▲白鹤滩水电站位于云南和四川交界的金沙江干流河段，是实施“西电东送”的国家重大工程，总装机容量1600万千瓦。但由于跨省壁垒，广东很难充分利用云南等其他省份的低成本清洁电。图片来源：Alamy
中国的发电部门严重依赖煤炭，其碳排放量约占全国的43%，这种依赖导致了空气污染和其他公共健康影响。为了解决这些问题，提高发电的经济效率，中国在2015年启动了新一轮电力市场改革。在经历了上世纪80年代的电力投资体制改革、2002年的“发电和上网分离”改革后，2015年的电力改革更侧重于“管住中间，放开两头”，即对垄断部分的输配电网环节加强管制，实行政府定价；在非垄断部分的发电侧和售电侧实行市场开放，引入竞争机制。
电力市场改革原本试图在发电侧引入经济调度，即发电机组按照成本从低到高的顺序进行发电，燃料成本更低、消耗燃料更少、排放更低的高效率机组多发满发，燃料成本更高、消耗燃料更多、排放更高的低效率机组少发不发。这种调度规则不仅可以节约成本，还能够减少排放。
然而，改革后的发电调度规则并没有完全转换为经济调度，而是呈现“配额+经济调度”的模式，即一部分电量分配由计划决定，另一部分由市场决定。每年年底，地方政府会制定下一年的发电指导计划，为全省的发电机分配一定的发电配额。计划外的电力需求才在经济调度下通过市场竞争来满足。
在电力市场亟需提升效率、实现转型的当下，发电配额的背后是基于什么规则？这种调度规则对市场有什么样的影响？近期，一篇在《自然·能源》（Nature Energy）上发表的研究论文对这些问题进行了探索，该文由中国人民大学与劳伦斯伯克利国家实验室学者共同完成。
发电配额制提高了效率吗？
提高发电效率是电力改革的目的之一。电改前，市场中存在低效率（高煤耗）煤电机组获得更多运行小时，高效率（低煤耗）煤电机组获得更少运行小时的倒挂现象。电改后，倒挂现象得到改善。这种效率的提升主要是由经济调度带来的，高效率煤电机组通过市场竞争生产了更多的电力。
然而，发电配额的调度模式受到地方保护的影响。无论在电改前还是电改后，地方国有企业的机组效率都显著低于中央国有企业。以南方五省（广东、广西、云南、贵州、海南）为例，电改前后央企煤电机组的平均发电标准煤耗分别为308.7 和305.6克标准煤/千瓦时，而电改前后地方国企煤电机组的平均发电标准煤耗分别为317.4和311.8克标准煤/千瓦时。但通过分析配额规则发现，相比于央企的大容量、高效率煤电机组，地方国企的小容量、低效率煤电机组和高成本气电机组反而在计划调度部分得到了更多的运行小时（如图）。2016-2019年，广东省央企机组每年平均从指导计划中分配到的发电额度要比地方国企低200小时左右，这使得市场效率提升的潜力无法充分发挥。
▲图为广东省发电配额情况，可以发现气电机组和小容量低效率的机组得到了更多的基数小时。基数小时=基数电量（发电配额）/机组容量。数据来源：相晨曦
中国的电力市场以省为单位，地方政府对发电调度负责，这种安排很容易引发地方保护。与央企不同，地方发电企业的发电收入直接贡献地方财政收入，而央企的发电收入由国资委监管，贡献中央政府。因此，地方政府有动机偏向地方企业（尤其是地方国企），以保证地方经济发展和地方领导人政治业绩的提高。地方企业也有动机对省内监管机构施加更大影响力，以获得有利的监管待遇，例如地方企业通过游说监管者以获得更低的采购成本或者更宽松的监管力度。在地方企业和监管机构的双赢游戏中，央企的市场被挤占，地方企业也没有更多的动力提升效率。
地方保护带来多大损失？
我们进一步量化了地方保护的影响。在完全经济调度的情景下，发电机组按照成本由低到高的顺序进行电力生产。市场需求会先由那些燃料成本更低、消耗燃料更少、排放更低的高效率机组满足，燃料成本更高、消耗燃料更多、排放更高的低效率机组少发电甚至不发电。具体来说，耗煤多的煤电机组和燃料成本高的气电机组（天然气价格远高于煤炭）在竞争发电份额时将明显处于劣势。在总发电量不变的情况下，这样的发电组合相比于电改前倒挂的发电组合来说，能显著节约发电成本，减少煤炭消耗，降低二氧化碳排放。
以2018年的广东电力市场为对象进行测算，如果全面实施经济调度，发电组合中高效率的煤电机组比重上升，二氧化碳排放相比于电改前的发电组合来说可减少310万吨，由成本节约带来的经济效益提升可以达到73亿元。然而，在“配额+经济调度”的规则下，部分低效率煤电机组和高成本气电机组分配得到了本不属于它们的发电配额，挤占了其他高效率机组的市场。此时，碳排放的减少相比于电改前的发电组合来说仅为150万吨左右，经济效益提升41亿元。相比于完全经济调度情景，“配额+经济调度”情景使得近一半的效率提升潜力无法实现。
打破地方保护壁垒
笔者认为，当前，中国的可再生能源没有参与到电力市场竞争中，而是被给予了优先发电权，即要优先满足可再生能源的发电，其他电源机组才按照成本优劣顺序竞争发电，这样限制了可再生能源的整合。
2015年电力改革将风能、太阳能、生物质能等可再生能源纳入优先发电的范围，要求各地安排年度发电计划时，给可再生能源充分预留发电空间，同时在跨省跨区送受电中明确可再生能源的比例。这样的安排虽然能够促进可再生能源的快速发展，但不利于激励可再生能源提高效率、控制成本。
省级层面“宁要本省的低效率电，不要外省的高效率电”的壁垒亟需被打破。基于研究结果，推进建立更大范围的区域电力市场，乃至全国统一电力市场是打破地方保护壁垒的途径。一方面，全国市场调度追求的是全国成本最小化和经济效益最大化，这需要进行全国范围内的资源优化配置，实现省际之间的互联互通。另一方面，全国市场能够克服省级资源禀赋失衡的问题，使跨省电力交易更加通畅，充分利用高效能源。
以南方五省为例，广东的可再生能源电（尤其是水电）数量较少，但电力需求又很大。在原本的省级市场中，由于跨省壁垒，广东很难充分利用云南、贵州等其他省份的低成本清洁电。而一旦建立全国市场，广东将不再受到本省禀赋的限制。如果省外电力价格更低、排放更少，广东可以直接跨省购买电力，减少本省低效率电的生产。
除此以外，考虑到中国情景的特殊性，建议制定相关的补偿机制，帮助一些关键利益相关者，比如地方企业，实现平稳过渡。地方保护虽然降低了发电效率，但地方企业也在某种程度上更便于保障省内发电的安全性和稳定性，尤其是在用电波峰或波谷的时刻。对于地方国企，不能硬着陆，而是要通过逐步减少偏好性发电配额实现平稳过渡，同时在过程中对地方国企的效率提高提供价格补偿或技术奖励等激励。
