新型電力系統亟需與之匹配的電力現貨市場

2023年7月11日，相關會議表示核心精神是“要深化電力體制改革，加快構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能的新型電力系統，更好推動能源生產和消費革命，保障國家能源安全。”

電力體制改革體現了生產關系的變化要求，新型電力系統則反映了電力行業生產力的發展方向，能源生產與消費革命的提法明確了生產關系與生產力的變革力度。保障國家能源安全指明了最終的目標是要把“能源的飯碗端在自己手上”。

發展新能源是主線任務

強調：“要科學合理設計新型電力系統建設路徑，在新能源安全可靠替代的基礎上，有計劃分步驟逐步降低傳統能源比重。”新能源作為發展主線再次被明確，能源革命的中心任務就是實現新能源的大規模發展與消費。

清潔低碳的實現離不開新能源

2023年7月3日是地球上有記錄以來最熱的一天，這是來自美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的最新數據。國家氣候中心關于今年盛夏全國氣候趨勢的最新預測稱，華北、華中中部和南部、西南地區東北部等地可能出現階段性高溫過程。雖未進入盛夏，全國高溫已明顯具有“出現時間早、影響范圍廣、極端性顯著”等特征。世界氣象組織（WMO）預計今后全球大部分地區氣溫將進一步升高，可能在5年內出現創紀錄高溫。

能源活動是我國二氧化碳的主要排放源，接近總排放量的90%。為了應對不斷加劇的氣候變化，亟需在能源生產與消費過程中降低碳排放量。我國二氧化碳排放將力爭于2030年前達峰，努力爭取2060年前實現碳中和。2022年，風電、光伏發電量首次突破1萬億千瓦時，達到1.19萬億千瓦時、同比增長21%，占全社會用電量的13.8%，在未來很長一段時間內將保持高速增長態勢。

安全充裕的實現有賴于新能源

隨著“雙碳”目標的推進，終端電氣化水平持續提升，電動汽車大規模發展，預計2030、2060年，我國全社會用電量需求分別約為11萬億度、16萬億度。目前全國僅山西、陜西、內蒙古和新疆等少數省（區）的煤炭可開采儲量較大，火電大規模增加發電量難以為繼；天然氣發電更是受氣源制約，水電的開發隨著西南多個電站的投運，也已經達到相當高的水平；而核電受多種因素的影響，無法大規模發展。因此，滿足巨大的電量增長需求，保障國家的能源安全，近期的主要電量來源也只能是風電與太陽能發電。

按照規劃，非化石能源2030年占一次能源消費比重將達到25%左右，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上；到2050年，我國風電和光伏發電累計裝機將超過50億千瓦。

新能源高比例電力系統經濟運行面臨重大挑戰

風電與太陽能發電受天氣影響大，間歇性與波動性特征明顯，且可控性差，給新型電力系統的安全可靠運行帶來了巨大的挑戰。

新能源存在多周期發電波動

受季節變化影響，新能源發電存在明顯的月度不均衡。比如在華北地區，風力發電在2021年4、5、11、12月以及2022年3月發電較多，遠超其他月份；光伏發電在2021年4、5、6、7、8月比較多，不同月份的相對量變化也非常大。如果以發電偏少的月份作為參考建設新能源，那么發電多的月份就會形成棄風棄光；如果以發電偏多的月份作為發展參考，那么發電少的月份就存在缺電風險，需要通過其他手段來進行保供。

由于大風與光照經常受氣象過程的影響，在一次天氣過程前后，新能源發電存在明顯的變化。以山西2021年4月為例，風電發電量中旬是上旬的2倍、下旬是上旬的近3倍，跳動明顯；2021年10月，光伏下旬發電量也比上旬翻了一番。

受光照與風力變化影響，日內不同時刻的新能源發電波動更為明顯，這也是經常為大家所注意到的重點。在很多日子里，新能源發電高峰的幾個小時，可能會導致電力系統出現消納困難；而新能源不足的晚高峰或者晚間時段，則存在如何通過多種手段保障供電可靠性、避免限電發生的問題。

