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撰文 | 张树伟,张骥

要让风电光伏可持续发展,煤电就要真正成为 “调节性、支撑性”角色。  

▲湖北省武汉市某发电厂储存的煤炭。图片来源:Shepherd Zhou / FeatureChina / Associated Press / Alamy

2025年上半年,浙江、山东等多个省份出现频繁的电力价格极低,甚至“负电价”现象。例如在浙江,1月春节期间,电价频繁达到 -0.2 元/度最低限价。五一的5天公众假期中,山东电力现货交易市场更是出现了连续22个小时的负电价。

这一现象背后,揭示出中国电力系统脱碳转型的悖论:尽管风电光伏快速发展,本应该是作为灵活调节性电源的煤电,却在被过度使用。

中国电力系统正处在一个关键转折点。一方面,电力需求快速增长,2022–2024年,多地年用电增速达到8–10%,特别是浙江、湖北与江苏等地;另一方面,至今仍有超过2亿千瓦以上煤电在建或者批准建设。截至2024年底,中国煤电装机约12亿千瓦,笔者认为2030年这一数字可能达到15亿千瓦乃至更多。

政府政策文件已屡次提出“煤电定位为支撑性、调节性电源”。而要实现这一愿景的关键在于,调度逻辑、市场机制和制度安排是否能够协同。这也是未来电力脱碳的主要挑战。

 煤电“过度使用”:以浙江为例

国家能源局的负责人曾表示,浙江今年的负电价现象,是由于春节期间电力负荷即电量需求减少,而新能源供过于求导致。

能源数据服务提供商国能日新的数据显示,1月27日除夕中午,浙江省全网的负荷降低至约1700万千瓦。这时,用于维持电网稳定运行的调度命令指引发电(即“非市场化总出力”,大部分是煤电)就覆盖了本地需求。

由于各省普遍存在“基准电价”机制,部分电厂可以按照这一固定价格获得发电收益,而不是通过市场竞争决定电价。在这种情况下,尽管一些煤电发电成本较高,在市场中缺乏竞争力,但只要保证盈利就会开机运行。本应通过市场竞争决定发电量的,有具有竞争力的部分资源(主要是可再生能源和少量煤电)失去了进入市场的空间。这类市场外(out-of-market commitment)的开机现象,导致了系统层面的煤电“过度使用”。

笔者认为,煤电出力应当基于最少的机组组合,过多备用可能压制灵活调节资源的空间。比如,1700万千瓦的需求可以是由17台百万千瓦煤电机组满负荷运行提供,也可以是由34台机组以50%负荷运行。但后者煤电机组已经是最小出力状态,无法再向下调,系统灵活性必然比前者差,难以进一步给风电、太阳能发电腾出空间。这属于微观层面的煤电过度使用——开机台数问题。

此外,在这种低负荷时段,浙江外部送入电力(超过70%为煤电)未随系统电力需求下降而同步减少。这意味着,系统外调度安排并未基于电价或者供需灵活响应,而是执行了提前设定的僵化计划。本地煤电之外,从其他省份输入的煤电也属于“过度使用”。

在中国的电力调度体系中,每个省是事实上的电力平衡单元(Balance area)。而当本地已经供大于求,价格走低甚至为负的时候,本不需要使用存在明显输电成本的外省来电。这一现象不仅反映了局部地区资源配置的扭曲,也揭示了宏观层面煤电依赖程度偏高的问题。

负电价如何产生?

如果大量发电由行政指令决定,那么在日前市场中,市场需求量就被压缩了,发电的价格就会下降,甚至出现负电价。

日前市场

日前市场(Day-Ahead Market)是电力现货市场的一部分,指在提前一天进行电力交易的市场。买卖双方提前一天根据预测的供需情况,通过竞价确定第二天每小时的发电计划和电价。

以2025年前五个月的市场实际数据为例。我们的统计分析显示:浙江与山东省份在风光出力占比达到20%至25%时,几乎全天面临负电价。当电力需求下降至最大需求的55%以内,风电光伏的发电即使只占10%,也会频繁触发负电价。

2025年4月,山东光伏现货结算均价仅为2分钱/千瓦时,远低于煤电基准电价35–45分。这一现象背后的主要原因是电网调度部门直接调度指挥,绕开市场交易确定发电机组组合。这类“直调机组”通常占到总需求的50%左右,严重挤压了通过市场竞争形成电价的空间,导致光伏等可再生能源在市场中的边际价格极低。

同时,市场结构本身呈现割裂状态。日前市场往往并不接受用电企业报价,企业无法通过主动竞价调整用电行为;三个市场——日前、实时市场与中长期合约市场,像三个独立的商店,用电需求无法在三者中流动。中国当前的中长期供电合同体系仍以“物理交付”为主,即发电厂必须实际发电,把对应电量送入电网,完成供电合同。

但电作为同质化商品,进入电网后无法区分来源,理论上可以通过市场购电来履行合同,不必非得让签约电厂“专门发这部分电”。这种“物理交付”,缺乏灵活性,影响了电力资源的优化配置。

