中國儲能網(wǎng)訊：3月23日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合500余家機構(gòu)共同支持的第十五屆儲能大會暨展覽會（簡稱“CIES2025”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會以以“綠色、數(shù)智、融合、創(chuàng)新”為主題，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機制、資本市場、國際市場、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日上午進行的電力輔助服務(wù)、現(xiàn)貨交易及容量市場專場中，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：是什么？為什么？怎么樣？》的主題報告演講。
一、電力互替品市場：為什么？
為什么需要？從第一性的原理出發(fā)，重新思考整個電力市場的設(shè)計。
原因1：他山之石
世界各國現(xiàn)行電力市場機制，均以節(jié)點邊際電價理論為基礎(chǔ)。如果我們能從新的角度對電力市場進行研究，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)，重新思考電力市場設(shè)計的根本原理？所以這里面想?yún)R報的是什么？我們說現(xiàn)在參加儲能這么難，原因在哪里？實際上我們認(rèn)為目前比較難的有兩個原因：一個是什么叫調(diào)節(jié)能力，第二調(diào)節(jié)價值到底怎么體現(xiàn)，可能沒有得到一個根本性的回答。
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)點邊際電價理論
這個理論構(gòu)成了現(xiàn)行電力市場特別是現(xiàn)貨市場的理論基礎(chǔ)，一直沿用到現(xiàn)在。但是提出理論的時候，歐美發(fā)達(dá)國家的風(fēng)力發(fā)電剛剛起步，而光伏發(fā)電還處于一個實驗室的階段，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。特點是邊際價格高，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，儲能、虛擬電廠的大量涌現(xiàn)。所以反過來，我們會看到一個特點：電能邊際價格可能會比較低了，但是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)資源變得匱乏。
我們提了一個問題，節(jié)點邊際電價理論能不能適應(yīng)運行形態(tài)這一重大的變化？
（三）從實踐看，市場機制難以適應(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)貨市場可能存在“價格信號消失”的現(xiàn)象，各類問題凸顯?！皟r格信號消失”就是講如果邊際價格由新能源決定，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導(dǎo)致價格信號消失，價格調(diào)節(jié)作用就不復(fù)存在了。反過來，如果邊際價格由昂貴的靈活性資源決定，那么新能源就會“搭便車”，它跟靈活性資源的服務(wù)差異性又沒有體現(xiàn)。
所以這個反映于實際，我們就會看到歐洲、美洲甚至包括我國一些省份，一會兒是負(fù)電價、一會兒是高電價，這種現(xiàn)象頻發(fā)、價格波動特別大。在這個背景下，傳統(tǒng)能源，對于中標(biāo)的不確定性和極低出清價格可能不滿意；新能源，如果基于邊際成本出清，就導(dǎo)致大發(fā)的時候電價很低，又難以在高價時段獲利，收益存在下行風(fēng)險；新型市場主體，例如儲能、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。在目前市場機制下，似乎大家都有點不滿意。電價波動大，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、極高電價；傳統(tǒng)能源不滿意，新能源也不滿意，新興市場主體很難入市，估計也不會滿意。到底哪里出了問題呢？
（四）市場設(shè)計亟待創(chuàng)新
國家能源局在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)展的市場設(shè)計亟待創(chuàng)新。雖然現(xiàn)行電力市場機制不適應(yīng)新型電力系統(tǒng)已經(jīng)廣為人知，但為什么要動作那么大，要舍棄現(xiàn)行機制，從頭開始設(shè)計呢？這個問題比較大膽，我斗膽回答一下。
（五）為什么需要舍棄現(xiàn)行機制，從頭開始重新設(shè)計？
這里有兩個回答：
首先是簡單回答，我們認(rèn)為現(xiàn)行電力現(xiàn)貨市場有一個基本假設(shè)。這個基本假設(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。
另外是“有些燒腦”的回答，現(xiàn)行電力現(xiàn)貨市場以割裂的眼光看待電力系統(tǒng)連續(xù)運行，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。
