中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2021年7月以來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)有限公司東北分部已連續(xù)下達(dá)20余次有序用電預(yù)警，由于調(diào)減外送電保持了東北地區(qū)電力平衡，前12次有序用電沒(méi)有實(shí)施。但進(jìn)入9月后電力供需形勢(shì)更加嚴(yán)峻，再加上無(wú)法調(diào)減外送，從9月10日起東北三省一區(qū)開(kāi)始執(zhí)行有序用電，限電問(wèn)題引起全國(guó)關(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，今年9月以來(lái)全國(guó)已經(jīng)有近20個(gè)省份出臺(tái)了力度不等的限電措施。
與此同時(shí)，全球能源危機(jī)愈演愈烈，歐洲、美國(guó)、亞洲遭遇能源供需矛盾的沖擊，天然氣、原油、動(dòng)力煤價(jià)格均大幅上漲。當(dāng)前的形勢(shì)使很多人擔(dān)心能源危機(jī)是否會(huì)再次引發(fā)全球性通脹或滯脹危機(jī)。
我國(guó)針對(duì)能源危機(jī)采取了一系列行之有效的措施。國(guó)資委黨委10月18日召開(kāi)擴(kuò)大會(huì)議，對(duì)中央企業(yè)進(jìn)一步做好今冬明春能源電力保供工作進(jìn)行再部署、再安排。會(huì)議強(qiáng)調(diào)，國(guó)資委出臺(tái)了今冬明春能源供應(yīng)保障考核獎(jiǎng)懲辦法，把保供作為今年企業(yè)考核的主要指標(biāo)，實(shí)行“一票否決”，進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)擔(dān)當(dāng)履責(zé)，為能源保供多作貢獻(xiàn)。為做好煤炭市場(chǎng)保供穩(wěn)價(jià)工作，10月19日，國(guó)家發(fā)展改革委組織重點(diǎn)煤炭企業(yè)、中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)召開(kāi)今冬明春能源保供工作機(jī)制煤炭專(zhuān)題座談會(huì)，研究依法對(duì)煤炭?jī)r(jià)格實(shí)施干預(yù)措施。
當(dāng)前的能源供需形勢(shì)與所謂“能源不可能三角”有關(guān)?！澳茉床豢赡苋恰庇卸喾N不同的解釋?zhuān)傮w內(nèi)涵大同小異，即任何一種能源都不能做到既供給充足、又價(jià)格便宜、還清潔環(huán)保，或能源安全、能源平等和環(huán)境可持續(xù)性不可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。本文擬從當(dāng)前限電限產(chǎn)的局勢(shì)剖析“能源不可能三角”的本質(zhì)內(nèi)涵，并初步探討破解之道。
現(xiàn)代能源電力系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
能源電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，不僅關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略問(wèn)題，也與人們的日常生活、社會(huì)穩(wěn)定密切相關(guān)，因此其體制機(jī)制改革必須慎之又慎。能源電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性是一體兩面，而經(jīng)濟(jì)性建立在安全性的基礎(chǔ)上，離開(kāi)了安全性，能源電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性就無(wú)從談起。因此，為在保證安全性的前提下提高經(jīng)濟(jì)性，需要對(duì)其物理、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等特性進(jìn)行深入分析。
市場(chǎng)化后的能源電力系統(tǒng)成為復(fù)雜的“工程—經(jīng)濟(jì)”耦合系統(tǒng)，也是目前世界上規(guī)模最龐大、因素最復(fù)雜、資金和技術(shù)最密集的系統(tǒng)。市場(chǎng)元素的加入使得原本就已十分復(fù)雜的能源電力系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，各種關(guān)系交織在一起，難以厘清，需要尋求有效的分析方法。與其他商品市場(chǎng)不同，能源的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、配售、消費(fèi)往往需要通過(guò)各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行，如電網(wǎng)、熱網(wǎng)、燃?xì)饩W(wǎng)等。由于本質(zhì)上這些網(wǎng)絡(luò)傳遞的都是能量，只是表現(xiàn)形式不同，所以可以統(tǒng)稱(chēng)為能量網(wǎng)絡(luò)。