從電力調(diào)度視角看拉閘限電

導(dǎo)讀

本文詳細描述了我國調(diào)度調(diào)度規(guī)則的范式，可以為理解目前的拉閘限電提供一個視角。有一種很大的可能，目前的拉閘是調(diào)度“省事”原則下的行為。

正文

今年早些時候，政府機構(gòu)發(fā)布了關(guān)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(jié)能低碳電力調(diào)度運行制度。相比于目前模糊的“自由量裁調(diào)度”，這一標(biāo)準(zhǔn)的建立無疑具有減少調(diào)度自由量裁權(quán)，穩(wěn)定各種電源預(yù)期的積極作用。但是，節(jié)能低碳的標(biāo)準(zhǔn)，仍舊是非經(jīng)濟標(biāo)準(zhǔn)（noneconomicstandard），完全不同于歐美一般電力系統(tǒng)采用的經(jīng)濟調(diào)度（economicdispatch）原則。

2020年7月，剛剛贏得大選的美國民主黨總統(tǒng)候選人拜登接受公開采訪，炮轟目前的股東資本主義——追求股東利益最大化。他說“企業(yè)不僅對股東有責(zé)任，同時也需要對工人、對社區(qū)與對國家負責(zé)”，企業(yè)需要從股東的企業(yè)變成各個利益相關(guān)者的企業(yè)。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(shù)量不少的擁躉，當(dāng)然也遭到了很多關(guān)于企業(yè)目標(biāo)以及企業(yè)充當(dāng)政府角色（既不專業(yè)也缺乏激勵）方面的反對，來自于凱恩斯學(xué)者曼昆以及芝加哥學(xué)派等人。

筆者無意在這方面做更多的討論，這已經(jīng)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(diào)度原則為什么要基于經(jīng)濟原則，并且是唯一原則？可再生能源優(yōu)先難道不對嗎？可再生能源發(fā)展難道不重要嗎？通過調(diào)度原則作為可再生能源發(fā)展的工具，為啥不可以？非經(jīng)濟調(diào)度會產(chǎn)生哪些意想不到的后果呢？

本期專欄我們討論這一問題。我國的調(diào)度范式，是粗尺度的一種方便性原則（這么安排——“省事”），導(dǎo)致了諸多的經(jīng)濟損失，也就是系統(tǒng)資源的浪費。我們傾向于證明：想象中的非經(jīng)濟調(diào)度調(diào)度原則即使是明確的（相比目前的模糊標(biāo)準(zhǔn)），也會產(chǎn)生諸多意想不到的后果，特別是涉及消費者福利與責(zé)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(jīng)濟調(diào)度”的動機

美國是觀察各種電力市場設(shè)計與問題的好窗口。因為它有50個州，7個聯(lián)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(wǎng)一體的管制電力系統(tǒng)。但是，無論是市場體系，還是成本為基礎(chǔ)的管制體系，其調(diào)度準(zhǔn)則——不同機組的市場份額決定機制，無疑都是采用“經(jīng)濟調(diào)度原則”。也就是不斷趨近“讓此時此地此景下成本更低最低的電源來滿足相應(yīng)電力需求”的目標(biāo)。

歷史上，關(guān)于為何采用這一標(biāo)準(zhǔn)也曾出現(xiàn)過各種討論。比如，這種標(biāo)準(zhǔn)下，天然氣單循環(huán)（能源效率較低）往往比能源效率更高的聯(lián)合循環(huán)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(xiàn)在天然氣過剩了）被浪費？

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

我國歷史上的“類經(jīng)濟調(diào)度”實踐

歷史上，我國也出現(xiàn)過非自由量裁型、而比較明確的調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)。比如以煤耗量最小，或者燃料費用最低為標(biāo)準(zhǔn)。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(jīng)濟調(diào)度”。

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

節(jié)能低碳屬于非經(jīng)濟調(diào)度原則

這種說法，其實在我國很多年前就出現(xiàn)了，只不過沒有大范圍推行。2007年，國務(wù)院發(fā)文，推行節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法。其機組的排序原則如下：

