潘禺：意义重大！中国电力体系的壮阔蓝图，正在逐步清晰

【文/观察者网专栏作者 潘禺】

近来，全面深化改革，建设“全国统一大市场”的呼声日隆。党的二十届三中全会公报中就提出，“要构建全国统一大市场，完善市场经济基础制度。”全国统一电力市场体系的建设就是其中重要一环。

在我国大力发展风能和太阳能等新能源的同时，省际能源贸易依然不足。从历史上看，我国的大多数电厂都会与省级公用事业公司签订长期合同，而这些电力公司目前占交易的79%左右。目前，只有20%的电力交易发生在各省之间，这表明整合国家市场存在重大机遇。

扩大省际连接有助于在更长距离内平衡供需，使电网更具弹性和效率。这需要对电网基础设施进行大规模扩展，以管理增加的负载，并确保可靠的能源分配和电网稳定性。也需要通过特高压为代表的一系列技术突破，更有效解决从西北地区到东部较发达沿海省份的低损耗远距离输电。

国家能源局原局长张国宝曾说：“全世界上没有哪两个国家的电力体制管理模式是一模一样的。”我国的电力装机容量，从20年前的380吉瓦，飞跃到今天的超过2500吉瓦，对经济的贡献不可估量，这是历次体制改革引入竞争机制的结果。

国内历史上经历了三轮电力体制改革，市场逐步替代计划成为电力资源配置的主要手段。当前，我国提出建立以新能源为主体的新型电力体系，加快建设全国统一电力市场。

由于新能源高波动的出力特性，需要一种不同于传统的交易体系：现货市场。

美国和欧洲都已建成区域性的电力现货市场。美国有德州的电力可靠性委员会（ERCOT）和加州独立系统运营商（CAISO）。在欧洲，北欧电力市场（Nord Pool）和德国电力市场，不仅在国内运作，还实现了跨国电力交易，推动了欧洲电力市场的一体化和可再生能源的消纳。

而随着今年6月，山东等三个省份电力现货市场的陆续正式运行，一个中国版本的全国统一电力市场体系蓝图，正在逐步清晰。

1. “没有现货，就没有市场”

电力领域流传着一句话：“没有现货，就没有市场”。这句话反映了电力市场的一个基本原则和现实挑战。

电力现货市场是什么意思呢？本质上是恢复电力作为商品的属性。

我们去菜市场买菜，价格会根据当天的供需情况波动。同样，在电力市场中，也存在一个类似的“菜市场”——电力现货市场。这个市场允许电力像普通商品一样，根据实时的供需关系来定价和交易。

如果按时间划分，通常将日以上的交易称为电力中长期交易，将日前及日以内的交易称为电力现货交易。传统的电力市场中，大部分以年度固定价格进行交易，这通常无法准确反映电力系统的实际供需。

“没有现货，就没有市场”可以这样来理解：

现货市场是电力市场交易的基础，通过实时定价和交易机制，它能反映电力供需的瞬时变化。这种机制能够确保市场价格的透明性和准确性，从而使得电力资源能够得到最有效的配置。

电力像水一样，要流向需要它的地方。现货市场提供了即时的价格信号，这对于市场参与者（包括发电企业、售电公司、用电客户等）做出生产、销售和消费决策至关重要。这些价格信号能够引导资源流向最需要的地方，促进电力系统的高效运行和优化。“价格发现”功能对经营者非常重要，如果现货市场早点建成，2021年煤电企业巨亏的局面，能够在一定程度上得以避免。

电力现货市场所提供的即时的交易数据，又是帮助市场参与者进行风险评估与管理的基础。衍生出来的电力期货市场和其他金融工具，要建立在现货市场基础之上，没有现货市场，这些金融工具将无法有效运作。对监管机构来说，监控市场运行，防止市场操纵和其他不正当行为，现货市场的交易数据同样是基础。