能量網(wǎng)絡(luò)包含不同類(lèi)型能源的子網(wǎng)（電網(wǎng)、熱網(wǎng)、燃?xì)饩W(wǎng)等），而各種子網(wǎng)之間又通過(guò)能量轉(zhuǎn)換設(shè)備（比如發(fā)電機(jī)、泵、空調(diào)和熱水器等）相連。由于信息通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在物理層面的能量網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，又可建立基于傳統(tǒng)自動(dòng)化、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和“大云物移智鏈”等新興技術(shù)的信息網(wǎng)絡(luò)，以對(duì)能源生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和利用設(shè)備進(jìn)行調(diào)控。而電力與能源商品的交易及價(jià)值傳遞形成價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，它是電力與能源價(jià)格體系的基礎(chǔ)，并且受能量網(wǎng)絡(luò)的物理規(guī)律和信息網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型制約。因此，現(xiàn)代能源電力系統(tǒng)形成如圖1所示的電力與能源系統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這三層網(wǎng)絡(luò)是緊密耦合、相互關(guān)聯(lián)的。
下面以節(jié)點(diǎn)電價(jià)和分區(qū)電價(jià)電力市場(chǎng)為例，說(shuō)明現(xiàn)代能源電力系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)電價(jià)的典型定義包含3個(gè)分量：
節(jié)點(diǎn)電價(jià)=系統(tǒng)能量?jī)r(jià)格+阻塞價(jià)格+網(wǎng)損價(jià)格
節(jié)點(diǎn)電價(jià)理論是基于經(jīng)典的優(yōu)化調(diào)度模型、在各種約束條件滿(mǎn)足的情況下的資源優(yōu)化配置電價(jià)，所以它與經(jīng)濟(jì)調(diào)度和最優(yōu)潮流有著深刻的聯(lián)系。最優(yōu)潮流（或安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度）模型求解過(guò)程中對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)有功功率的拉格朗日乘子（影子價(jià)格）即為節(jié)點(diǎn)電價(jià)?？雌饋?lái)節(jié)點(diǎn)電價(jià)似乎很完美，但必須指出的是，節(jié)點(diǎn)電價(jià)是完全基于“工程師思路”而設(shè)計(jì)的，對(duì)電價(jià)體系的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征體現(xiàn)不夠。
節(jié)點(diǎn)電價(jià)所采用的物理潮流模型屬于圖1中第一層（能量網(wǎng)絡(luò)層）的網(wǎng)絡(luò)模型，基于它所建立的最優(yōu)潮流（或安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度）模型屬于圖1中第二層（信息網(wǎng)絡(luò)層）的模型，此時(shí)兩層網(wǎng)絡(luò)模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是相同的。但電能商品的交易關(guān)系包括比物理電網(wǎng)更多的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)屬性，即第三層（價(jià)值網(wǎng)絡(luò)層）的關(guān)系，它并不服從物理潮流定律，拓?fù)湟参幢嘏c物理網(wǎng)絡(luò)相同。電能商品價(jià)值網(wǎng)絡(luò)與物理電力網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系可用圖2來(lái)表示。節(jié)點(diǎn)電價(jià)主要在以美國(guó)為代表的電力市場(chǎng)中得到應(yīng)用，而在歐洲電力市場(chǎng)主要采用分區(qū)電價(jià)。
分區(qū)電價(jià)體系設(shè)計(jì)更多地體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)學(xué)家的思路，其價(jià)區(qū)劃分不僅僅是物理電網(wǎng)約束，還有社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的考慮并涉及到國(guó)際貿(mào)易，體現(xiàn)出一個(gè)不同于物理電網(wǎng)的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的存在（其拓?fù)渑c物理電網(wǎng)也不同）。價(jià)區(qū)劃分既涉及市場(chǎng)公平性問(wèn)題，也與輸電網(wǎng)物理阻塞有關(guān)。
