分析|水电不是水蜜桃，下单就得运：四川限电能否催化电网体制改革
四川限电能否似当年二滩“弃水”，催化电网体制改革，拭目以待!
张树伟
卓尔德环境研究(北京)中心（Draworld）
范若红 财新
contact@draworld.org
本文首发《财新》
双方签了双边合同，意味着财务支付责任。但调度仍有充分的其他手段既尊重这种交易，又服从于总体平衡的原则。比如四川这种情况下，水电留在本地使用，目标地（比如华东）增加其他机组的出力。一句话：四川水电不是四川的水蜜桃，下单了就得给你运过来！不需要！交易层面无论达成何种协议，都不应该成为物理层面有效率运行的障碍。
四川正在发生什么？
“天府之国”——四川正经历高温干旱少雨缺电的困扰。四川是我国的大省，人口8100万，面积48万平方公里。与西欧德国人口差不多，而面积还要大1/3。进入8月中旬，继发布《关于扩大工业企业让电与民实施范围的紧急通知》限电一周之后，干旱情况并未随着日历上夏季的结束而有所缓解。8月21日，四川政府启动了突发事件能源供应保障一级应急响应[1]。
高温干旱催生了额外的电力需求，同时在供需平衡方程另一端大幅减少了水电出力。最大瞬时负荷达到6500万千瓦；而额定容量8000万的水电，其出力据称只有50%[2]左右。因此，要保持本地的电力平衡，2000万左右的煤电与燃气电厂，以及500kV直流外送背靠背反向运行，以及分布式的应急发电车（油/气电）都动员起来。需求侧，各主要工业部门均在限电，削减需求。这似乎显示：四川目前的系统平衡挑战，不是偶然出现在个别高峰时刻，容量（GW）不足；而接近全时的大量缺电，电量（GWh，不同时间容量的“积分”）也不足了？
从以上的数据来看，并不至于到了各种或高亢或激昂或低沉的新闻显示的那种程度。6500万的最大负荷，4000万有效的水电出力，2000万的煤电，加上外来的资源，简单的供给=需求的算术，容量问题并不突出。
但是，四川可能（猜测！）仍旧维持着可观的外送电。据2019年的消息[3]，四川的复奉、宾金、锦苏三大直流，加上德宝直流，以及8回500千伏交流线路，跨省外送能力超过3000万千瓦。其中，主要是送到“遥远”的华东地区——所谓跨区外送。即使这部分外送目前只有1500万（常态），无疑缺乏这部分资源，本地的平衡要困难很多。这方面，媒体界同仁已经报道比较充分。
外送水电资源能够放到四川平衡方程的供给端吗？物理上，只要有电网连接（有些水电站“甚至”并不参与本地平衡，是某些东部用户的“特供电”；这种不灵活安排在短期与长期的潜在问题，我们另文讨论），它就可行。我们听到了几种类似的、误导性很强的说法——“这部分电力已经卖出去了”、“契约精神、无法轻易调减”、“合同履约压力”等等。
它不符合电力产品与系统运行特点——交易与实际物理运行可以完全分离。电力产品对用户高度均一(homogenous)，无需（接近无法）区分来源与成分。电力市场的平衡，往往是具有空间控制区（Balance area）的概念[4]。双方签了双边合同，意味着财务支付责任。调度仍有充分的其他手段既尊重这种交易，又服从于总体平衡的原则。比如四川这种情况下，水电留在本地使用，目标地（比如华东）增加其他机组的出力。一句话：四川水电不是四川的水蜜桃，下单了就得给你运过来！
顺便说一句，紧平衡下，如果价格体系足够具有流动性，改变物理潮流的操作也符合四川参与者/调度本身的激励。四川供应紧张到需要大幅度限电的程度，在一个价格机制起作用的体系（比如假设中的现货市场试点）中，价格水平会上涨很多（发电的边际成本很高）。从水电站交易视角，它会发现把电力卖到本地市场（比如0.8元/度），比远端要划算的多（0.3元，往往是远端倒推的电价），还不如作为一个“用户”在远端购入火电（0.4元）以满足自身合同“承诺”头寸，而在本地卖现货赚差价。从调度的视角，如果它足够关心整个系统的成本最小化，无论有无市场交易，它仍然要避免限电造成重大损失的情况（停电损失，根据实证研究文献，往往是其定价的50-100倍），它也有动力去采购新的电力资源满足水电出力不足下的系统平衡。一句话：交易层面无论达成何种协议，不应该成为物理层面有效率运行的障碍。
但是，这种假想的理想情况仍未发生。缺乏本地市场价格的变化无疑是个让我们作为黑猩猩与理性计算体结合的感性动物，有“我理解了！”（make sense of）的如释重负感。但是仍然，调度作为一个集体，为何不能在华东采购新的电力，而把这部分电力留在四川解决限电问题呢？这个疑问的答案并没有那么显然。