在中国的电力市场改革过程中，现货市场的建设被视为关键步骤。全国首批有八个电力现货市场建设试点省份，来探索和验证现货市场机制在电力交易中的可行性和效果。

目前看，电力现货市场试点的“转正”在提速。去年年末，山西和广东电力现货市场先后转正。今年6月17日，山东宣布电力现货市场转入正式运行。

山东是中国光伏第一大省。截至2023年年底，山东电网风电与光伏装机容量突破8000万千瓦，达8228.8万千瓦，装机规模位居省级电网第一。

山东的转正意味深长。“没有现货，就没有市场”还有后半句，叫“没有市场，就难以风光”，指的就是风电、光电这些可再生能源。

从装机量看，中国光伏装机规模占比全球超过50%，新能源高速发展的同时，也带来了冲击，对新旧电力系统的适应性提出挑战。目前的市场体系，多针对化石能源机组为主导的电力系统，大规模新能源接入的市场体系还在摸索中，尚不成熟。

为什么新能源的大规模接入会带来冲击呢？理解这一点之前，要先理解新能源发电的特点。

2. “鸭子曲线”与新能源入市

新能源发电的一大特点是间歇性和不稳定性。

风能发电依赖于风速的变化，太阳能发电依赖于阳光的强度，这都是会快速变化的。间歇性和不稳定性使得电网需要频繁进行调度和调整，以确保供需平衡。所以要大力发展电池储能等技术，将多余的电能存储起来，在需求高峰时释放，平滑发电量波动。

鸭子曲线，形象描述了在有大量太阳能接入电网的情况下，电力负荷曲线的一种特征形态。白天光伏发电量大，传统电力需求减少，导致净负荷降低；傍晚光伏发电减少，需求快速上升，负荷曲线形如鸭子的轮廓。

过去，新能源不仅不稳定，成本还高，出现了弃风、弃光等问题。为此，国家一直采取政策保护，新能源不是在市场里游泳，而是生活在计划经济的“温室”里。最典型的政策，就是全额保障性消纳政策。

这条政策要求，电网公司必须无条件接收所有合格的可再生能源电力，确保新能源发电项目的电量能够顺利并网，不受市场需求波动的影响。而且，新能源发电具有优先上网的权利，即在同等条件下，新能源电力优先于传统化石燃料电力进行上网交易。

更厉害的是，政府还会制定保障性收购电价，电网公司需以固定价格收购新能源电力，保障发电企业的收益。至于政府提供的各种补贴和激励措施，比如初始投资补贴、税收优惠、贷款利率补贴等，更不在话下。

在这么好的政策呵护下，弃风、弃光的现象自然得到有效遏制，中国的相关产业蓬勃发展，装机容量稳居全球第一。

但这当然也有很大的付出。不考虑政策补贴的成本，算一下，如果要把风能、太阳能等可再生能源成功并入电网系统，并加以利用，还会产生哪些费用？

新能源发电成本虽然逐年降低，但需要额外的调度和备用容量来保证电网的稳定性和可靠性，这是电网的运营成本。

前面说了新能源发电的间歇性，电网需要建设和维护大量的储能系统，如电池储能系统、抽水蓄能等，在电力过剩时储存电能，在需求高峰时释放电能，这需要建设成本。

新能源的波动性要求电网运营商进行更频繁和复杂的调度，还需要提供诸如调频调压、备用电力等辅助服务。必要时，还需要对现有的输配电网络进行扩展和升级，建设新的输电线路和变电站。这又是一系列的调度管理、辅助升级的成本。

这种“计划经济”式的新能源消纳，不可能永远持续下去。更重要的原因还不是这些成本，而是前面说的，市场能够更有效配置资源。靠行政干预让新能源优先上网，比如到了中午火电就要给光伏让路，这肯定远不如建成现货市场，让价格来指挥与引导。