先看簡單的回答。節(jié)點邊際電價理論是現(xiàn)行電力市場的核心與理論基礎(chǔ)。這個理論認(rèn)為電能在不同的時間、不同的地點，電能具有不同的價值。我們說電力現(xiàn)貨市場以15分鐘或者指定間隔為一個時段組織交易，我們通常稱之為“分時交易”。為了適應(yīng)新能源快速變化，現(xiàn)在還有一個趨勢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)為分時交易里面蘊含一個“同質(zhì)性”的假設(shè)，也就是說同一時間、同一地點，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、時段間耦合較弱時，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，時段間的約束耦合還是顯著加強。所以我們說跨時段約束的存在，使得同一時段內(nèi)不同主體提供的電能不再可以互替。
我們舉一個很小的例子，比如說新型電力系統(tǒng)下需要消納新能源，火電機組承擔(dān)了更大調(diào)節(jié)責(zé)任。如果將火電機組在某個時段的電能用其他電源的電能進行替代，就可能導(dǎo)致這個機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，不同時段間的電能其實是耦合在一起的。
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機制有沒有問題。
我們再看“有些燒腦”的回答，這個有些難度，需要深入思考下。原因是什么？我們認(rèn)為分時交易跟電力生產(chǎn)消費固有的連續(xù)性是天然矛盾的。我們用電的話，我們開個會可能就開一上午，它會有連續(xù)性的存在。而分時交易反過來，以割裂的眼光來看待電力系統(tǒng)連續(xù)運行的問題。所以我們認(rèn)為電力生產(chǎn)消費有著固有的連續(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)運行，有什么不妥呢？
我們提了三個例子：第一，以“割裂”而非“整體”的視角看待電力系統(tǒng)連續(xù)運行，難以量化市場主體在不同時段間的調(diào)節(jié)貢獻。我們前面講到儲能，我們說儲能最大的作用是調(diào)節(jié)，什么叫調(diào)節(jié)能力？有多大價值？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，誰做出了調(diào)節(jié)貢獻、做出多大調(diào)節(jié)貢獻？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。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是火電或者儲能，反過來做出了調(diào)節(jié)貢獻。所以你僅憑這些圖形，其實你是看不出到底誰在做靈活性貢獻。反過來，如果你連誰做了貢獻都不知道，對于做出發(fā)電貢獻的發(fā)電商做出貢獻激勵就更無從談起。
第二，以“割裂”而非“整體”的視角，來看待電力系統(tǒng)連續(xù)運行，使得本應(yīng)由個體自行考慮的生產(chǎn)運行約束，反過來由交易中心來進行考慮，它呈現(xiàn)強外部性。比如我們問了一個問題，針對兩時段200、100的負(fù)荷，如果兩臺機組特性完全一樣，那么這兩臺機組的發(fā)電也就是完全一樣。我們現(xiàn)在假設(shè)機組2爬坡能力從80降到30，機組1、機組2的獲利會怎么變化？一個簡單的計算，我們會知道這么做以后，機組2的調(diào)節(jié)能力下降以后，機組1和機組2從市場上獲利就更多了。本來它們都滿足約束的情況下，他倆的利潤都是525。而當(dāng)機組2的調(diào)節(jié)能力下降，那么機組1、機組2可以從市場當(dāng)中獲利585、545。反之如果機組2想提高調(diào)節(jié)能力，他能力提高以后，其收益反過來就會從以前的585、545就變成525，呈現(xiàn)出激勵不相容的特性。這是最簡單的例子，我們只有兩個機組、兩個時段，但是我們認(rèn)為，在現(xiàn)行市場下，這個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)運行的問題，它會使得接納新興市場主體變得非常困難。新興市場主體的運行特性在不斷演變，對它的認(rèn)識也需要一個過程，我前面也聽專家講現(xiàn)在儲能怎么分類、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，新興市場主體不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)一個主體，按現(xiàn)有的電力市場規(guī)則你就得給它搞一個標(biāo)準(zhǔn)模型。搞了標(biāo)準(zhǔn)模型，你就得修訂市場規(guī)則，你就得去修訂出清辦法，電力市場規(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火電機組，而是數(shù)萬個、數(shù)十萬個新興市場主體。該怎么出清，怎么保證信息對不對？所以我們說分時交易模型可能也會呈爆炸性增長難以求解。如果一個機制很難接納不斷涌現(xiàn)的各種新型市場主體，我們能說這個機制是能夠適應(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，要舍棄分時交易機制，從第一性原理出發(fā)，從頭思考電力市場設(shè)計的根本問題。
（六）如果舍棄分時交易，該如何進行交易呢？