無調(diào)節(jié)能力的風(fēng)能、太陽能、海洋能、水能等可再生能源發(fā)電機組；

有調(diào)節(jié)能力的水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉窗l(fā)電機組和滿足環(huán)保要求的垃圾發(fā)電機組；

核能發(fā)電機組；

按“以熱定電”方式運行的燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)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(fā)電機組；

天然氣、煤氣化發(fā)電機組；

其他燃煤發(fā)電機組，包括未帶熱負荷的熱電聯(lián)產(chǎn)機組；

燃油發(fā)電機組。

這一原則與經(jīng)濟調(diào)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(dāng)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(jīng)過少數(shù)試點，不知道因為何種原因，不了了之。

非經(jīng)濟調(diào)度原則意想不到的后果

由于是非經(jīng)濟調(diào)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(jié)果。所以在市場中，它不存在對市場主體的經(jīng)濟激勵——不斷降低運行成本，從而獲得更大市場份額。根據(jù)這種標(biāo)準(zhǔn)，天然氣機組發(fā)電將永遠比煤電優(yōu)先。這一排序?qū)⑴c能源市場的動態(tài)毫無關(guān)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(fā)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(yīng)系統(tǒng)成本最小化的原則。天然氣發(fā)電機組將永遠比煤電優(yōu)先，更像是基荷發(fā)電。這種平均成本的高昂消化傳導(dǎo)，在管制體系中意味著消費者負擔(dān)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(tǒng)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(jīng)濟原則的世界中。相比非經(jīng)濟標(biāo)準(zhǔn)的不可比較，比如到底污染物排放減少10%相當(dāng)于技術(shù)先進幾年，還是相當(dāng)于幾克煤耗的價值，經(jīng)濟原則是可以比較的（錢是沒有差別的）。追求經(jīng)濟原則，這也是長期消費者的福利。

當(dāng)然，不僅僅是經(jīng)濟目標(biāo)是重要的，安全、環(huán)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(jīng)濟要素，通過經(jīng)濟競爭力發(fā)揮影響，而不是去割裂本該統(tǒng)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(huán)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(jīng)不具有邊際成本為零的可再生能源的基本特征。在經(jīng)濟調(diào)度體系中，將不再也不應(yīng)該擁有事實上的優(yōu)先地位。

那么，根據(jù)電力來源劃成分，優(yōu)先調(diào)度這類“偽可再生”，客觀上是拉動了西部地區(qū)的可再生能源發(fā)展啊，為什么不可以呢？

除了我們以前多次提及的評價標(biāo)準(zhǔn)不能跟零比，而是需要問“同樣的投資在其他地區(qū)是否收益更大”之外，這樣的優(yōu)先安排，跟市場的核心行為引導(dǎo)信號——價格將變得毫無關(guān)聯(lián)。價格體系可能不再平衡——比如山東現(xiàn)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(tǒng)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(jīng)降為接近零，以最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(jīng)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(tǒng)的平衡將是極其困難的。

調(diào)度原則為何不能是發(fā)展可再生能源的工具？

大幅度地提升可再生能源，特別是風(fēng)電與光伏的發(fā)展規(guī)模與節(jié)奏無疑是實現(xiàn)氣候目標(biāo)所必須的。但是，好的目標(biāo)并不意味著可以不擇手段。對于已經(jīng)建設(shè)的可再生能源，不管是受補貼激勵也好，還是個人興趣也好，其投資成本已經(jīng)沉沒，其在經(jīng)濟調(diào)度原則下也會優(yōu)先，這自然不需要反復(fù)加碼的“照顧”。再次強調(diào)它優(yōu)先，就有點口惠而實不至的意思了。這本來就是風(fēng)電與光伏應(yīng)得的,不屬于額外的照顧。

