中國儲能網(wǎng)訊：現(xiàn)貨價格反映的是電能交易“最后一公里”的價值而非全部的“真實”價值，其主要功能是為參與調(diào)峰的電源/負荷/儲能提供合理經(jīng)濟激勵；電力市場改革的核心是“改人”，而非建立某個特定交易品種；電力市場機制設計的中心問題是用符合國情的市場化交易手段解決電力電量平衡的問題，還原電能商品的真實價值。
《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)〔2015〕9號文）印發(fā)后，電改成了業(yè)界熱議話題，尤其最近浙江省以4000萬人民幣全球招標電力市場設計與規(guī)則編制咨詢服務，更是賺足了眼球。浙江省初期市場的目標是建立以電力現(xiàn)貨市場為主體、電力金融市場為補充的省級電力市場體系，初期市場擬采用全電力庫模式，計劃于2019年上半年基本建成并投入試運行。這體現(xiàn)了國家權威部門對于電力體制改革的期待，即以電力現(xiàn)貨市場建設作為市場起步。本文旨在多方面分析電力現(xiàn)貨市場的基本原理及優(yōu)缺點，以便讀者重新審視電力現(xiàn)貨交易。
現(xiàn)貨價格僅反映
電能交易的部分價值
根據(jù)“9號文”配套文件《關于推進電力市場建設的實施意見》，現(xiàn)貨市場主要開展日前、日內(nèi)、實時電能量交易和備用、調(diào)頻等輔助服務交易。
這種電力現(xiàn)貨市場的概念主要來自于國外電力市場的spot market，其理論基礎為美國麻省理工學院（MIT）F. C. Schweppe教授等人提出的實時電價（spot pricing）理論，取決于某一小時的電力供需情況。
實時電價在理論上十分精致，卻有兩個重大缺陷：一是仍然基于傳統(tǒng)的分時調(diào)度（或分時功率平衡）模型，沒有認真處理跨時段（inter-temporal）約束，因此也忽略了電能生產(chǎn)和消費的時間連續(xù)性這個十分重要的特征，在當前風、光等新能源大規(guī)模接入和對電力系統(tǒng)靈活性需求急劇升高的情況下，這個問題尤其嚴重；二是假設同一時段的電能商品都是同質(zhì)的，忽略了基荷、腰荷和峰荷機組區(qū)別明顯的技術特征及成本構成。此外，基于短期調(diào)度模型的實時電價并不包括長期發(fā)電容量投資的經(jīng)濟信號，無法保證發(fā)電容量的充裕性。
筆者認為，對于負荷平穩(wěn)的基荷電力及發(fā)電機組（例如核電機組）而言，隨負荷波動的現(xiàn)貨價格（實時電價）并無意義。在電力系統(tǒng)運行中，把實時電力平衡（或頻率調(diào)節(jié)）分為一次調(diào)頻、二次調(diào)頻和三次調(diào)頻，一次調(diào)頻常常作為發(fā)電機組的基本義務，不納入市場交易，二次調(diào)頻（或AGC）一般作為輔助服務，三次調(diào)頻（或經(jīng)濟調(diào)度）即對應于日前、日內(nèi)、實時電能量交易。由于現(xiàn)貨價格最終由實時電力平衡模型計算出，主要反映容量稀缺性，所以筆者認為，現(xiàn)貨價格適合于調(diào)峰機組、儲能、需求側(cè)響應等主體所提供的“邊緣性”商品（電力平衡）的定價，即除輔助服務外電能交易的“最后一公里”的價值。
電力市場改革的
核心是“改人”
電力市場屬于技術特性非常強的市場，經(jīng)濟問題和技術問題緊密關聯(lián)，因此電力市場改革可謂世界上最復雜的市場改革。但是，從傳統(tǒng)的垂直一體化的電力工業(yè)向自由競爭的電力市場轉(zhuǎn)型的過程，卻主要是生產(chǎn)關系的變革，也就是“改人”的過程。純粹從電力資源優(yōu)化配置的角度講，發(fā)、輸、配、售垂直一體化的傳統(tǒng)工業(yè)模式是最好的，對于電能商品這種創(chuàng)新性并不十分強的商品市場，這種計劃管理模式仍有相當大的優(yōu)勢，世界上許多國家和地區(qū)的電力工業(yè)至今仍然保持垂直一體化模式。但是計劃管理模式卻存在許多弊端，例如：政企不分，企業(yè)缺乏應有的自主權；形成企業(yè)吃國家“大鍋飯”、職工吃企業(yè)“大鍋飯”的局面，嚴重壓抑了企業(yè)和職工的積極性、主動性、創(chuàng)造性；缺乏競爭壓力，企業(yè)官僚化，人浮于事，效率低下，腐敗嚴重等。而市場化改革正是要通過競爭機制的引入，來降低成本，提高效率，改善服務，其核心是人和企業(yè)組織的變化。
因此，我國的電力市場改革應將重點立足于“改人”，而非一開始就建立技術十分復雜的交易品種。
