中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月23日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十五屆儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡(jiǎn)稱“CIES2025”）在杭州國(guó)際博覽中心召開。
CIES大會(huì)以以“綠色、數(shù)智、融合、創(chuàng)新”為主題，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場(chǎng)、國(guó)際市場(chǎng)、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和規(guī)?；こ虘?yīng)用。
在3月25日上午進(jìn)行的電力輔助服務(wù)、現(xiàn)貨交易及容量市場(chǎng)專場(chǎng)中，上海交通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授何光宇做了題為《電力互替品市場(chǎng)：是什么？為什么？怎么樣？》的主題報(bào)告演講。
一、電力互替品市場(chǎng)：為什么？
為什么需要？從第一性的原理出發(fā)，重新思考整個(gè)電力市場(chǎng)的設(shè)計(jì)。
原因1：他山之石
世界各國(guó)現(xiàn)行電力市場(chǎng)機(jī)制，均以節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)理論為基礎(chǔ)。如果我們能從新的角度對(duì)電力市場(chǎng)進(jìn)行研究，或許可以起到“他山之石”的作用。
原因2：適應(yīng)新能源、儲(chǔ)能、虛擬電廠等新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展要求
新型電力系統(tǒng)的組成與運(yùn)行形態(tài)都變了，我們能不能從第一性原理出發(fā)，重新思考電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的根本原理？所以這里面想?yún)R報(bào)的是什么？我們說現(xiàn)在參加儲(chǔ)能這么難，原因在哪里？實(shí)際上我們認(rèn)為目前比較難的有兩個(gè)原因：一個(gè)是什么叫調(diào)節(jié)能力，第二調(diào)節(jié)價(jià)值到底怎么體現(xiàn)，可能沒有得到一個(gè)根本性的回答。
鏡頭拉回40年前，我們先回顧一下。
（一）四十年前，Schwoppe等提出了節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)理論
這個(gè)理論構(gòu)成了現(xiàn)行電力市場(chǎng)特別是現(xiàn)貨市場(chǎng)的理論基礎(chǔ)，一直沿用到現(xiàn)在。但是提出理論的時(shí)候，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的風(fēng)力發(fā)電剛剛起步，而光伏發(fā)電還處于一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的階段，沒有這些東西。這一基礎(chǔ)理論，是在電力系統(tǒng)幾乎沒有新能源發(fā)電的背景下提出來的。
（二）四十年后，電力系統(tǒng)運(yùn)行形態(tài)已經(jīng)發(fā)生重大變化
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是以火電為主、水電為輔，新能源比例極低。特點(diǎn)是邊際價(jià)格高，但是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)資源極為豐富。
新型電力系統(tǒng)，現(xiàn)在的新能源比例大幅提升，儲(chǔ)能、虛擬電廠的大量涌現(xiàn)。所以反過來，我們會(huì)看到一個(gè)特點(diǎn)：電能邊際價(jià)格可能會(huì)比較低了，但是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)資源變得匱乏。
我們提了一個(gè)問題，節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)理論能不能適應(yīng)運(yùn)行形態(tài)這一重大的變化？
（三）從實(shí)踐看，市場(chǎng)機(jī)制難以適應(yīng)新型電力系統(tǒng)發(fā)展要求
這里面有專家提到目前電力現(xiàn)貨市場(chǎng)可能存在“價(jià)格信號(hào)消失”的現(xiàn)象，各類問題凸顯?！皟r(jià)格信號(hào)消失”就是講如果邊際價(jià)格由新能源決定，那么新能源發(fā)電的邊際成本很低了，它的近零邊際成本會(huì)導(dǎo)致價(jià)格信號(hào)消失，價(jià)格調(diào)節(jié)作用就不復(fù)存在了。反過來，如果邊際價(jià)格由昂貴的靈活性資源決定，那么新能源就會(huì)“搭便車”，它跟靈活性資源的服務(wù)差異性又沒有體現(xiàn)。
