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從電力調度視角看拉閘限電

今年早些時候,政府機構發布了關于《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》公開征求意見的公告。該法律草案提到:要建立節能低碳電力調度運行制度。相比于目前模糊的“自由量裁調度”,這一標準的建立無疑具有減少調度自由量裁權,穩定各種電源預期的積極作用。但是,節能低碳的標準,仍舊是非經濟標準(noneconomicstandard...

2021.01.09

今年早些時候,政府機構發布了關于《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》公開征求意見的公告。該法律草案提到:要建立節能低碳電力調度運行制度。相比于目前模糊的“自由量裁調度”,這一標準的建立無疑具有減少調度自由量裁權,穩定各種電源預期的積極作用。但是,節能低碳的標準,仍舊是非經濟標準(noneconomicstandard),完全不同于歐美一般電力系統采用的經濟調度(economicdispatch)原則。

2020年7月,剛剛贏得大選的美國民主黨總統候選人拜登接受公開采訪,炮轟目前的股東資本主義——追求股東利益更大化。他說“企業不僅對股東有責任,同時也需要對工人、對社區與對負責”,企業需要從股東的企業變成各個利益相關者的企業。這在第一眼看上去是很有吸引力的,也的確在西方社會擁有數量不少的擁躉,當然也遭到了很多關于企業目標以及企業充當政府角色(既不專業也缺乏激勵)方面的反對,來自于凱恩斯學者曼昆以及芝加哥學派等人。

筆者無意在這方面做更多的討論,這已經大大超出了本文的范圍。但是類似的,可能有的讀者(以及上述法律草案展示出來的傾向)會有疑問:調度原則為什么要基于經濟原則,并且是原則?可再生能源優先難道不對嗎?可再生能源發展難道不重要嗎?通過調度原則作為可再生能源發展的工具,為啥不可以?非經濟調度會產生哪些意想不到的后果呢?

我國的調度范式,是粗尺度的一種方便性原則(這么安排——“省事”),導致了諸多的經濟損失,也就是系統資源的浪費。我們傾向于證明:想象中的非經濟調度調度原則即使是明確的(相比目前的模糊標準),也會產生諸多意想不到的后果,特別是涉及消費者福利與責任方面。

這是我國電力體制改革能否進一步深化的“命門”。

推行“經濟調度”的動機

美國是觀察各種電力市場設計與問題的好窗口。因為它有50個州,7個聯系日益緊密的自由競爭市場,而中部與南部還有很多仍舊廠網一體的管制電力系統。但是,無論是市場體系,還是成本為基礎的管制體系,其調度準則——不同機組的市場份額決定機制,無疑都是采用“經濟調度原則”。也就是不斷趨近“讓此時此地此景下成本更低更低的電源來滿足相應電力需求”的目標。

歷史上,關于為何采用這一標準也曾出現過各種討論。比如,這種標準下,天然氣單循環(能源效率較低)往往比能源效率更高的聯合循環更受投資歡迎。這是否意味著曾長期稀缺的天然氣(時過境遷,現在天然氣過剩了)被浪費?

在管制體系下,這一排序是通過調度對不同機組的邊際成本與物理約束的信息掌握實現的。在市場體系下,經濟調度是通過分散式的報價,基于報價排序(merit-order)實現的;但是無論如何,這是個便宜還是貴的單一標準經濟問題。

我國歷史上的“類經濟調度”實踐

歷史上,我國也出現過非自由量裁型、而比較明確的調度標準。比如以煤耗量最小,或者燃料費用更低為標準。由于燃料成本往往是邊際成本的絕大部分,甚至是全部。那么這種原則,就是“類經濟調度”。

在上世紀90年代之后,我們也短暫地出現過考慮上網電價的發電計劃安排,使得購電費用最小。但是,在省級標桿電價出現后,所有電廠變成一個價,那么這種方案也就無效了。電網買哪個電廠的電,都幾乎沒有區別。后來的一系列變化表明:省級標桿電價這種完全隔絕了電廠風險,而使得經濟調度完全不可行的定價體系,帶來了一系列的系統運行與投資過度激勵等嚴重后果。