能源供給與消費(fèi)的價(jià)值規(guī)律和價(jià)格體系
能源問(wèn)題關(guān)乎國(guó)計(jì)民生，如何實(shí)現(xiàn)能源的高效、清潔利用是各個(gè)國(guó)家所關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)歷次能源體制改革的初衷都是打破壟斷、引入競(jìng)爭(zhēng)、提高效率、降低成本、改善服務(wù)，但由于多方面的原因，我國(guó)能源價(jià)格體系市場(chǎng)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)依然困難重重。
能源產(chǎn)品比價(jià)關(guān)系是能源價(jià)格體系的核心問(wèn)題。不合理的價(jià)格管制和割裂的政府管理扭曲了能源價(jià)格水平以及不同種類(lèi)能源產(chǎn)品之間的比價(jià)關(guān)系，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類(lèi)能源的高效配置，也無(wú)法保證能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及可持續(xù)發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，我國(guó)安排了大量專(zhuān)項(xiàng)資金進(jìn)行整治，但效果卻并不理想。其原因之一是能源價(jià)格體系本身就存在大量轉(zhuǎn)移支付和交叉補(bǔ)貼，而不同部門(mén)之間也缺乏有效溝通和合作，弱化了各種政策的協(xié)同效果。
價(jià)格是價(jià)值的外在表現(xiàn)，能源價(jià)格形成機(jī)制設(shè)計(jì)也應(yīng)建立在其價(jià)值規(guī)律的基礎(chǔ)之上?！皟r(jià)值問(wèn)題”具有理想性（即回答“最理想的價(jià)格應(yīng)該是什么”），而“價(jià)格問(wèn)題”具有現(xiàn)實(shí)性（各利益主體將基于價(jià)格進(jìn)行真金白銀的結(jié)算）。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)模式下，最理想的能源價(jià)格水平應(yīng)等于其真實(shí)價(jià)值；在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式下，能源市場(chǎng)價(jià)格應(yīng)圍繞其真實(shí)價(jià)值上下波動(dòng)。在當(dāng)前的形勢(shì)下，能源產(chǎn)品比價(jià)關(guān)系問(wèn)題應(yīng)引起各方高度重視。
各國(guó)能源價(jià)格體系的實(shí)際比價(jià)受到資源稟賦、市場(chǎng)結(jié)構(gòu)、供需形勢(shì)、政策干預(yù)等多種因素的共同影響。按照國(guó)際通用的方法，根據(jù)熱值計(jì)算各類(lèi)能源的價(jià)格比，世界范圍內(nèi)煤炭、石油、天然氣之間的比價(jià)大致為1∶1.5∶1.35，而我國(guó)動(dòng)力煤、石油和天然氣的比價(jià)約為1∶4.5∶2.7。相對(duì)而言，我國(guó)煤炭較油氣價(jià)格偏低，而天然氣較石油價(jià)格偏低，較煤炭?jī)r(jià)格則偏高，不利于更清潔環(huán)保的天然氣的開(kāi)發(fā)利用。
價(jià)格體系的核心作用在于引導(dǎo)供需平衡和優(yōu)化生產(chǎn)、消費(fèi)，我國(guó)現(xiàn)行能源價(jià)格體系在原油與成品油、煤炭與電力、天然氣與電力等上下游能源產(chǎn)品之間形成了多種價(jià)格屏障，其主要目的是為了減少外部沖擊，維持有利于工業(yè)化發(fā)展的能源比價(jià)水平。但是這種價(jià)格屏障同時(shí)也切斷、扭曲、異化了多種能源產(chǎn)業(yè)的上下游關(guān)聯(lián)性，使得各種成本、價(jià)值及供需關(guān)系無(wú)法沿價(jià)格鏈條順暢傳導(dǎo)，能源產(chǎn)品的替代性與互補(bǔ)性也不能經(jīng)由價(jià)格聯(lián)動(dòng)和反饋機(jī)制表現(xiàn)出來(lái)。
能源供給與消費(fèi)的價(jià)值規(guī)律涉及能量傳遞、轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)物理規(guī)律?，F(xiàn)階段對(duì)供能系統(tǒng)的分析方法主要有能量分析法和?分析法。能量分析法的關(guān)注重點(diǎn)在于能量“數(shù)量”上的變化，但由于熱力學(xué)第二定律所揭示的過(guò)程不可逆性，能量在傳遞、轉(zhuǎn)換過(guò)程中對(duì)外做功的能力會(huì)不斷下降，即能量的“品質(zhì)”會(huì)不斷下降。僅考慮能量數(shù)量的變化而忽略能量品質(zhì)的變化，無(wú)法真正指導(dǎo)科學(xué)用能。