所以這個(gè)反映于實(shí)際，我們就會(huì)看到歐洲、美洲甚至包括我國(guó)一些省份，一會(huì)兒是負(fù)電價(jià)、一會(huì)兒是高電價(jià)，這種現(xiàn)象頻發(fā)、價(jià)格波動(dòng)特別大。在這個(gè)背景下，傳統(tǒng)能源，對(duì)于中標(biāo)的不確定性和極低出清價(jià)格可能不滿意；新能源，如果基于邊際成本出清，就導(dǎo)致大發(fā)的時(shí)候電價(jià)很低，又難以在高價(jià)時(shí)段獲利，收益存在下行風(fēng)險(xiǎn)；新型市場(chǎng)主體，例如儲(chǔ)能、虛擬電廠，如何入市困難重重，即使入市也難以獲取穩(wěn)定收益。在目前市場(chǎng)機(jī)制下，似乎大家都有點(diǎn)不滿意。電價(jià)波動(dòng)大，用戶不滿意，當(dāng)然我們現(xiàn)在還沒有完全傳導(dǎo)過來負(fù)電價(jià)、極高電價(jià)；傳統(tǒng)能源不滿意，新能源也不滿意，新興市場(chǎng)主體很難入市，估計(jì)也不會(huì)滿意。到底哪里出了問題呢？
（四）市場(chǎng)設(shè)計(jì)亟待創(chuàng)新
國(guó)家能源局在2023天6月發(fā)布了《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，指出了適應(yīng)新能源低邊際成本、高系統(tǒng)成本、大規(guī)模高比例發(fā)展的市場(chǎng)設(shè)計(jì)亟待創(chuàng)新。雖然現(xiàn)行電力市場(chǎng)機(jī)制不適應(yīng)新型電力系統(tǒng)已經(jīng)廣為人知，但為什么要?jiǎng)幼髂敲创螅釛壃F(xiàn)行機(jī)制，從頭開始設(shè)計(jì)呢？這個(gè)問題比較大膽，我斗膽回答一下。
（五）為什么需要舍棄現(xiàn)行機(jī)制，從頭開始重新設(shè)計(jì)？
這里有兩個(gè)回答：
首先是簡(jiǎn)單回答，我們認(rèn)為現(xiàn)行電力現(xiàn)貨市場(chǎng)有一個(gè)基本假設(shè)。這個(gè)基本假設(shè)在新型電力系統(tǒng)下難以成立，所以需要從頭開始設(shè)計(jì)。
另外是“有些燒腦”的回答，現(xiàn)行電力現(xiàn)貨市場(chǎng)以割裂的眼光看待電力系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致它在新型電力系統(tǒng)下呈現(xiàn)種種不公平、不合理、不適應(yīng)的地方，所以需要從頭開始設(shè)計(jì)。
先看簡(jiǎn)單的回答。節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)理論是現(xiàn)行電力市場(chǎng)的核心與理論基礎(chǔ)。這個(gè)理論認(rèn)為電能在不同的時(shí)間、不同的地點(diǎn)，電能具有不同的價(jià)值。我們說電力現(xiàn)貨市場(chǎng)以15分鐘或者指定間隔為一個(gè)時(shí)段組織交易，我們通常稱之為“分時(shí)交易”。為了適應(yīng)新能源快速變化，現(xiàn)在還有一個(gè)趨勢(shì)是希望能做到越短越好，5分鐘、1分鐘繼續(xù)往下做。
我們認(rèn)為分時(shí)交易里面蘊(yùn)含一個(gè)“同質(zhì)性”的假設(shè)，也就是說同一時(shí)間、同一地點(diǎn)，不同主體提供的電能是同質(zhì)的，可以互替。也就是說我們進(jìn)行交易的基礎(chǔ)就在于它是相同的，我就可以交易，如果不是同一種商品，那我怎么交易呢。
在系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力富裕、時(shí)段間耦合較弱時(shí)，這一假設(shè)可以認(rèn)為是近似成立的。 這一假設(shè)在新型電力系統(tǒng)下其實(shí)是難以成立的。原因在于新型電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)資源比較匱乏，時(shí)段間的約束耦合還是顯著加強(qiáng)。所以我們說跨時(shí)段約束的存在，使得同一時(shí)段內(nèi)不同主體提供的電能不再可以互替。
我們舉一個(gè)很小的例子，比如說新型電力系統(tǒng)下需要消納新能源，火電機(jī)組承擔(dān)了更大調(diào)節(jié)責(zé)任。如果將火電機(jī)組在某個(gè)時(shí)段的電能用其他電源的電能進(jìn)行替代，就可能導(dǎo)致這個(gè)機(jī)組的爬坡約束不滿足。這就是我們俗稱的約束上、約束下等。也就是說，在這種情況下，不同時(shí)段間的電能其實(shí)是耦合在一起的。