新能源必然要入市，而接入市场化机制，也会带来许多挑战，就比如说这个消纳成本，如何通过市场机制进行合理分担，就是一个问题。

3. 负电价的挑战

负电价也是一个这样的挑战。电价，作为一种商品的价格，为什么会变成负的呢？

前面说了两头高、中间低的形似“鸭子”的曲线，随着光伏发电规模进一步提升，净负荷曲线将演变成中间极低的“峡谷曲线”。

在风力发电和太阳能发电高峰期，由于这两种能源的发电成本接近于零，大量的可再生能源电力涌入电网，导致供过于求。如果此时电力需求较低（如夜间或者假期），电网中的电力供需失衡，电价会迅速下降，有时甚至降为负值。这是因为，发电厂为了避免停机成本（如启动和关闭的成本）或者为了获得政府补贴，可能愿意支付费用让电网接受他们的电力，从而出现负电价。

负电价是一种正常现象，甚至能起到调节作用，激励用户在电力过剩时增加用电量，如开启储能设备充电，或进行电动汽车充电等，从而平衡电网负荷。很大程度上，这鼓励发展了储能、需求侧管理及智能电网等新技术。

德国是电力现货市场的标杆。在欧洲电力交易所参与交易的欧洲国家中，德国最先实行日内提前15分钟合同/竞价，以及日内提前30分钟合同的国家。2018年德国近一半输送的电力通过市场交易达成，其中可再生能源交易量占可再生能源发电总量的三分之二。2020年，德国风、光发电量占比提升至51%，高波动性的可再生能源已经成为德国发电侧的主要出力。

德国的电力市场曾多次出现负电价，特别是在风力和太阳能发电高峰期，2020年，德国全年负电价时长达到了298小时的高峰。在美国加州，鸭子曲线也现象明显，负电价也时有发生。

当然，这种市场电价大幅波动，肯定会影响到新能源的收益。负电价是山东电力现货市场的“常客”。

2019年12月11日，山东电力现货日前市场出现-40元/兆瓦时的出清价格，这是国内首次出现负电价。此后，山东频繁出现负电价。

2023年3月13日，山东发改委印发限价通知，对现货市场电能量出清设置价格上限（1.5元/千瓦）和下限（-0.1元/千瓦时），负电价成为规则允许的市场现象。

2023年“五一”假期期间，由于风光发电量大增，煤电机组低容量运行，电力供应整体大超用电负荷，山东出现连续22小时长时间的“负电价”，刷新了国内电力现货市场的纪录。期间，现货市场最低电价出现在2023年5月2日17时，为-85元/兆瓦时，相当于发电商要以一度电8.5分钱的价格付费发电。

据统计，2023年山东电力现货市场负电价出现频率已接近10%。

这背后，是山东光伏装机规模的冠绝全国，中午时段，山东光伏发电量自然巨大，负荷端用不了那么多电，电价就只能大幅走低。

要克服低电价的挑战，“全国统一大市场”的构想就能发挥作用了。通过新能源省间现货交易，利用不同地区负荷曲线的差别，包括跨时区特性，从更大时空层面平滑新能源发电曲线，跨省跨区平衡电力供需。

省间现货交易需求是居高的。2022年省间电力现货交易试运行期间，累计省间现货交易电量278亿千瓦时，单日最大成交电量达3.19亿千瓦时，省间电价于8月达高峰近2200元/兆瓦时，超过3倍年均价。

由于目前的格局依然是省级电力交易为主，这就需要打通更多跨省跨区交易壁垒，让更多市场主体参与进来，余缺互济。

4. 电力现货市场的“山东模式”

在电力现货市场的建设上，山西、广东、山东等各地都各自探索出了具有借鉴意义的模式。这里，简要对光伏大省的“山东模式”经验加以总结。

一是全电量出清和节点边际电价机制。山东电力现货市场采用全电量竞价方式，通过节点边际电价机制确定发电和用电的现货市场价格。这种方式能够更准确地反映不同时间和地点的电力供需关系，从而优化电力资源配置。

二是创新容量补偿机制。山东在全国率先建立了电力现货市场容量补偿机制，对发电机组的固定成本给予补偿，以保障发电企业的基本收益。最初，这一机制主要适用于煤电机组，后来扩展到新能源发电和储能电站等多种类型的发电设施。

