中国电力改革与市场化建设逐步进入深水区,面临着多方面目标难以协调、不同阶段的改革目标不一致、电力市场设计缺乏整体性与系统性等问题。首先提出和分析了电力市场的终极目标和路径目标,将社会福利分配结构纳入市场结构中形成广义的市场结构概念,然后结合中国国情讨论了如何通过市场设计让市场和政府协调发挥作用,最后对中国当前电力市场建设中的中长期与现货市场衔接、省内与省间市场衔接、计划与市场衔接等关键问题进行了分析,并给出了建议的解决思路。从经济学角度分析、讨论中国电力市场改革面临的一些关键问题,旨在寻求长期的、根本性的解决机制,为各地区电力市场设计提供参考。
中国新一轮的电力体制改革已全面展开,在售电改革、增量配网改革、输配电定价、现货市场、跨省跨区市场、辅助服务、分布式电力市场等多个方面展开研究,并在交易机构建设、中长期市场建设、现货市场建设与试点运行等方面取得进展,促进了可再生能源消纳、用能成本降低等目标。但是,中国电力市场建设中面临计划与市场并行、省内市场与省间市场同时发展、不同背景和不同成本机组同台竞价等复杂的环境,有许多关键问题亟待解决。
首先是缺乏系统性的顶层设计,不同改革方案、市场规则之间缺乏协调、配合。电力市场是一个复杂的体系,市场设计包括交易产品设计、交易组织方式、市场定价及市场监管等不同方面,每个方面都有多种选择。很多国家或地区都已经建立了竞争的电力市场,但在市场设计上不完全相同。每个国家、地区电力市场建设中都有其特殊的问题,无法直接照搬任何一种市场模式。中国电力市场建设中提出了“分散式”和“集中式”两种模式,但在实施上,每个具体的市场规则如何选择,能否把两种模式的规则进行组合,仍缺乏理论指导。
其次是电力市场中政策性约束、搁浅成本、改革后福利分配变化等问题的处理方法有待优化。为了快速推进市场建设,常采用一些直观、简单的方法,缺乏对市场动态性、长期影响的分析,在一定程度上限制了市场红利的释放。例如,在供大于求的市场中为避免批发市场价格大幅降低而设置供需比,为避免现货市场价格波动引起风险而设置中长期交易比例,为避免不同市场主体利益变化过大而设置交易次序限制等。这些方法实现了预期的短期目标,但常常引起新的问题。
电力市场研究中面临的问题,一类是偏技术层面问题,如快速出清算法、电价准确计算方法等;但更多是技术与经济耦合的问题,特别是中国电力市场建设中面临的关键问题,大多是涉及经济、政策层面的问题。从经济学角度对电力市场建设的关键问题进行基本概念的梳理和讨论,有助于深入理解相关问题,有助于电气、经济等不同学科基础的研究人员更有效地沟通,有益于从机制上寻找解决方案。
1电力市场改革的目标
1.1终极目标及路径目标的概念
电力市场改革的目标有很多方面,从相关文件、政策、市场规则中,可看到打破垄断、提高资源配置效率、促进可再生能源消纳等不同的目标表述。本文提出终极目标和路径目标的概念,以上目标都可以归到这两大类。
终极目标是指长期的、不变的目标,主要包括效率、公平、环保、安全等,是改革最终要实现的目标。路径目标是一种短期的、暂时的目标,是为了实现终极目标而制定的一些具体的实现方式,是在一定的政治、经济、技术条件下实现某个终极目标的途径。当政治、经济、技术等条件发生变化时,已设定的路径目标可能偏离终极目标,此时必须结合变化及时调整路径目标,使其与终极目标保持一致。
1.2终极目标的内容
最优化理论中的目标和约束可以相互转化,电力市场中的目标和约束同样可以转化。不同目标之间可能不一致甚至矛盾,如何兼顾不同的目标,是电力市场设计中面临的一个关键问题。
1)效率。电力市场改革的根本目标是提高电力系统资源的配置效率,实现社会福利最大化。效率包括短期效率和长期效率。
2)公平。公平主要考虑社会福利在不同市场主体之间的分配,即如何在不同进入时间、不同区域、发输配售不同环节、不同发电类型的市场参与者之间分配。公平和效率两个目标之间的协调是市场设计中最主要的问题之一。市场设计中可以将公平目标转变为约束,通过产权分配来解决福利分配方面的一些问题,包括输配电定价、输电权分配、政府授权发电和用电合约等形式。