所以我們認(rèn)為，如果你基本假設(shè)都不成立了，你可能需要從頭想你這個(gè)機(jī)制有沒有問題。
我們?cè)倏础坝行X”的回答，這個(gè)有些難度，需要深入思考下。原因是什么？我們認(rèn)為分時(shí)交易跟電力生產(chǎn)消費(fèi)固有的連續(xù)性是天然矛盾的。我們用電的話，我們開個(gè)會(huì)可能就開一上午，它會(huì)有連續(xù)性的存在。而分時(shí)交易反過來，以割裂的眼光來看待電力系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的問題。所以我們認(rèn)為電力生產(chǎn)消費(fèi)有著固有的連續(xù)性，需要以整體而非割裂的視角來看待這個(gè)問題。
如果我們以“割裂”但不是“整體”的視角看待電力系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，有什么不妥呢？
我們提了三個(gè)例子：第一，以“割裂”而非“整體”的視角看待電力系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，難以量化市場(chǎng)主體在不同時(shí)段間的調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)。我們前面講到儲(chǔ)能，我們說儲(chǔ)能最大的作用是調(diào)節(jié)，什么叫調(diào)節(jié)能力？有多大價(jià)值？我們認(rèn)為是缺乏明確回答的。比如我們下面的例子，發(fā)電商1、發(fā)電商2都做出了調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)，誰(shuí)做出了調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)、做出多大調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)？通常來看我們說發(fā)電商1跟負(fù)荷的形狀比較像，發(fā)電商2反其道而行之，應(yīng)該是發(fā)電商1做出了調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)。但我們說情況可能恰好相反，發(fā)電商1就是一風(fēng)電，它就這么發(fā)了，而發(fā)電商2是火電或者儲(chǔ)能，反過來做出了調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)。所以你僅憑這些圖形，其實(shí)你是看不出到底誰(shuí)在做靈活性貢獻(xiàn)。反過來，如果你連誰(shuí)做了貢獻(xiàn)都不知道，對(duì)于做出發(fā)電貢獻(xiàn)的發(fā)電商做出貢獻(xiàn)激勵(lì)就更無(wú)從談起。
第二，以“割裂”而非“整體”的視角，來看待電力系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，使得本應(yīng)由個(gè)體自行考慮的生產(chǎn)運(yùn)行約束，反過來由交易中心來進(jìn)行考慮，它呈現(xiàn)強(qiáng)外部性。比如我們問了一個(gè)問題，針對(duì)兩時(shí)段200、100的負(fù)荷，如果兩臺(tái)機(jī)組特性完全一樣，那么這兩臺(tái)機(jī)組的發(fā)電也就是完全一樣。我們現(xiàn)在假設(shè)機(jī)組2爬坡能力從80降到30，機(jī)組1、機(jī)組2的獲利會(huì)怎么變化？一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算，我們會(huì)知道這么做以后，機(jī)組2的調(diào)節(jié)能力下降以后，機(jī)組1和機(jī)組2從市場(chǎng)上獲利就更多了。本來它們都滿足約束的情況下，他倆的利潤(rùn)都是525。而當(dāng)機(jī)組2的調(diào)節(jié)能力下降，那么機(jī)組1、機(jī)組2可以從市場(chǎng)當(dāng)中獲利585、545。反之如果機(jī)組2想提高調(diào)節(jié)能力，他能力提高以后，其收益反過來就會(huì)從以前的585、545就變成525，呈現(xiàn)出激勵(lì)不相容的特性。這是最簡(jiǎn)單的例子，我們只有兩個(gè)機(jī)組、兩個(gè)時(shí)段，但是我們認(rèn)為，在現(xiàn)行市場(chǎng)下，這個(gè)最基本的問題都沒有辦法得到好的回答。