但是，節(jié)能低碳調(diào)度準(zhǔn)則之下，有很多經(jīng)濟性不好的就要搭“便車”了。所謂優(yōu)先次序之外安排（outof-merit-order）的情況會越來越多。比如我們反復(fù)提到的給上網(wǎng)的電力（已經(jīng)無法區(qū)分是煤電還是可再生）“劃成分”的問題。這種割裂市場的做法，往往也會導(dǎo)致很多意想不到的后果。

典型地，在我國這種情況下，就是大量的可再生能源電源布局在了完全缺乏有效需求（意味著價值很低）的西部地區(qū)，這屬于一種產(chǎn)業(yè)與容量布局上的扭曲，潛在地埋下了虧損與利用率不足的風(fēng)險——根本沒有省份要。

通過波動性的電源與煤電打捆，僵直地送到東部，充當(dāng)基荷，就更加實現(xiàn)不了發(fā)展可再生能源的初衷了。發(fā)展可再生能源是手段（means），其目的初心是氣候減排。

一度這樣的網(wǎng)電，按照40%可再生+60%煤電，體現(xiàn)在政府的“一體化”文件征求意見中，其潛在的碳含量可能仍舊在600gCO?/kWh之上?？紤]到電力輸送的損耗（5%左右），東部為了安全要求（比如N-1）安排的備用，東部機組深調(diào)帶來的效率下降——超臨界機組降到50%出力就是亞臨界的效率了，這種可再生能源發(fā)展方式是否真正能夠帶來減排都需要打個問號。需要更高分辨率的模擬仿真與考慮各種因素來詳細回答。

加裝儲能：調(diào)度“攤派”的荒唐

如之前文章反復(fù)提及的，我國缺乏經(jīng)濟調(diào)度，調(diào)度實際執(zhí)行的是方便性原則（convenienceprinciple），追求各個機組的穩(wěn)定出力與可控。除此之外，泛濫的層層攤派思維，不管如何實現(xiàn)，就管實現(xiàn)與否的操作也比比皆是。

一個假想的例子。如果有12個電源，它們每一個都可以滿足2小時的需求，但是都無法滿足任意超過某特定2小時的需求，那么他們聯(lián)合起來，完全可以充足地（加上系統(tǒng)備用）滿足系統(tǒng)1天24小時的需求。

按照現(xiàn)在的“攤派”思維，這些電源都因為不可控（所謂波動性），也就是無法受調(diào)度指揮，需要加裝儲能。這完全是電網(wǎng)“平滑系統(tǒng)出力”角色發(fā)揮遠不夠充分的問題。

追求電力輸出的穩(wěn)定對于企業(yè)視角可能是有意義的，因為它可以捕捉更多的發(fā)電收益機會，但是“輸出穩(wěn)定”對于整個系統(tǒng)是沒有明確價值的，因為需求就是不穩(wěn)定的，而電網(wǎng)的基本角色就是平滑各個特性不同的機組出力以及需求。

根本原因：調(diào)度的“方便性原則”

在我國，調(diào)度仍舊不是電力系統(tǒng)與市場的平等參與者，而是整個系統(tǒng)的指揮官。

行政文件一句話——70%以內(nèi)調(diào)節(jié)屬于基礎(chǔ)調(diào)峰免費，就相當(dāng)于電源（比如華能集團）給電網(wǎng)一年輸送幾百億的“熱備用資源”價值。

調(diào)度事實上擁有超越上帝的地位。上帝無所不知，因為“上帝看著你呢”；上帝無所不能稍有爭議，因為有人說“上帝能否造一塊連他自己都舉不起來的石頭”來挑戰(zhàn)這種無所不能；上帝無所不對的爭議就更大的，因為人們行動的正當(dāng)性通常來自于“上帝的旨意”，如果上帝無所不對，倫理上說“上帝做了某件事是對的”就變成了一句毫無意義的陳述。

調(diào)度無所不知，相比上帝，這倒正常。不正常的是：它對于系統(tǒng)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)實時掌握，卻對普通發(fā)電企業(yè)與公眾保密。

調(diào)度無所不能，這有點過分。它可以在年內(nèi)尺度任意決定機組的出力，而不需要付出任何購買（備用）成本，并且調(diào)度成何種結(jié)果就按何種結(jié)果結(jié)算。