?是能量對(duì)外做功能力的量度，指當(dāng)系統(tǒng)由一任意狀態(tài)可逆地變化到與給定環(huán)境相平衡的狀態(tài)時(shí)，理論上可以無(wú)限轉(zhuǎn)換為任何其他能量形式的那部分能量。節(jié)能本質(zhì)上是要實(shí)現(xiàn)節(jié)?。?分析法關(guān)注能量傳遞轉(zhuǎn)換過(guò)程中?的變化，給出供能系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的?損分布情況，充分發(fā)掘供能系統(tǒng)的節(jié)能潛力。?分析法和能量分析法都是從供能系統(tǒng)的能耗特性角度進(jìn)行分析，但是在實(shí)際應(yīng)用中，供能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)特性具有同等甚至更高的重要性。因此，研究人員在供能系統(tǒng)性能分析的過(guò)程中采用了?經(jīng)濟(jì)學(xué)的分析方法，綜合考慮供能系統(tǒng)的熱力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)效益兩方面，力圖在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下最大程度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
各類(lèi)能源合理比價(jià)關(guān)系的確定需要建立在?經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)化的基礎(chǔ)之上。由于加熱爐轉(zhuǎn)換過(guò)程中?的損耗和排棄，使輸出的有效熱流?在數(shù)量上遠(yuǎn)小于燃料化學(xué)?。但是燃料?的成本和價(jià)值必定全部轉(zhuǎn)移到輸出熱流?中來(lái)，再加上加熱爐投資折舊和工資、管理費(fèi)用等非能量成本，致使單位熱流?的成本將成倍高于燃料化學(xué)?，并因設(shè)備的不同而不同。在這個(gè)過(guò)程中?越來(lái)越少，但是單位?的成本將越來(lái)越高。多個(gè)這樣的設(shè)備組成的供能系統(tǒng)的?流及相應(yīng)的成本、價(jià)值變化也將形成一個(gè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)作為能源價(jià)格體系制定的基礎(chǔ)。通過(guò)合理確定燃料（化學(xué)?）價(jià)格、供熱（不同溫度的熱流?）價(jià)格的比價(jià)關(guān)系，能使供能系統(tǒng)的能效和經(jīng)濟(jì)性達(dá)到統(tǒng)一，即使節(jié)能率與“節(jié)資率”相近或一致。由于在這種能源價(jià)格體系下“節(jié)能”與“省錢(qián)”具有等價(jià)關(guān)系，將促進(jìn)節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
電力、熱力、石油、燃?xì)獾饶茉串a(chǎn)業(yè)都具有網(wǎng)絡(luò)化特征，其價(jià)值傳遞和轉(zhuǎn)換既受經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)律支配，也受物理學(xué)規(guī)律制約，因此形成復(fù)雜的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，目前尚未被政策制定者充分認(rèn)識(shí)。深入分析和理解電力與能源價(jià)格體系中價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的基本規(guī)律，并作為各種比價(jià)關(guān)系優(yōu)化和能源價(jià)格體系制定的基礎(chǔ)，既有利于能源效率的提升，也有利于能源產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。
以能源生產(chǎn)關(guān)系變革和生產(chǎn)力提升破解“能源不可能三角”
2014年6月13日，習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議上明確提出了“四個(gè)革命、一個(gè)合作”的能源安全新戰(zhàn)略。
2015年3月15日，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》，標(biāo)志著新一輪電改大幕開(kāi)啟。
2017年10月18日，習(xí)近平總書(shū)記在中國(guó)共產(chǎn)黨第十九次全國(guó)代表大會(huì)報(bào)告中提出“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”。
2020年9月22日，習(xí)近平總書(shū)記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上表示，“中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和?！?
