引言
过去十年多,全球范围内风能与太阳能发电技术快速进步,已经成为实现净零排放路径上最具竞争力的电力来源。它们不仅零排放,度电成本也持续下降,技术经济属性已优于新建任何其他电源形式,乃至低于既有传统化石燃料电厂的运行成本(主要是燃料)。在中国的各个省份地区,即便不依赖补贴,新增风光装机的成本亦低于新建煤电厂。这种“物美价廉”的低碳电源,理论上为逐步替代高碳能源提供了强大基础与市场驱动的力量。
但气候政策的成败,往往技术经济竞争力远不充分。实现大幅度碳减排(让我们先不谈“碳中和”)所需的大部分能源技术,特别在电力部门,今天已基本存在,它们的限制更多并非经济效率不足,而是能否快速部署、能否持续替代,能否在大系统中与既有体系形成互动与共同进化,共同保证能源安全。换言之,转型的“瓶颈”不在硬件,而在于如何形成集体意志的结构。
我们正处在一个治理分歧上升、路径不确定性增强的时期。在德国,尽管风光装机成本已经全面低于传统电源,但新的联合政府对更一般性的“技术中性”表现出更大的兴趣,支持新建寿命长达30年以上的天然气化石机组,引发社会热议。在美国德克萨斯州,作为近年全球风光发展最快的区域(没有之一,笔者没有写错!),却在极端气候与大停电危机之后,试图通过修改效率为目标的市场规则来加强传统能源的盈利能力,显示出意识形态、文化认知在能源系统治理中的重要角色。
中国面临的低碳转型挑战尤为复杂。一方面,风光技术进步迅速,新增装机绝对值超过全球一半图景,占据新增电力需求的大半,且终端部门正在快速电气化;另一方面,中国仍维持着全球最大的煤电装机总量运行与在建机组规模,2-3年内预计总量将突破15亿千瓦。虽然政策文件、学术研究、智库讨论频繁提及“煤电逐步退出”与“转为支撑性、调节性电源”的方向、思路以及路径,但现实中煤电建设未见明显减缓,其使用方式也仍未发生结构性转变。从60%的主体发电份额到5000小时左右的平均利用率,从投资节奏到价格机制,煤电仍深嵌于整个电力系统的主结构之中。
国家能源主管部门曾多次表示,“产能不等于产量”。2024年设立的煤炭产能储备制度,正是对这一表述的制度化回应。在公众讨论层面,“installed capacity does not mean generation”、“China having more coal-fired power stations does not automatically mean higher emissions”等论断亦广泛流通。这些论断在数学逻辑上无可置疑。但是,“可信”并不取决于某句话是否成立,而在于它是否具备被兑现的环境。在一个集中式并且日益行政化的中国电力系统中,发电结构的变化,依赖于调度逻辑、运行边界与价格机制(如果存在)的协调互动。“煤电支撑性、调节性资源定位”的取得,并无自动实现机制。建立在这个基础上的集体性的气候治理路径,需接受可信度的检验。
本文聚焦一个尚未被正视的系统运行信号——现货市场中频繁出现的低价与负电价现象,讨论上述论断如何能够变的更加可信的问题。我们认为,这一市场现象反映出当前体系尚未建立风光替代煤电的运行基础,特别是调度与市场紧密耦合的机制。若总体煤电要“装而不(常)用”,首先需要一个可以承认低边际成本资源、并能在运行层面做出响应的机制体系。
负电价出现的动态与趋势
负电价,即在电力市场中,发电方不但不能获得收入,反而需要支付费用才能上网售电。国际经历表明,负电价通常出现在电力供应过剩且系统调节能力不足时。在欧洲与北美,负电价多与高比例可再生能源的渗透、负荷低谷期以及灵活性资源不足密切相关。
而在中国,当前多个省份的现货市场试点中,负电价的出现并不完全依赖于高比例风光出力。山东与浙江两省在2025年1月至5月期间,在风光占比仅为20%甚至更低的情况下,负电价现象依然频繁,且程度更深,持续时间更长。这种“深度负价+低渗透”的组合,提示我们负电价背后可能隐藏着更复杂的体制与运行机制问题。
具体数据揭示出当前运行异常的程度。例如在春节与五一假期时段,两省风光出力仅占系统总发电量的15%,负荷降至最大负荷的55%左右,但负电价的持续时间超过48小时,并屡次触及市场设定的最低限价。整个4月份,据有关报道,山东现货市场光伏结算均价只有不到2分钱/度(相比而言,煤电基准电价在35-45分之间)。
从趋势来看,随着现货市场覆盖范围的扩大,以及新能源并网容量的持续上升,如果现有运行方式与市场规则不作根本性调整,类似现象可能在更多省份常态化。负电价或不再是局部时段的特殊情形,而成为一类反映市场结构失衡的变量”。它的存在,影响价格信号的有效性,降低市场效率,最终会削弱新能源的投资吸引力。
中国式负电价的原因
在欧美市场,负电价的出现通常有两个层面的解析:其一是宏观理解,指系统层面出现阶段性供需失衡,即高比例风光出力叠加负荷低谷,导致总电量过剩。这种情况多出现在春秋季节、假日午间时段,是系统灵活性不足的表现;其二是微观机制,即边际发电资源基于自身经济约束选择继续运行。