從“改人”的角度，當前各省的中長期電量交易機制簡單易行，技術支持系統(tǒng)建設不復雜，容易盡快著手實施。雖然對于這種大宗電量交易，利益關系調(diào)整并不小，當從已開展的省份來看，實際效果十分明顯。在用戶用電價格降低的同時，服務得到了改善，因此社會參與熱情高漲。發(fā)電主體從以往向電網(wǎng)被動售電轉(zhuǎn)向主動尋找電力客戶，并提供增值服務。電網(wǎng)企業(yè)明顯感到競爭壓力，也正在努力改善服務。
但是，中長期電量交易的缺陷也是十分明顯的。由于發(fā)用功率曲線完全解耦，沒有反映電能商品的物理特征，同時也沒有反映峰谷不同時段電能商品的不同價值，交易量增大后，將給運行調(diào)度帶來諸多困難。因此，后續(xù)改革應重點考慮帶功率曲線的中長期交易。另一方面，即便是對于最簡單的中長期電量交易，目前各省能持續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的交易機制也非常罕見，而這些問題并非倉促推行現(xiàn)貨交易所能解決的。此外，在“改人”的過程中，電力市場相關的信用體系、監(jiān)管體系、金融市場和法律法規(guī)等也亟待完善。
降價并非評價電力市場
好壞的依據(jù)
電力電量平衡是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行的中心問題，又包括電力（power，或功率）平衡和電量（energy，或能量）平衡。無論對于計劃管理方式或市場競爭方式，這個中心問題并無任何變化。
電力平衡條件即規(guī)劃期內(nèi)每年新建機組的總?cè)萘繎笥谠撘?guī)劃年最大預測負荷與容量備用之和扣除系統(tǒng)內(nèi)原有發(fā)電廠容量，而電量平衡條件即規(guī)劃期內(nèi)系統(tǒng)每年需要新建發(fā)電廠所補充的發(fā)電量應等于系統(tǒng)在該規(guī)劃年的總需求電量扣除系統(tǒng)內(nèi)原有發(fā)電廠在該年的發(fā)電量。
在電力系統(tǒng)短期運行中，保持電力（功率）實時平衡是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基本條件，為應對負荷和電源的不確定性，還應保留一定的旋轉(zhuǎn)和非旋轉(zhuǎn)備用。在分時調(diào)度模型中，如調(diào)度期間所有時段電力平衡，則電量必定平衡。目前現(xiàn)有的電力市場理論對電力平衡與電量平衡問題沒有作明確區(qū)分，帶來許多問題。
在實際電力系統(tǒng)調(diào)度中，電力電量平衡是按照以下方式來實現(xiàn)的：每年初由政府電力管理部門制定年度發(fā)用電（量）計劃和年分月發(fā)用電（量）計劃；然后逐月由電力調(diào)度中心滾動修改月度發(fā)電（量）計劃，并初步形成月分日發(fā)電（量）計劃；到生產(chǎn)運行日的前一天，電力調(diào)度中心需要根據(jù)次日負荷預測曲線、電源和電網(wǎng)運行和檢修狀況、電網(wǎng)和電源的運行約束等，制定次日各發(fā)電機組的開停機計劃（也稱為機組組合）和出力曲線、調(diào)頻和備用以及無功電壓調(diào)整等輔助服務安排，即日發(fā)電計劃和輔助服務計劃，電力供應緊張時，還要對用戶側(cè)制定有序供電計劃；最后在生產(chǎn)運行日內(nèi)，調(diào)度中心的調(diào)度員還要根據(jù)電網(wǎng)實時平衡和安全穩(wěn)定運行的需要，對發(fā)電機組進行再調(diào)度，調(diào)整一些機組在部分時段的出力，甚至啟停機。發(fā)電機組的自動發(fā)電控制系統(tǒng)（AGC）也會根據(jù)系統(tǒng)頻率的偏差自動調(diào)整調(diào)頻機組的出力，以保障系統(tǒng)的動態(tài)實時電力平衡。
電力市場化改革并不改變上述電力電量平衡的基本問題，只是改變發(fā)用電計劃和調(diào)度計劃的形成方式，由傳統(tǒng)的政府、電網(wǎng)制訂改為市場主體自主報價，并通過市場交易出清規(guī)則形成。
長期以來，我國在電力系統(tǒng)調(diào)度方面積累了豐富的經(jīng)驗，確保了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，支撐了國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高。在市場化改革初期，并不適合對業(yè)已成熟的基本調(diào)度框架進行劇烈調(diào)整，需要改革的是電力調(diào)度的決策權而非執(zhí)行權，即將傳統(tǒng)的集中統(tǒng)一調(diào)度決策權還給市場，但調(diào)度計劃最后仍由電網(wǎng)調(diào)度中心依據(jù)調(diào)度規(guī)程執(zhí)行。