从电力经济学基本原理出发,最后一个被需要发电的机组(边际机组)决定市场价格,这样能以社会福利最大化的方式保证供需平衡。因此在当前以煤电为主的结构中,理论上定价应围绕满足需求的边际煤机燃料成本波动。但现实中,中国部分省份电价大幅低于理论价格,且波动异常剧烈。

这是因为,成本较高的部分煤电被优先安排发电(通过非市场方式),挤占了本应由低成本机组占据的市场空间。结果是成本更低的可再生能源反而在某些时刻,成为了边际机组,用它们的低成本,甚至负成本来定价,因此出现负电价的局面。

负电价的中外区别

欧美市场也存在负电价,但产生的原因和发生的频率与中国有显著区别。

在欧洲,多数电力交易所与调度机构相互独立。电力交易所决定电力买卖合约数量和位置,调度机构不参与交易过程,只负责后续的电力平衡市场与总体调度工作。欧洲普遍采用自调度(self-dispatch)模式,发电企业根据自身报价决定发电安排,市场决定其收益。

调度是市场而非行政命令的一部分,通常需要在市场采购各种辅助服务资源。但由于能量市场和辅助服务市场分离,可能存在效率损失问题。例如,当发电厂签有中长期合同,而其发电成本高于当前市场价格时,从经济角度应停止发电,直接市场购电来履行合同交付义务。但现实中,发电厂如选择继续发电,这种行为反而将推高整个电力系统的运行成本,与系统成本最小化的目标冲突。

能量市场和辅助服务市场

能量市场(Energy Market)和辅助服务市场(Ancillary Services Market)是电力行业的专有概念。能量市场指交易实际的电力商品,满足用户的用电需求;辅助市场提供电力系统稳定运行所需的各种额外服务功能,如频率稳定、电压支撑、备用容量等。

在美国,独立系统运营商(Independent System Operators,简称ISOs)体系下,电力市场交易与调度运行高度耦合。调度部门基于统一优化模型,基于市场参与者报价或者成本制定次日发电计划并实时调整,能量与辅助服务也在同一系统内共同定价,整体目标是实现系统运行总成本最小化。

相比之下,中国现有的省级现货市场试点呈现出“权责不对等”的结构:调度部门拥有类似美国的强大权力,但仅承担类似欧洲的“保障物理平衡”义务。缺乏统一的优化目标,也没有给予发电企业自主形成调度计划的权利。

在这种“市场与调度脱钩”的机制下,市场价格往往无法真实反映供需关系。当前出现的极低电价甚至负电价现象,很大程度上并非因为可再生能源占比过高,而是由于市场机制本身受到大量非市场安排的束缚,更像是一个“带着镣铐起舞”的市场。

负电价的影响

负电价直接压低了风电和光伏的市场价值,若缺乏额外支持机制,将威胁新能源投资的可持续性。

为应对这一问题,2025年中国政府出台了《关于深化新能源上网电价市场化改革 促进新能源高质量发展的通知》,在市场定价基础上引入“多退少补”机制,保障风电和光伏收益。

尽管不少机构将该政策解读为“市场化定价改革”,但实际上,该文件以预设价格补偿替代了完全由市场决定新能源收入的机制,更多是在为后续市场规则完善争取缓冲期,而非推进市场化。这种设计可能削弱市场化改革的内生动力,使系统运行逻辑回到“长期成本决定每一个短期价格,调度主导出力安排”的传统模式。这一影响仍需观察。

要避免市场化改革倒退,有两条路径可选:一是强化市场功能,推进调度市场化,提升不同市场间的流动性,让市场主体能根据价格信号自主决策,借鉴欧洲经历;二是建立以经济信号为基础的整体优化调度体系,消除特供电现象,实现调度与交易高度耦合,类似美国部分竞争性市场的做法。

简言之,当前政策为新能源市场化改革提供了过渡方案,但能否持续推动市场化发展,还需进一步完善市场机制和规则。

展望2030

目前中国的电力系统,可以描述为“一半奔腾,一半停滞”。“奔腾”体现在用电需求持续高速增长;“停滞”体现在管理机制的行政化与集中化趋势加强,正日益走向“市场化”的反面。系统中的投资节奏、发电量结构、价格水平以及市场准入等都在高度行政控制之下。

要消除现货市场的高频负电价现象,就需要避免煤电的过度使用。高频低/负电价、煤电过度使用、系统灵活性不足三个现象可谓“三位一体”。这需要开机组合进一步合理化,依靠市场价格或者成本信号来决定运行决策,避免燃煤机组过度开机与过多备用。

笔者认为,基于目前的在建与运行煤电规模,到2030年,煤电装机总量可能达到15亿千瓦,煤电发电占比维持在55%,碳排放仍将以每年0.2%–1%的速度缓慢增长,类似过去5-10年的情况。这与“碳达峰”目标存在差距,但对政策主导者来说,可能仍属可接受的“温和偏离”。而未来中国电力系统改革的动力,可能会来自于国际规则更新、气候议题在内部治理中的优先级提升等因素。

本文首发于对话地球网站。

■ 张树伟,应用系统分析博士,卓尔德(北京)中心首席经济师,研究领域为气候、贸易与安全政策。

■ 张骥,经济师,盈术华亮(南京)总经理,首席电力交易官。

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