第三，以“割裂”而非“整體”的視角看待電力系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的問題，它會(huì)使得接納新興市場(chǎng)主體變得非常困難。新興市場(chǎng)主體的運(yùn)行特性在不斷演變，對(duì)它的認(rèn)識(shí)也需要一個(gè)過程，我前面也聽專家講現(xiàn)在儲(chǔ)能怎么分類、它的模型怎么建、虛擬電廠怎么建等等，為所有的新型主體都要制定所謂標(biāo)準(zhǔn)模型本身就很難。新型電力系統(tǒng)下，新興市場(chǎng)主體不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)一個(gè)主體，按現(xiàn)有的電力市場(chǎng)規(guī)則你就得給它搞一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型。搞了標(biāo)準(zhǔn)模型，你就得修訂市場(chǎng)規(guī)則，你就得去修訂出清辦法，電力市場(chǎng)規(guī)則很難穩(wěn)定。另外，即使你做得到，現(xiàn)在可能面向的不是上百臺(tái)火電機(jī)組，而是數(shù)萬(wàn)個(gè)、數(shù)十萬(wàn)個(gè)新興市場(chǎng)主體。該怎么出清，怎么保證信息對(duì)不對(duì)？所以我們說分時(shí)交易模型可能也會(huì)呈爆炸性增長(zhǎng)難以求解。如果一個(gè)機(jī)制很難接納不斷涌現(xiàn)的各種新型市場(chǎng)主體，我們能說這個(gè)機(jī)制是能夠適應(yīng)新型電力系統(tǒng)發(fā)展的嗎？
綜上，我們認(rèn)為要膽子大一點(diǎn)，要舍棄分時(shí)交易機(jī)制，從第一性原理出發(fā)，從頭思考電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的根本問題。
（六）如果舍棄分時(shí)交易，該如何進(jìn)行交易呢？
在時(shí)間維度上看，如果不“分時(shí)”，你就只能將“功率曲線”作為有機(jī)的整體來進(jìn)行交易了。我們說可能這意味著把西方的“分”，變成東方的“合”，用東方的“合”來代替西方的“分”。我們稱將功率曲線作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行交易的機(jī)制為整體交易機(jī)制。整體大于部分之和，功率曲線本身可以表征市場(chǎng)主體的能量貢獻(xiàn)，市場(chǎng)主體做出的調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)也蘊(yùn)含在其中了。不難看出，整體交易與電力生產(chǎn)消費(fèi)固有的連續(xù)性是天然匹配的。
（七）整體交易下，商品如何同質(zhì)互替？
我們說只有同質(zhì)互替，才有公平交易；只有公平交易，才有充分競(jìng)爭(zhēng)，才能實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)配置。
所以我們直接將功率曲線作為商品，并不足以保證同質(zhì)互替。功率曲線的整體，本質(zhì)上可以看做一個(gè)特殊的能量塊，這并不足以商品同質(zhì)互替。只有功率曲線具有相同的形狀，才能保證它是“同質(zhì)互替”的。據(jù)此，我們定義電力互替品與電力互替品市場(chǎng)，我們稱與市場(chǎng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)形狀相符的曲線為電力互替品，我們稱“基于整體交易理念、以電力互替品為商品構(gòu)建的市場(chǎng)機(jī)制”為電力互替品市場(chǎng)。這個(gè)市場(chǎng)會(huì)非常簡(jiǎn)單，待會(huì)兒我們會(huì)看到。
二、電力互替品市場(chǎng)：是什么？
我們下面會(huì)介紹這幾個(gè)東西：設(shè)計(jì)目標(biāo)、遵循理念、設(shè)計(jì)原則、體系結(jié)構(gòu)，給出加以示例，我們還會(huì)回答一個(gè)疑問“是不是足夠經(jīng)濟(jì)”。
（一）設(shè)計(jì)目標(biāo)
藍(lán)皮書講適應(yīng)新能源低邊際成本、高系統(tǒng)成本、大規(guī)模高比例發(fā)展的市場(chǎng)機(jī)制亟待創(chuàng)新。新型電力系統(tǒng)里面，新能源已經(jīng)具有低發(fā)電邊際成本了，因此電力互替品市場(chǎng)體系的主要目標(biāo)是促使新能源具有低系統(tǒng)成本。
我們這里提了一個(gè)大膽的假設(shè)。我說新型電力系統(tǒng)以新能源為主體，新能源已經(jīng)有低邊際成本了，它現(xiàn)在的特征是叫高系統(tǒng)成本。我們就問一個(gè)問題，我們說新能源憑什么要有高系統(tǒng)成本？憑什么要有高系統(tǒng)消納成本？如果你能做到讓新能源有低系統(tǒng)消納邊際成本，這個(gè)世界會(huì)變得怎么樣？我們認(rèn)為這個(gè)世界會(huì)很美好。你把這點(diǎn)做到了，意味著這個(gè)電價(jià)就大幅度降下來了。