3)环保。广义上,环保也可认为是效率的一部分,但因环保问题的外部性,排放相关的市场、定价机制不完善,常将其作为电力市场中单独的一个目标。目前主要有两种解决思路,建立碳排放市场、绿证交易市场等额外市场或将可再生能源消纳等作为强制约束。
4)供电安全、可靠性与电能质量。作为电力系统运行的首要约束条件,这些目标通常以约束的形式出现,可以采用弹性约束的形式,并通过惩罚因子的设置使其成为成本目标的一部分。
5)能源供给安全等战略目标。电力是关系国计民生的行业,电力市场改革不可避免会受到国家能源战略政策的影响,在市场设计中可以将其作为一种特殊的约束。这种目标造成的成本、不平衡资金应在尽量大的范围内分摊,减少对市场价格信号的影响。
2电力市场结构
市场结构一般包括行业的技术经济特性和产业结构。早期的产业组织理论将市场结构看为市场的外部环境,是影响市场结果的因素;近期的研究认为一部分市场结构为市场的内向因素,会受市场设计、市场竞争的影响而改变。电力市场设计中,市场结构也是影响相关设计决策非常重要的因素。美国早期电力市场设计中缺乏对市场结构的关注,造成了不必要的价格飙升,以及一些市场力问题。
2.1产业结构
产业结构指电力行业不同区域、不同环节的资产、业务之间的关系,包括所有权关系、运营权关系、财务关系、人事关系等方面,可以从垂直和水平两个维度进行分析。
产业结构一方面是电力市场的边界条件,市场设计必须基于现有的产业结构;另一方面电力市场改革本身可以促进产业结构改变。
2.2技术经济特性
电力市场设计中关注的电源技术经济特性包括调节能力(如启停、调峰调频)和成本特性两方面,这些特性将影响市场报价、出清、定价和结算机制的设计。例如,很多电力市场中的全成本回收问题,就是为了解决发电启停、空载成本大的问题。
输配电网的主要特性包括输送能力特性和输配成本特性。在电网不发生阻塞的情况下,不同节点的能量市场可看作一个市场,而在阻塞情况下,可以认为电网将能量市场分割成了多个相互关联的子市场。输配电网的特性将影响阻塞管理模式的选择,选择分散式市场模式的国家大多具有较强的网架,阻塞问题不突出。
用户的重要特性之一是需求弹性。传统电力系统中用户的需求弹性非常小,很多市场设计基于这个条件。而实时计量技术、需求侧响应等能源互联网技术将大幅提高用户的需求弹性,这将促进相关市场体系、规则的修改。
2.3社会福利分配结构
电力既是基本的生产资料,也是基本的生活资料,电力的价格、政策常受到相关政治、社会背景的影响,电力市场改革方案需要考虑改革前的福利分配情况及改革后各市场主体福利变化。
3如何通过市场设计实现市场的目标
电力市场的终极目标中,环保、安全通常以约束的形式出现,以下主要讨论效率和公平这两个目标。
电力市场下,资源配置主要通过市场化的方式进行,电力市场改革的首要目标就是要让市场在资源配置中起决定性的作用。同时,政府必须要发挥作用,使得市场能平稳过渡,不同市场主体的利益分配合理、公平。
3.1如何让市场更好发挥资源配置的作用
市场机制的核心特征之一是分散决策,所有市场主体以利润最大化为目标决策。理想情况下,市场可以促进分散决策下的总体社会福利最大化,但实现该目标要求竞争充分、信息对称、交易成本低等前提。本文结合中国电力市场的情况分析其关键影响因素。
电力市场设计要考虑动态性、整体性和长期性。电力市场设计从不同角度分类包括不同的环节,宏观方面如批发市场和零售市场、物理市场和金融市场、远期市场和现货市场、能量市场和输配电服务市场等,微观方面如发电充裕度机制和市场力监控机制、输配电定价机制与阻塞管理机制等。不同环节之间会互相影响,相关机制设计时必须统筹考虑。同时,电力市场是一个动态的市场,市场主体策略会受到市场设计的影响,二者之间具有博弈性,电力市场具体机制的设计、市场均衡分析应考虑不同市场机制对市场主体激励的不同。另外,电力市场设计中还应统筹考虑长期目标和短期目标,避免造成短期目标和长期目标的不一致。