如圖1所示，市場機制下的電力電量平衡問題即用不同的（橫向的或縱向的）“能量塊”填充負荷曲線下的面積，因此也將形成內(nèi)涵不同的價格。電力現(xiàn)貨市場主要對應于綠色的縱向“能量塊”和少部分藍色的橫向“能量塊”的交易，進而形成分時的調(diào)峰價格，為燃氣輪機、抽水蓄能等調(diào)峰電源和需求側(cè)響應提供合理的經(jīng)濟激勵，亦即除輔助服務外的電力電量平衡漫長鏈條的“最后一公里”。
但這種價格并不適合于對所有的“能量塊”（特別是基荷“能量塊”）進行定價。以英國電力市場的NETA、BETTA模式為例，以中長期雙邊交易為主，形成物理交割的發(fā)用電計劃曲線，并提交給電網(wǎng)調(diào)度的平衡機制。平衡機制中的交易電量約占全網(wǎng)總用電量的2%，而包含日前交易的現(xiàn)貨市場交易電量比例不到30%。也就是說，在現(xiàn)貨交易前負荷曲線的形狀即已大致確定，現(xiàn)貨交易主要是對負荷曲線的形狀進行修正，并沒有采用現(xiàn)貨價格對所有電量進行定價。
我國電力市場機制設計的中心問題是：以符合國情的市場化交易手段解決電力電量平衡的問題，并還原電能商品的真實價值。降價并非評價電力市場好壞的依據(jù)，過度降價反而招致國有資產(chǎn)流失的嫌疑。
要實現(xiàn)物理（安全）
與經(jīng)濟（商業(yè)）的解耦
電力實時平衡屬于電力系統(tǒng)運行的硬性物理約束，并非僅由市場供需平衡所決定的軟性約束，需要通過自動控制（一、二、三次調(diào)頻控制軟硬件）裝置來實現(xiàn)，難以單純通過調(diào)度員的操作來保證。在電力市場環(huán)境下，維持電力實時平衡的機制，既包括物理反饋控制，也包括基于市場價格的市場主體經(jīng)濟行為反饋控制，因此如圖2所示，本文基于控制理論的統(tǒng)一框架以發(fā)電機組功率調(diào)節(jié)過程為例，對兩類反饋進行說明。
圖2中，物理反饋控制回路為純物理裝置的控制（可能包括必要的人工干預），通過比較發(fā)電機組實際發(fā)電功率與分配得的基準功率之間的偏差，產(chǎn)生控制信號作用于控制器，并控制發(fā)電機組功率，響應時間為秒級到分鐘級，響應精確、靈敏、迅速。經(jīng)濟行為反饋控制回路主要是市場價格調(diào)整機制根據(jù)發(fā)電機組實際發(fā)電功率及其他信息獲得價格調(diào)整信號，市場主體基于價格信號作出行為響應，并通過物理控制器調(diào)整發(fā)電機組功率，由于此類反饋控制包括人的經(jīng)濟行為，具有不精確、不靈敏、反應遲緩的特點。但在電力市場經(jīng)典理論中，兩類反饋控制長期被混為一談。
在分時調(diào)度的框架下，電力平衡的物理方程直接作為市場均衡的條件。F. C. Schweppe教授的實時電價理論與美國哥倫比亞大學W. Vickrey教授所提出的公用事業(yè)服務的響應定價（Responsive Pricing）殊途同歸，都旨在通過用戶對實時波動的電價的合理響應來優(yōu)化經(jīng)濟效率并引導供需（即實時電力）平衡。但不得不說，這種思路屬于經(jīng)濟學家們過于理想的期望，從上述2個控制回路的分析可以看出，僅通過市場主體的價格響應行為難以確保物理上的電力實時平衡。能對價格作出靈敏響應的電力用戶也十分有限，特別在實時電力市場中，電力負荷是基本是剛性的，所以是只有發(fā)電競爭的單邊市場。換言之，電力平衡所必須的“物理反饋控制”無法被市場機制下基于價格的“人的行為反饋”所替代。
因此筆者認為，電力實時平衡的物理條件并不適合作為電力市場的供需平衡條件（物理的問題應由物理的手段解決），在電力市場設計中，應合理界定市場機制的作用范圍，實現(xiàn)物理（安全）與經(jīng)濟（商業(yè)）的解耦，并明確區(qū)分電力平衡和電量平衡問題。
須高度重視現(xiàn)貨交易
對系統(tǒng)安全的影響
與中長期電量交易不同，電力現(xiàn)貨交易中SCUC（安全約束機組組合）和SCED（安全約束經(jīng)濟調(diào)度）所計算出的調(diào)度（交易）計劃（主要包括開停機計劃和機組出力等）是要實際執(zhí)行的，必將給電力系統(tǒng)運行方式帶來重大變化。