由于单一的电能量市场难以补偿发电机组的固定成本，必然要建立容量成本回收机制以实现合理经济补偿。国外在实践中已形成三种典型的容量成本回收机制，分别为：稀缺定价机制、容量市场机制、容量补偿机制，其中，容量补偿机制，以行政手段制定容量补偿价格，最适配于我国电力市场发展现状。

三是多元市场主体参与。山东现货市场积极推动多元市场主体参与交易，包括新能源发电企业、独立储能电站等。这不仅提高了市场的灵活性和竞争性，也促进了新能源的消纳。

四是分时电价传导机制。为了有效传导现货市场的价格信号，山东建立了分时电价传导机制，通过调整分时电价的峰谷时段和浮动比例，引导用户在电力需求高峰时段减少用电，在低谷时段增加用电，从而平衡电网负荷。

五是先进的市场规则和出清算法。山东通过“边运行、边完善、边提高”的方式，持续优化现货市场的交易规则和核心出清算法。例如，引入了十点斜线式报价机制，使出清结果更加优化，保障系统的安全和稳定运行。

最后，就是对负电价采取的措施。面对负电价现象，山东通过市场化手段进行调节。例如，在电力供应过剩时，低价甚至负电价引导发电企业减少出力，用户增加用电，从而促进供需平衡。此举不仅提高了电网的稳定性，也有助于提高新能源的消纳比例。此外，为了减少低电价的影响，山东鼓励集中式新能源场站自愿选择中长期交易，报量报价参与现货市场。参与中长期交易的集中式新能源场站全电量参与现货市场，未参与中长期交易的集中式新能源场站按预测出力的10%参与现货市场出清。

从表现看，这些措施是行之有效的。自2018年启动建设以来，山东电力现货市场经历了多次模拟和结算试运行，并在2023年实现了正式商业运营。期间，市场经历了电煤价格波动、供需不稳和极端气候等多重考验，表现出良好的稳定性和适应性。通过现货市场的建设，山东有效提高了新能源的消纳能力。

山东电力现货市场的建设为全国电力市场的改革提供了宝贵的经验和模式。通过优化资源配置、提高新能源消纳能力、创新市场机制和政策支持，山东模式不仅提高了电力市场的运行效率，也为实现中国的碳中和目标做出了积极贡献。

5. 新能源市场中的差价合约、区块链等工具

建设好新能源现货市场，国际上并没有现成的完整、成熟模式可以照搬，道路要靠自己摸索，山东的探索就是一种尝试。

在这个过程中，各种创新的技术工具都会冒出来，只能在实践中加以甄别。这里就介绍一下，CFD这种金融衍生工具和区块链技术的应用。

差价合约（CFD）是一种金融衍生工具，允许交易者在不实际拥有标的资产的情况下，通过预测价格变动来获得收益。CFD交易具有杠杆效应，这意味着投资者只需支付一部分保证金即可进行大额交易，提高了资金使用效率。

从市场机制来说，CFD交易基于标的资产的价格波动，交易者可以通过买入或卖出合约来获利。由于CFD不涉及资产的实际交割，交易成本较低，且交易速度快，非常适合短期投资和套利交易。

差价合约机制可以为新能源项目提供更灵活的交易方式，特别是风能和太阳能等间歇性能源。鼓励新能源项目与用户开展直接交易，并通过签订长期购售电协议来稳定投资收益预期。

在山东等地的能源现货市场试点中，已经开始探索差价合约的应用，以提高市场效率和新能源的消纳率。通过现货市场和差价合约的结合，可以更好地应对新能源发电的波动性和不确定性 。

国家政策也支持差价合约的推广，以优化能源资源配置，提高市场竞争力。《促进新时代新能源高质量发展实施方案》明确提出，要通过市场化手段，包括差价合约，来推动新能源的发展。

区块链技术则大名鼎鼎，一直被用于去中心化交易平台和智能合约。

从原理上说，用好区块链技术，可以构建去中心化的能源交易平台，使能源生产者和消费者可以直接进行点对点的交易，减少中间环节和成本，提高市场效率。智能合约则可以自动执行能源交易，确保交易的透明性和可靠性。例如，当某个条件满足时（如能源价格达到某一水平），智能合约可以自动完成能源交易，减少人为干预和潜在的欺诈行为。