2021年3月15日，習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上進(jìn)一步明確了“實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”的舉措。
2021年9月22日，中共中央、國(guó)務(wù)院再次發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》，提出“加快構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系”“深化能源體制機(jī)制改革”。
這一系列重要指示和文件精神從全局和戰(zhàn)略的高度指明了保障我國(guó)能源安全、推動(dòng)我國(guó)能源事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的方向和路徑。
如前文所述，能源電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。能源體制機(jī)制改革雖然屬于“技術(shù)密集型”的改革，本身卻不是技術(shù)上的革新，而屬于社會(huì)科學(xué)的范疇。其本質(zhì)是經(jīng)濟(jì)關(guān)系（生產(chǎn)關(guān)系）的變革，改的是經(jīng)濟(jì)體制，變的是人（企業(yè)）的行為，而技術(shù)僅僅只是支撐手段。并不存在普遍適用的能源電力市場(chǎng)模式，各地也只能根據(jù)各自的實(shí)際情況因地制宜地制定市場(chǎng)改革措施。
改革主導(dǎo)者必須學(xué)會(huì)依據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的基本原則靈活地設(shè)計(jì)符合本地實(shí)際情況的市場(chǎng)機(jī)制，并隨改革實(shí)踐不斷修正和完善，許多新的規(guī)律只能基于辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)論原則，在改革實(shí)踐中不斷提高和深化認(rèn)識(shí)。
此外，能源電力市場(chǎng)改革方案設(shè)計(jì)應(yīng)遵循社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的特殊規(guī)律。我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，市場(chǎng)主體的能源生產(chǎn)成本和能源價(jià)格承受能力差別較大，企業(yè)既要追求經(jīng)濟(jì)效益，也要承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，“效率”與“公平”“經(jīng)濟(jì)”與“安全”兼顧是能源電力市場(chǎng)改革必須堅(jiān)持的原則。
電力市場(chǎng)是能源市場(chǎng)中最為特殊的一部分，也是最難攻克的關(guān)鍵一環(huán)。電力市場(chǎng)中交易的商品是以看不見(jiàn)摸不著的電能形態(tài)存在的，是世界上最特殊的一種商品。拋開(kāi)復(fù)雜技術(shù)的表象，電力市場(chǎng)改革應(yīng)被理解為“復(fù)雜技術(shù)約束條件下的經(jīng)濟(jì)體制改革”。
應(yīng)深刻認(rèn)識(shí)我國(guó)電力市場(chǎng)體制（生產(chǎn)關(guān)系）與電力工程技術(shù)（生產(chǎn)力）的基本矛盾，設(shè)計(jì)符合當(dāng)前我國(guó)電力行業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展實(shí)際水平的市場(chǎng)機(jī)制，解決電力行業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)關(guān)系與新背景下清潔、高效、安全的生產(chǎn)力發(fā)展的客觀要求不相適應(yīng)的問(wèn)題。當(dāng)前能源體制機(jī)制改革已進(jìn)入深水區(qū)，能源電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)和規(guī)則制定已成為改革主導(dǎo)部門(mén)所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。
但是，“市場(chǎng)設(shè)計(jì)”的觀念尚未建立起來(lái)，有關(guān)部門(mén)也還未掌握能源電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)方法論。因此，筆者提出“電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)”的概念，包括基于經(jīng)典微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的電力市場(chǎng)體系和電價(jià)模型初步設(shè)計(jì)、基于拍賣(mài)理論和博弈論的電力市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)、基于計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的電力市場(chǎng)仿真和電力市場(chǎng)交易的實(shí)地研究等步驟。這些基本的方法和步驟也適用于其他能源品種的市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)。