節能低碳屬于非經濟調度原則

這種說法,其實在我國很多年前就出現了,只不過沒有大范圍推行。2007年,國務院發文,推行節能發電調度辦法。其機組的排序原則如下:

無調節能力的風能、太陽能、海洋能、水能等可再生能源發電機組;

有調節能力的水能、生物質能、地熱能等可再生能源發電機組和滿足環保要求的垃圾發電機組;

核能發電機組;

按“以熱定電”方式運行的燃煤熱電聯產機組,余熱、余氣、余壓、煤矸石、洗中煤、煤層氣等資源綜合利用發電機組;

天然氣、煤氣化發電機組;

其他燃煤發電機組,包括未帶熱負荷的熱電聯產機組;

燃油發電機組。

這一原則與經濟調度并不一致,特別是涉及燃煤與燃氣機組的問題上。在我國天然氣價格還明顯高于煤炭的情況下,相當于給燃煤機組加了一個足夠高的固定碳稅。

后來,這一原則經過少數試點,不知道因為何種原因,不了了之。

非經濟調度原則意想不到的后果

由于是非經濟調度原則,它的參照系是機組一旦建成之后就幾乎無法改變的物理量。在實際中大部分時候是一成不變的排序結果。所以在市場中,它不存在對市場主體的經濟激勵——不斷降低運行成本,從而獲得更大市場份額。根據這種標準,天然氣機組發電將永遠比煤電優先。這一排序將與能源市場的動態毫無關系,即使天然氣價格上升到如何夸張的程度。這無疑是對天然氣發電——本來只工作在峰荷——的過度激勵,損害消費者福利,造成天然氣浪費與安全問題。

從投資視角,這一原則也完全不對應系統成本最小化的原則。天然氣發電機組將永遠比煤電優先,更像是基荷發電。這種平均成本的高昂消化傳導,在管制體系中意味著消費者負擔的增加。在市場體系下不得而知,因為市場體系往往各個電源是“統一市場”的,這種情況下,市場如何定價都成為了一個問題。

我們生活在一個經濟原則的世界中。相比非經濟標準的不可比較,比如到底污染物排放減少10%相當于技術先進幾年,還是相當于幾克煤耗的價值,經濟原則是可以比較的(錢是沒有差別的)。追求經濟原則,這也是長期消費者的福利。

當然,不僅僅是經濟目標是重要的,安全、環保也是重要的。但是解決他們的“合理”方式,通常是通過額外政策(稅、費、補貼)去改變經濟要素,通過經濟競爭力發揮影響,而不是去割裂本該統一的市場,比如電力市場。市場的基本功能是提供反映供需的價格信號,它不具有解決環境問題的功能。

長距離割裂市場外送的可再生電力不再“可再生”

這句話可能有些拗口。但是它需要說明的是:這種長距離割裂市場的外送,存在著可觀的輸電成本,其邊際成本不再為零,因此已經不具有邊際成本為零的可再生能源的基本特征。在經濟調度體系中,將不再也不應該擁有事實上的優先地位。

那么,根據電力來源劃成分,優先調度這類“偽可再生”,客觀上是拉動了西部地區的可再生能源發展啊,為什么不可以呢?

除了我們以前多次提及的評價標準不能跟零比,而是需要問“同樣的投資在其他地區是否收益更大”之外,這樣的優先安排,跟市場的核心行為引導信號——價格將變得毫無關聯。價格體系可能不再平衡——比如山東現貨試點市場展示的那樣。

更為嚴重的是:這將潛在地扭曲市場價格信號促進市場平衡的功能,甚至可能在部分時刻危及系統的平衡能力與安全。比如在夜晚負荷極低的情況下,本地電價甚至已經降為接近零,以更大程度的將高邊際成本機組排除在外。

本地其他低成本機組已經無法降低,這個時候如果外來電還呼呼地以其模糊“出身身份”理由猛灌,那么系統的平衡將是極其困難的。


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