傳統手段難以經濟有效地應對供需波動

除了新能源之外，電動汽車用電負荷也存在較大的波動，受氣候變化因素影響，終端負荷與水力發電的分月、分日與分時波動也在進一步加強。可以預見，新型電力系統面臨的供需波動比傳統時期要大得多，如何經濟高效地平衡供需成為巨大挑戰。

利用儲能設施調節新能源月度之間的波動，一年之內只能實現兩充兩放，很明顯沒有經濟性。若通過儲能對新能源分日波動進行調節的話，根據天氣過程來看，每月充放電循環也就是3次左右，折算到全年不超過50次，不管是化學儲能還是抽水蓄能，均無法回本。另外，可能也根本無法提供如此多的儲能容量。

如果采用傳統手段包括調價、調度指令、調峰、拉閘限電等手段，能否解決問題呢？由于新能源發電的波動性與長中短期預測的難度，一是很難準確地調價，二是更難每月、每日去調價，因此價格與實際供需經常會打架，乃至進一步惡化供需。

在缺乏有效價格信號指引的情況下，即使調度工作做得再準，發用側的市場主體如果感受不到經濟上的刺激，或者像調峰市場一樣僅有少量補償，它們沒有動力積極主動參與調度調整，或者即使參與了反而會帶來損失，因此就更加難以為繼。而拉閘限電帶來的停電損失巨大，無法作為電力系統運行的常規調控手段。

電力現貨市場建設是電力體制改革的核心

要健全適應新型電力系統的體制機制，推動加強電力技術創新，市場機制創新，商業模式創新。市場機制創新的重點是建立以現貨為核心的交易體系，并以此為基礎發展新型商業模式。

現貨市場自動引導供需協同

相比在所有的路口都設置一個有人值守的交通指揮崗，現有的紅綠燈信號系統很明顯更加經濟、更加有效，所有城市交通得以井然有序。現貨市場也是類似于一種交通信號燈的機制，當新能源發電多的時候，現貨價格低，此時火電越發越虧，而用戶用電成本極低，乃至為0，因此火電會主動少發、用戶多用；當新能源發電少的時候，現貨價格高，有時超過1000元/兆瓦時，此時火電發電能獲得超額回報，而用戶用電成本極高，因此火電會主動多發、搶發，用戶會主動少用。

通過價格信號與新能源發電匹配，發用兩側，包含火電、自備電廠、部分水電廠與可調負荷，均可積極響應價格信號，以此實現發用兩側運行與新能源發電之間的高效協同。

借助現貨市場這個支點，在保障新型能源系統安全可靠運行的前提下，整個調度管理工作量將極大降低，只需要執行傳統的發電計劃與發電調度程序即可；另外，現貨市場也通過經濟聯系實現電網與發電、用戶之間的高效協同，在實現資源優化配置的同時，有效地保障了新能源消納與電力保供要求的落實。

現貨市場激發技術與模式創新

在現貨市場價格信號的引導下，發電側可以通過深調改造、配置儲能、優化運行等方面的探索創新，提供更多的發電側靈活性；隨著電力現貨市場的常態化運行，負荷側生產工藝改造與優化運行、綜合能源系統發展、分布式與自備電源投資，也將得到激發，負荷集成商與虛擬電廠等新的商業模式也會不斷出現，推動負荷側可調資源與發電側實現源荷互動。

總之，為了國家能源安全與應對氣候變化，需要建設新能源高占比的新型電力系統。但新能源、氣候變化、電動汽車等新型負荷的變化會引發復雜的供需不平衡問題；為了控制平衡管理成本，保障長中短期的電力供應與新能源消納，建立電力現貨市場成為必然。以現貨市場為基礎，多種新的商業模式將得到有效發展，從而更好地創新多種類型的能源管理與交易服務，實現電價向用戶側的傳導，激發更多的資源參與到電力平衡過程中來。
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