套时间颗粒度更细的证书签发和交易体系，将“年度匹配”转变为更细化的“小时匹配”，在能源证书上添加以小时或更细时间尺度为单位的时间戳，标明电力生产的具体时间。除了支持电力平衡、可再生能源消纳和消费侧的精准用电和减排诉求外，细颗粒度证书也会对储能的发展形成支撑，储能运营商通过赚取低价时段和高价时段之间的细颗粒度证书价差，可获得额外的收益。

从可再生能源发展来看，小时级匹配能满足欧美在能源转型领域对提升可再生能源比重和能源使用效率的迫切需求，对齐可再生能源发电特性和电力用户用电特性之间的偏差，更好地支持可再生能源电力消纳，减小电力系统的平衡压力，并且为氢能等新型能源产业的发展提供强有力的支持。

更重要的是，从全球绿色贸易规则发展的角度来看，欧盟、美国等提出的小时级匹配的政策逻辑和能力要求值得我们警惕和关注。虽然欧美现在还未在绿氢制备之外提及小时级匹配的相关内容，但我们发现，欧洲的众多智库，包括T&E，CEA等，均在推动把“PPA+3-pillar”的模式应用到CBAM、新电池法案等更多规则中。由于电力小时级匹配将与新的细颗粒度证书、小时级的碳排放核算、辅助服务市场等形成联动，对市场、机制以及基础设施建设等提出了新的能力建设要求，因此在国别间可能造成新的与绿电消费相关的“壁垒”，进而对全球的绿色贸易发展造成深远的影响。

我们观察到，国际上也成立了多个以24/7小时级匹配为核心的非政府组织。其中，以联合国提出的24/7全天候无碳能源契约（24/7 Carbon-free Energy Compact）最负盛名，企业参与也最多。24/7 Carbon-Free Energy（简称CFE）是指全天候供应无碳电力的概念，即每天24小时，每周7天都提供无碳排放的电力。目前，已经有155家企业或者机构加入24/7全天候无碳能源契约，遍布全球多个地区。这标志着以24/7小时级匹配为代表的未来电力消费新规则已经进入全球化发展的过程，越来越多的机构及企业正在加入这个代表着电力精细化采购和碳排放精细化管理的新“朋友圈”，共同推动以电力脱碳为核心的能源治理体系建设。

图3：签署联合国24/7无碳能源契约的主体分布情况

来源：UN

于我国而言，除了关注小时级匹配要求，还应关注“3-pillar”中对空间层面的可获得性要求。目前，欧盟、美国、加拿大都出台了法规，要求制氢的电解槽需要从其同一运营区内采购可再生电力，这实质上是要求能源就近消纳，背后的逻辑是欧洲和美国的电网以分布式电网为主，并且资源分布相对均匀。而我国的资源和产业分布与欧洲和美国不同，大量工业负荷聚集在东南沿海地区，但可再生能源发电资源禀赋最好的区域则是西北和西南等区域，意味着东南沿海地区的可再生能源使用需求，依然需要依靠大电网通过跨区输电来满足。我们推测，对于可获得性要求的理解和执行，可能成为我国和欧美等国家在“3-pillar”规则对齐过程中的主要磋商点，若未来我国开展可再生能源电力细颗粒度规则研究，也不应完全对标欧美的要求，而是应当探索合理科学地建设基于我国可再生能源和电网建设特点的“3-pillar”规则。

如何对齐绿色电力使用的颗粒度，既是能力体现也是能力壁垒。对机制建设而言，基于支持我国产业绿色发展和加强应对国际绿色贸易规则要求的核心诉求，可以考虑三步并行：

一是明确我国绿色产业发展优势，继续扩大产业链的影响力。

二是研判全球发展和转型趋势，同步研究并建立适应国内、国际发展趋势的政策体系和市场化机制。

三是在确保电力安全稳定的最重要前提下，对齐电力系统的发展方向与产业的购用电需求，积极促进以消费侧需求为主的电力市场化发展方向，逐渐满足消费侧精细化购电需求。

用电企业一方面需要思考如何提高自身的能源精细化管理和使用能力，提前进行技术和战略布局。另一方面需要“抱团取暖”，借助行业的力量积极在国际舞台发声。如联合利益相关方甚至友商发起自治性行业倡议，加强与第三方公司的鉴证合作保障原始数据安全，把常态化的披露当作能力展示，将对电力的细颗粒度使用和管理变成应对国际绿色贸易规则风险和提升全球竞争力的有利工具。