在時間維度上看，如果不“分時”，你就只能將“功率曲線”作為有機的整體來進行交易了。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有機整體進行交易的機制為整體交易機制。整體大于部分之和，功率曲線本身可以表征市場主體的能量貢獻，市場主體做出的調(diào)節(jié)貢獻也蘊含在其中了。不難看出，整體交易與電力生產(chǎn)消費固有的連續(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，才有充分競爭，才能實現(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，我們稱與市場規(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)建的市場機制”為電力互替品市場。這個市場會非常簡單，待會兒我們會看到。
二、電力互替品市場：是什么？
我們下面會介紹這幾個東西：設(shè)計目標(biāo)、遵循理念、設(shè)計原則、體系結(jié)構(gòu)，給出加以示例，我們還會回答一個疑問“是不是足夠經(jīng)濟”。
（一）設(shè)計目標(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)展的市場機制亟待創(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，這個世界會變得怎么樣？我們認(rèn)為這個世界會很美好。你把這點做到了，意味著這個電價就大幅度降下來了。
所以我們說電力互替品市場短期目標(biāo)是提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，長期建設(shè)目標(biāo)是讓系統(tǒng)調(diào)節(jié)邊際成本趨于零，當(dāng)然這個說得有點大，我們先讓它不斷地下降。
我們希望通過電力互替品市場建設(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
我們有三個理念：一是雙重價值理念。定義并量化電能的生產(chǎn)使用價值與電力電量平衡價值。首先是定義價值，因為你有商品，商品背后對應(yīng)著價值。這里面反映兩點：電能首先是普通商品，它就跟普通商品一樣有生產(chǎn)、使用價值。其次，他是特殊商品，特殊在哪？特殊在電能必須時刻保持平衡。它的使用者是誰？我們認(rèn)為是整個系統(tǒng)，所以電能還具有電力電量平衡價值。
二是整體交易理念。我們把它作為一個整體進行交易。
三是調(diào)節(jié)責(zé)任理念。我們做了一個比喻，這個就像包產(chǎn)到戶一樣，在現(xiàn)有的情況下，一個省級調(diào)度中心，只需調(diào)度上百臺機組。但以后會有上百萬新興市場主體給你，真的調(diào)得過來嗎？我們希望能夠像78年的改革開放一樣，讓各個市場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)計原則
簡單透明：讓商品盡可能少，對交易者要求盡可能少。實際上我們主要是兩個商品：一個叫替量，一個叫調(diào)量。什么叫調(diào)量？你可以認(rèn)為儲能發(fā)揮的作用就是調(diào)節(jié)能力，專門為儲能、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)備的一個市場。
充分競爭：消費者可以主動優(yōu)化、誠實報價。
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，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市場，有輔助服務(wù)市場，有電能量市場，包括中長期能量市場和現(xiàn)貨市場等。
（五）交易示例
它非常簡單，發(fā)電商通過調(diào)節(jié)責(zé)任機制，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)然我們這里有一個理念的變化，我們不會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。
比如我們這個電力互替品的市場現(xiàn)在要滿足的負(fù)荷需求是200、100，其形狀是2個單位和1個單位?，F(xiàn)在我們有兩個市場主體，市場主體1沒有能力滿足這個要求，市場主體2有能力滿足這個要求。在第二階段，市場主體2就會向市場主體1提供調(diào)節(jié)能力，第一個時段主體2上調(diào)40，第二個時段主體二下調(diào)40。提供完了以后，在階段3真正是長這樣子。第四個階段，我們從調(diào)度中心看它們倆長的都是標(biāo)準(zhǔn)形狀了。所以這個過程，調(diào)節(jié)能力真正得到了發(fā)揮，調(diào)節(jié)價值真正得到了體現(xiàn)，這里面我們不用發(fā)愁說電價怎么樣了，儲能沒有空間，不會！所有的主體把調(diào)節(jié)價值充分顯現(xiàn)出來。
（六）電力互替品市場，足夠經(jīng)濟嗎？
這個回答，我們是肯定的。
三、電力互替品市場：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)貨機組準(zhǔn)備一個市場，這樣，電力互替品市場就可以作為現(xiàn)行電力市場的有益補充。
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。我們不說哪個機制好、哪個機制壞，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。
我的報告就到這里，謝謝大家！