“能源不可能三角”的破解歸根到底要靠科技進(jìn)步與生產(chǎn)力提升，“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”的構(gòu)建必將導(dǎo)致電力系統(tǒng)形態(tài)的重大調(diào)整。隨著可再生能源滲透率的不斷提升、分布式電源和儲(chǔ)能的廣泛接入、電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，未來(lái)電網(wǎng)容納的電源與負(fù)荷種類(lèi)不斷攀升，運(yùn)行與控制面臨復(fù)雜度過(guò)高的挑戰(zhàn)。
多層級(jí)集群型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式（即源、荷、儲(chǔ)分布在輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)、微電網(wǎng)等不同層次且以各種方式聚合起來(lái)實(shí)現(xiàn)集群自治運(yùn)行）可以提高系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性與可靠性，是新型電力系統(tǒng)的一種可能形態(tài)。將大區(qū)域電網(wǎng)劃分為多層級(jí)的含多個(gè)“源—荷—儲(chǔ)”集群的小型電網(wǎng)，并通過(guò)提高各個(gè)集群的自我管理能力實(shí)現(xiàn)自治運(yùn)行。各個(gè)集群皆具供給、消納及功率交換的能力，并盡量實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)發(fā)用功率平衡。由于人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，群體智能和協(xié)同控制的前沿理論與技術(shù)在多層級(jí)集群型電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
多層級(jí)集群型電力系統(tǒng)的運(yùn)行與控制問(wèn)題也可以分為如圖1所示的物理機(jī)理（“能量網(wǎng)絡(luò)”層面）、信息控制（“信息網(wǎng)絡(luò)”層面）和市場(chǎng)交易（“價(jià)值網(wǎng)絡(luò)”層面）3個(gè)層面的問(wèn)題，是典型的多學(xué)科交叉問(wèn)題。
在能量網(wǎng)絡(luò)層面，需分析可再生能源電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及各層級(jí)的分布，討論未來(lái)電網(wǎng)中區(qū)域集群電網(wǎng)聚合方式，為多層級(jí)集群型系統(tǒng)多資源協(xié)同控制問(wèn)題打下基礎(chǔ)。
在信息網(wǎng)絡(luò)層面，需研究系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)和分析的理論與方法，并攻克含電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)與負(fù)荷側(cè)多種資源的高動(dòng)態(tài)、高維度、多智能主體、分布式協(xié)同控制的難題，以充分調(diào)動(dòng)各資源合理、自主、協(xié)同、智能地參與系統(tǒng)運(yùn)行控制。
在價(jià)值網(wǎng)絡(luò)層面，需深入研究多種靈活資源的定價(jià)理論、端對(duì)端交易市場(chǎng)機(jī)制和實(shí)現(xiàn)技術(shù)等，為各資源自主參與系統(tǒng)運(yùn)行控制提供公平合理的激勵(lì)機(jī)制和制度保障。
通過(guò)能量網(wǎng)絡(luò)、信息網(wǎng)絡(luò)和價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的多學(xué)科交叉研究，調(diào)動(dòng)各資源深度參與電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行和靜態(tài)與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制，提升大電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)和“能源不可能三角”的破解提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》2021年第12期，作者供職于華南理工大學(xué)電力經(jīng)濟(jì)與電力市場(chǎng)研究所。