調(diào)度無所不對，這就太糟糕了。超越了上帝的角色，完全不是一個平等的市場專業(yè)化參與者——購買平衡資源、運營實時市場。這在短期充滿著巨大的道德風(fēng)險，長期不利于平衡系統(tǒng)專業(yè)化能力的提升，以及在調(diào)度與發(fā)電者間一個明確有限權(quán)責(zé)清晰的協(xié)調(diào)界面的形成，而永遠是一種一方對另一方面的全面依賴或者控制。

最為要命的是：我國的調(diào)度結(jié)構(gòu)上還是個類似于行政的科層體系。擁有最高量裁權(quán)的國家調(diào)度中心，完全不負責(zé)系統(tǒng)平衡，而是一個計劃制定機構(gòu)。

其計劃制定的價值觀是什么，跟價格體系是否相關(guān)，也完全不清楚。但是各個省必須服從這種設(shè)定。這種依賴于調(diào)度自覺性而完全無法監(jiān)管放任自流的無價值觀體系，是我國電力體制進一步深化改革的“命門”。

“綠色融資”也在割裂市場，為何可以？

讀者可能會產(chǎn)生疑問：那我們現(xiàn)在各國的綠色刺激計劃，也是在割裂統(tǒng)一的市場啊。只要是綠色融資，或者綠色債券，就可以獲得銀行、特別是一些政策性銀行的利率優(yōu)惠貸款，甚至是贈款。這不就割裂了統(tǒng)一的金融市場了嗎？

答案無疑是肯定的。必須指出，現(xiàn)實世界存在著諸多的既有扭曲，各種市場現(xiàn)狀是高度割裂的。融資利率最低的歐盟接近于零，而政局不穩(wěn)的非洲國家可能高達30%以上。但是，這并不能否認追求“統(tǒng)一市場”的正當(dāng)性。

這種“吃小灶”的行為，肯定要推高其他融資需求方的成本。但是，不同的是，一方面，金融市場是直接處理“錢”的事情，其扭曲可能比其他實物市場（具有下游傳導(dǎo)效應(yīng)）要?。涣硪环矫?，這些減排項目相比我們要實現(xiàn)的目標(biāo)，還處于嚴重不足，而不是泡沫化的另外一個極端。因此，這種優(yōu)惠作為“次優(yōu)選擇”，即使不是成本有效（最低）的，也很可能是效益（減排收益）大于成本的。這與我國推行的僵直外送可能減排都做不到不同。

總結(jié)

調(diào)度原則應(yīng)該是個經(jīng)濟原則的動機，在于消費者福利以及提供激勵相容經(jīng)濟激勵。環(huán)境目標(biāo)需要額外的政策手段，而不是摧毀明確的經(jīng)濟標(biāo)準(zhǔn)，而代之以模糊的其他不可比較的標(biāo)準(zhǔn)。特別是，不能給公眾消費者輕易加上道德責(zé)任——“2060碳中和太重要了，難道你就不能買個單？”

應(yīng)用一些非經(jīng)濟原則，比如節(jié)能低碳調(diào)度，意味著用調(diào)度工具實現(xiàn)非經(jīng)濟目標(biāo)，這潛在地將扭曲很多領(lǐng)域的行為，特別是不同能源品種的競爭力。

在我國“講個相關(guān)不相關(guān)的理由，給優(yōu)待；講個缺點，踏上一萬只腳”的只講性質(zhì)、不講程度的思維方式依然泛濫。

在這種情況下，我們需要尤其對非經(jīng)濟調(diào)度原則說“不”。提高系統(tǒng)運行透明度，盡快取締國家調(diào)度中心，是解套若干改革難題的第一步。

十四五期間，電力系統(tǒng)運行的透明度是整個行業(yè)發(fā)展的公共品。我們期待對系統(tǒng)到底是如何運行保持系統(tǒng)平衡的更高水位的公眾理解。