2006年4月26至28日，華東區(qū)域電力市場進行了為期三天的日前市場調(diào)電試運行，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度運行的難度顯著增加，主要表現(xiàn)為：
1）全電量競價的市場模式加大了安全校核的難度和頻度。
華東區(qū)域電力市場采用日前全電量競價、差約合約結(jié)算的方式，事實上競價電量比例是100%，產(chǎn)生了各種意想不到的潮流運行方式，加大了安全校核的難度和頻度，不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
2）電網(wǎng)運行方式變化頻繁造成調(diào)度守口子困難。
由于華東區(qū)域電力市場采用統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一出清、全電量競價的模式，全網(wǎng)的負荷變化由系統(tǒng)內(nèi)機組統(tǒng)一承擔，同時由于日前市場的競價結(jié)果出現(xiàn)了前所未有的運行方式，潮流缺乏規(guī)律性，使得各省聯(lián)絡線計劃變化劇烈、頻繁，且不可預測，極大地增加了各?。ㄊ校┦乜谧拥碾y度。
3）部分機組的競價結(jié)果不滿足最低技術出力的要求。
在日前市場全電量競價的模式下，發(fā)電企業(yè)若報價策略不當，合同電量也可能無法全部中標，甚至出現(xiàn)部分時段的中標電量低于機組最小技術出力而造成機組非計劃啟停，這種由競價所產(chǎn)生的大機組頻繁啟停不利于機組的安全運行。
雖然華東區(qū)域電力市場日前調(diào)電試運行的時間只有三天，但所暴露出的問題卻有相當?shù)拇硇?，國外也出現(xiàn)過多起與電力市場交易關系密切的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定事故。電力現(xiàn)貨交易對電力系統(tǒng)安全運行的影響不可忽視。
應避免電力
中長期交易的金融化
由于負荷需求的剛性和不確定性、發(fā)電商的博弈行為、新能源發(fā)電機組出力的不確定性等原因，以電力實時平衡模型（即潮流方程）為基礎計算出的現(xiàn)貨價格變化劇烈，給市場主體帶來巨大的財務風險，因此金融交易（特別是差價合約）從一開始就與電力現(xiàn)貨交易相伴而生，迄今澳大利亞國家電力市場和美國、加拿大部分地區(qū)電力市場依然采用“全電量現(xiàn)貨+差價合約”的市場模式。此外，批發(fā)市場采用頻繁波動的實時（分時）定價，也非普通電力用戶所能應對的，需要售電公司將批發(fā)價格轉(zhuǎn)化為用戶容易接受的售電套餐，這個價格轉(zhuǎn)換過程主要是財務和金融操作（即賺價差）。例如，德州公用事業(yè)委員會（PUCT）維護的售電平臺“淘電網(wǎng)”（www.powertochoose.org），居民只要輸入自己的住址郵編，就可以查詢到由多個售電公司提供的按月計算的售電套餐（plan）。金融交易的引入是管理財務風險，無法在物理上保證電力的持續(xù)穩(wěn)定供應，卻可能導致電力市場金融化，成為投機家套利的樂土。
當前一種錯誤觀點是將電能中長期交易與日前、日內(nèi)、實時交易理解為遠期（期貨）與現(xiàn)貨的財務（金融）關系，沒有認識到通過電能中長期交易、讓供需方盡可能早地制訂發(fā)用電計劃（含負荷曲線）對電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要作用。雖然國外電力市場常采用金融合約鎖定遠期的電量和電價，但這僅僅是一種財務結(jié)算關系，其背后的實物商品仍然是現(xiàn)貨市場中分時交易的縱向“能量塊”，沒有從物理上解決電能生產(chǎn)和消費的時間連續(xù)性問題。如前所述，在日前、日內(nèi)、實時市場上通過全電量集中競價形成調(diào)度計劃和市場價格的市場機制，將徹底改變電力系統(tǒng)多年來形成的安全經(jīng)濟調(diào)度習慣和模式，給市場交易和電力系統(tǒng)運行帶來極大隱患。
總而言之，電力現(xiàn)貨交易是除輔助服務外電能交易和電力電量平衡鏈條的“最后一公里”，是電力市場體系初步完善的標志，也是難度和風險都很大的改革任務。在現(xiàn)貨市場方案實施前，應在理論和技術上做好充分準備，從理論上充分分析論證，做好仿真實驗研究，開發(fā)和完善技術支持系統(tǒng)（包括計量系統(tǒng)），不打無準備之仗，方能保證現(xiàn)貨交易的順利推進。
（作者系華南理工大學電力經(jīng)濟與電力市場研究所所長）