所以我們說電力互替品市場(chǎng)短期目標(biāo)是提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，長(zhǎng)期建設(shè)目標(biāo)是讓系統(tǒng)調(diào)節(jié)邊際成本趨于零，當(dāng)然這個(gè)說得有點(diǎn)大，我們先讓它不斷地下降。
我們希望通過電力互替品市場(chǎng)建設(shè)，讓新能源不僅具有低發(fā)電邊際成本，還具有低系統(tǒng)消納成本。
（二）遵循理念
我們有三個(gè)理念：一是雙重價(jià)值理念。定義并量化電能的生產(chǎn)使用價(jià)值與電力電量平衡價(jià)值。首先是定義價(jià)值，因?yàn)槟阌猩唐罚唐繁澈髮?duì)應(yīng)著價(jià)值。這里面反映兩點(diǎn)：電能首先是普通商品，它就跟普通商品一樣有生產(chǎn)、使用價(jià)值。其次，他是特殊商品，特殊在哪？特殊在電能必須時(shí)刻保持平衡。它的使用者是誰(shuí)？我們認(rèn)為是整個(gè)系統(tǒng)，所以電能還具有電力電量平衡價(jià)值。
二是整體交易理念。我們把它作為一個(gè)整體進(jìn)行交易。
三是調(diào)節(jié)責(zé)任理念。我們做了一個(gè)比喻，這個(gè)就像包產(chǎn)到戶一樣，在現(xiàn)有的情況下，一個(gè)省級(jí)調(diào)度中心，只需調(diào)度上百臺(tái)機(jī)組。但以后會(huì)有上百萬(wàn)新興市場(chǎng)主體給你，真的調(diào)得過來嗎？我們希望能夠像78年的改革開放一樣，讓各個(gè)市場(chǎng)主體自行決定他們的生產(chǎn)方式，參與交易就可以了。
（三）設(shè)計(jì)原則
簡(jiǎn)單透明：讓商品盡可能少，對(duì)交易者要求盡可能少。實(shí)際上我們主要是兩個(gè)商品：一個(gè)叫替量，一個(gè)叫調(diào)量。什么叫調(diào)量？你可以認(rèn)為儲(chǔ)能發(fā)揮的作用就是調(diào)節(jié)能力，專門為儲(chǔ)能、虛擬電廠包括火電所有能夠發(fā)揮調(diào)節(jié)能力的主體準(zhǔn)備的一個(gè)市場(chǎng)。
充分競(jìng)爭(zhēng)：消費(fèi)者可以主動(dòng)優(yōu)化、誠(chéng)實(shí)報(bào)價(jià)。
公平交易：讓商品可互替，還原電力商品屬性。
連續(xù)平衡：圍繞平衡而設(shè)計(jì)，還原特殊商品屬性。
（四）體系結(jié)構(gòu)
我們稍微分了一下整個(gè)市場(chǎng)，有輔助服務(wù)市場(chǎng)，有電能量市場(chǎng)，包括中長(zhǎng)期能量市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)等。
（五）交易示例
它非常簡(jiǎn)單，發(fā)電商通過調(diào)節(jié)責(zé)任機(jī)制，轉(zhuǎn)化為電力互替品以后滿足需求，這就是新的電力互替品的交易過程。當(dāng)然我們這里有一個(gè)理念的變化，我們不會(huì)說一定要按照什么火電、水電、核電來分，我們就把它看作發(fā)電商。
比如我們這個(gè)電力互替品的市場(chǎng)現(xiàn)在要滿足的負(fù)荷需求是200、100，其形狀是2個(gè)單位和1個(gè)單位?，F(xiàn)在我們有兩個(gè)市場(chǎng)主體，市場(chǎng)主體1沒有能力滿足這個(gè)要求，市場(chǎng)主體2有能力滿足這個(gè)要求。在第二階段，市場(chǎng)主體2就會(huì)向市場(chǎng)主體1提供調(diào)節(jié)能力，第一個(gè)時(shí)段主體2上調(diào)40，第二個(gè)時(shí)段主體二下調(diào)40。提供完了以后，在階段3真正是長(zhǎng)這樣子。第四個(gè)階段，我們從調(diào)度中心看它們倆長(zhǎng)的都是標(biāo)準(zhǔn)形狀了。所以這個(gè)過程，調(diào)節(jié)能力真正得到了發(fā)揮，調(diào)節(jié)價(jià)值真正得到了體現(xiàn)，這里面我們不用發(fā)愁說電價(jià)怎么樣了，儲(chǔ)能沒有空間，不會(huì)！所有的主體把調(diào)節(jié)價(jià)值充分顯現(xiàn)出來。
（六）電力互替品市場(chǎng)，足夠經(jīng)濟(jì)嗎？
這個(gè)回答，我們是肯定的。
三、電力互替品市場(chǎng)：怎么樣？
我們認(rèn)為當(dāng)下可以做一些應(yīng)用了。我們可以先為所有的非現(xiàn)貨機(jī)組準(zhǔn)備一個(gè)市場(chǎng)，這樣，電力互替品市場(chǎng)就可以作為現(xiàn)行電力市場(chǎng)的有益補(bǔ)充。
我們跟浙大李祖毅教授有一些合作，如果你是學(xué)者、研究者想研究，不妨也可以從這些問題開始做。我們不說哪個(gè)機(jī)制好、哪個(gè)機(jī)制壞，我們不管白貓、黑狗，抓住老鼠的就是好貓，看大家能不能解決這些問題。
我的報(bào)告就到這里，謝謝大家！