例如,部分风电项目因启停成本低或受差价合约(CfD)保护,即使电价为负也愿意出力。在德国,CfD机制允许可再生能源项目在负电价时段仍可获得补贴,但当负电价持续超过6小时后,补贴被暂停,促使其主动减发。这种设计兼顾了系统效率与政策约束,在一定程度上限制了负电价的深度与持续性。此外,包括启停成本高的燃煤机组、以供热为主的热电联产装置,都有可能为了规避停机成本、保持运行连续性或履行非市场义务,主动报出负价。
中国的不同之处在于,当前电价信号对运行行为的影响有限。机组是否运行,主要由调度计划或政策安排决定,市场价格更多是结果,而非驱动因素。此外,跨省电力输入、调度计划、合同执行等市场外要素对价格形成有决定性作用。
这些因素,在过去一段时间的公共讨论中得以集中披露:
1. 中长期合同物理执行,抑制现货响应:多数发电企业需执行以物理电量为基础的中长期合同(赵浩林,《电力中长期合约的物理执行本质是政府干预》),即便现货价格低至负值,相关电量仍需强制送电。这导致现货市场需求曲线刚性、缺乏弹性,价格对供需变化的反映能力减弱。不同于欧洲“金融化合同”提供风险对冲功能,中国的中长期合同执行是调度命令的依据,反而加剧了现货市场的刚性。
2. 机组组合预设,排除竞价可能:许多省份采用“必开机组”机制,在市场出清之前就指定部分电厂必须运行(郑亚先《电力现货市场持续深化的关键问题思考》)。这直接剥夺了部分机组参与竞价的权利,价格形成机制失效。煤电与气电等部分机组不进入价格排序体系,市场反映的并非真实边际成本,而是“行政设定结果”。
3. 用户侧未有效参与市场出清:需求侧仍以调度总体预测为主,用户缺乏根据价格信号调整负荷的能力(柴玮,《财务化的日前市场如何实现与实时运行的耦合统一》),抑制了需求响应的形成。虽然在名义上用户可以报价,但实际上门槛过高、机制不透明,导致用户基本不参与。
4. 超额备用容量设定静态僵化:系统备用常以“最大负荷+冗余”形式预设,忽略了实际供需动态,进一步压缩了市场的“厚度”(刘学在《电力市场的原理、变革与关键问题报告》)。即使负荷降低至60%,部分机组仍被要求“保留上线”,造成供应冗余与价格扭曲。
5. 跨区调度未与现货市场联动:即使在出现负电价时,跨省购电安排依然未变。例如山东五一期间市场电价持续负值,省外购电未做相应调整(韩晓彤,《山东新能源“入市”解题》),市场信号无法传导至调度行为,反映出跨区电力交易“市场脱钩”的结构性问题。
这些安排虽然来源和逻辑各异,但共同结果是:割裂了市场,压缩了现货交易的厚度(所谓“竞价空间”一说),使系统在低负荷时段呈现出“无需求、难调节”的状态,价格无法反应总体供需平衡。在商品领域,市场割裂本身并不罕见,往往源于运输成本、信息不对称或交易联系缺失,是一种常态。但在中国电力市场中,更关键的问题在于:即便存在不同市场间的价格差异,各市场之间也缺乏基本的流动机制,日前市场往往不接受用户主动报价,不同时间尺度的资源无法响应价格信号进行调配。
对不同主体与政策走向的影响
这一“市场“安排下,相当部分煤电的发电任务被预先锁定。结果是,“容量大”自然等于“发电多”,本应逐步削减使用强度的煤电,反而在现实中维持着稳定甚至增长的出力份额。所谓“支撑性电源”的说法,也在实际中变得无从验证。
超越运行层面,这一安排对不同电源的投资可持续性显然也会产生影响。在负电价时段,新能源项目尤其是没有差价保护机制的部分项目,将面临“发得越多亏得越多”的局面。这将影响其收益预期与未来投资决策。
这一频繁负价格也使得市场的功能遭到了质疑,为减弱市场的角色提供了机会。现阶段,中国电力市场面临一个根本性选择:是继续推进市场机制与调度体系的耦合,还是在复杂运行约束下重新强化计划主导、弱化市场功能。从政策信号看,关于风光定价改变的《136号文》暂时取消了市场决定风电和光伏价格的机制,某种程度上为进一步完善市场规则争取“缓冲”时间。然而,这是否同时削弱了推进市场改革的内在激励,进而使系统回归至“长期成本决定每一个短期价格;调度在临近实时阶段全面接管平衡,出力安排自由量裁”的旧有路径,仍有待观察。
未来抉择
在欧美标准市场,或由市场决定调度(如欧洲自调度体系),或由统一优化模型调度市场可得资源(如美国ISO)。二者路径不同,但均构建了调度行为的明确目标函数与责任边界。中国尚处于两者之间的“灰色地带”——既未形成自调度决定物理运行的体系,也缺乏整体统一优化框架。相较于欧美市场强调市场一体化(market integration),进而面临输电约束、不同主体影响(distributional impacts)激励不相容等问题,中国市场在现阶段则更显现为结构性分割(fragmented),并且几乎无法流动(market flow)。这种战略性静态分割使“建设统一电力市场”的目标,在内涵和实现路径上存在显著语义差异。
在此背景下,煤电机组从主体发电逐步转为调节性、备用支撑电源如何变的更加可信尤其关键。目前的煤电机组,就配合快速发展的风电光伏的角色而言,时常处于“既上不去,也下不来”的情况。前者是发电激励问题,我们之前讨论过。尽管程度上,因为煤炭价格明显下降,2025年开始相比2022-2023明显改善,这也不是通常的电力系统灵活性讨论相关的内容;而后者则是系统平衡挑战,也就是在某些时刻,太多出力追逐太少需求,而缺乏竞争或者其他协调机制去确定谁上谁下以及谁应该支付谁。割裂、特别是缺乏流动性的多层市场,到了彻底革新的时候了。