目前，区块链技术可以支持小规模可再生能源的交易，国外已经有不少案例。

澳大利亚的Power Ledger是一个基于区块链的能源交易平台，允许用户在本地电网中买卖可再生能源。它使用区块链技术记录和追踪能源的生产和消费，确保交易的透明和可信。

美国的Tansactive Grid项目，在2016年4月由美国新创能源公司LO3与区块链技术研发商Consensys共同开发，是世界上最早基于区块链技术研发的项目。这个项目使得社区居民用户之间实现点对点电力交易，允许用户通过智能电表实时获得发、用电量等相关数据，并通过区块链向他人购买或销售电力能源。

欧盟的Scanergy项目，实现了生产者将电力能源向配电网中输入、售出绿色电能时，配电网运营商会进行确认，确认成功后智能合约将会生成相应的虚拟代币，并将代币提供给绿色电能生产方。

在中国工程院院刊《中国工程科学》上发表的《高比例新能源并网与运行发展研究》一文提到：

为适应分布式新能源、需求侧资源、虚拟电厂、电动汽车等新兴主体的发展，基于区块链技术的个体对个体（P2P）交易等新型电力交易模式开始涌现，零售市场初步形成，电力交易灵活性将进一步提升。

该文还这样展望了中国电力市场的中期（2030年）趋势：

综合各研究机构预测结果，2030年全国新能源装机容量约为1.2×109~1.6×109 kW，装机占比约为30%~40%，新能源发电量占比约为17%~25%；新能源逐步成为装机主体，在西北、东北、河北、山西、山东、江苏等地优先形成高比例并网格局。

在电力市场方面，市场环境逐渐成熟，省内中长期交易机制基本完善，现货交易逐渐扩展到全国范围。新能源补贴全面取消，与化石能源电力共同参与现货市场，以绿色电力交易等市场化手段发现并传导绿色环境价值。

随着中国能源现货交易向全国范围扩展，电力交易更加灵活，零售市场逐步形成，对区块链这样的技术来说，将是一个有吸引力的创业机遇。

6. 结语

全国统一电力市场体系的建设，将是一个庞大而又复杂的系统工程，涉及面广、工作量大、利益调整多。

电力从业者刘连奇给过这样一个比喻：

“如果把市场比作水池，通过调整水池的液面高度来实现资源的流动，那么建立全国统一电力市场体系并不是将所有的水池挖成一个大的水池，而是通过在水池之间铺设管道，在各水池液面高度（价格）的压差下，通过水的自然流动来实现对各水池液面的调整，等同于资源的更大范围内的优化配置。”

这里，液面高度是指市场价格，管道是指输电通道，水能够根据“液面差”在管道中流动，则对应着电力潮流是否能根据价格差在通道中流动。显然，“液面差”越大的地方，就说明对通道的需求度越高。

而在这三个关键环节中，目前都存在着限制和障碍需要破除，承担价格发现重要意义的电力现货市场建设，也在试点省份进入了深水区。

如果以1985年国家出台鼓励电力投资主体多样化的方案，打破单一电价模式作为起点，截至2021年10月，国家发改委发布《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》，开启本轮电改，全面进入“管住中间，放开两头”的时代。中国电力体制改革已经走过了很长的道路，市场化的艰难与复杂可想而知。

建立新型电力体系及全国统一电力市场，则是最新的改革愿景，也是一个中国版本的壮阔蓝图。

与实现双碳目标绑定的新型电力系统，将时间表同2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标牢牢对照。2023年6月，国家能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》，制定“三步走”发展路径——加速转型期（当前至2030年）、总体形成期（2030-2045年）、巩固完善期（2045 年-2060 年）。

作为电力市场交易的基础，现货市场的改革、试点与建设，需要放到这样一个壮阔的改革蓝图中，其意义才能被更充分理解。

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