如果把远端华东纳入体系来审视，它是否可以有效增加出力是个需要额外论证的问题。如果答案是否定的——也就是华东地区也达到了自身发电能力的极限，包括使用四川容量的那部分，那么问题变得简单而凄美——就“四川+华东”构成的体系，其总的容量已经无法满足最大需求，成为一个“零和游戏”，供给的蛋糕无法再扩大，必须削减需求。到底削减谁，就成为了一个“挑选倒霉蛋”的过程。它需要的就只是如何挑选的价值观了。
如果答案是另一种，那么我们接着的追问是：调度为何不这么做，为何没有实现？
事实上，起码我们（www.draworld.org）的实证研究表明：华东地区还存在可观的空闲容量（idle），特别是火电没有使用。只不过，这种闲置与低使用率，可能有“发电不挣钱”缺高质量煤燃料造成的出力严重不足。这是另外一个复杂的问题，暂搁置不讨论。
因此，要进一步证实，需要从业者明确告诉公众：在“四川+华东”系统中，如果华东地区无法提升供给，发生在哪个区域省份，而又是哪个时间？给定的【时间、空间】范围内，四川又是个何种供需缺口情况？天级别的发电量（kWh）信息已经显得过粗，往往小时级别才具有足够的分辨率去精确理解。
这些问题，涉及到一些更加宏大的背景与安排，我们在以下部分讨论。
更加宏大的背景与设问
事实上，调度之前做过这种物理上“再平衡”的操作。原国家电监会报告指出，2009年底湖北缺电（另外一个水电大省！），江西组织的临时送湖北交易，实际上是三峡送江西电量直接改送湖北，江西则在省内挂牌向火电企业采购电量。调度对于电力的均一性是充分掌握的，所谓的江西临时送湖北，是纸面与财务结算层面的操作。电力系统的平衡，物理层面跟交易结算的财务层面可以充分分离。交易可以很灵活任意，但是落到物理层面，只要保证总体的统一平衡即可。
这涉及到如何理解一个历史的真相——“二滩”弃水。它变得非常有名，在于其投产发电之后，没有省份要它的电，无奈弃水，从而触发了2002年开始的厂网分开电力体制改革。这一历史事件被描述为电力大范围优化配置的“省间壁垒”问题，把地方政府作为“麻烦制造者”，至今仍存在在很多人的印象中，具有很大的国内影响，甚至忽悠了很多西方国家的“傻缺”（nerds）。比如，2022年3月17日，美国美中经济与安全审查委员会举行关于“中国的能源计划和实践”的听证会[5]。与会的至少两位大学专家提到我国的能源电力地方保护问题（protectionism）。2020年10月6日，哈佛大学学者Mun S. Ho[6]将这种现象概括为：每个地方政府都希望有自己的发电资源，以提供就业和税收。因此，每个地方政府都抵制中央指令，不进口可能在另一个省生产的更清洁或更便宜的电力（伪）。我国发改委的最新诊断体现在《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》系列解读[7]中。它说：电力市场还存在体系不完整、功能不完善、交易规则不统一、跨省跨区交易存在市场壁垒等问题。
交易层面缺失安排并不是运行层面不能优化配置的理由。以二滩水电站为例。即使它因为价格高而没有交易层面的安排，这也并不妨碍调度以更低的价格购入（比如0.1元/度），以替代那些高成本的煤电（比如0.25元/度）的发电份额，并且尊重这些煤电与用电用户达成的发用电交易。用个“掉书袋”的术语——“经济调度”（economic dispatch）。在俄罗斯，尽管有很多基于地缘政治的垄断性安排，但是电力部门作为内循环部门，仍旧是竞争的。即使是计划经济思维者，也理解已建成的水电是免费的，不首先使用是整体的浪费，没有道理。可再生能源享有优先入网权利[8]。从水电站自身的视角，它如果足够敏感，也会意识到：只要能卖到零价格以上，就是“赚”的，不需要固守着0.45元的“成本倒推长期价格”不放，那只能造成更大的自身损失。
所以，对不起部分读者，四川限电与二滩弃水，把电力类比水蜜桃，有人要还是没人要，我可能要挑战您从上个世纪的理解与信念。如果二滩弃水的原因是“交易壁垒”，那四川/东北这种本地都紧张了还往外送叫啥？莫非是“过于缺乏壁垒”？——完全不可理解。无论是现在的争夺水电还是过去的扬弃水电，都是交易层面的事情。它不应该决定物理系统是如何运行的。这个系统与对应的整个市场只要是开放的，那么水电就（应该）会以这种或者那种方式并网并“悄悄”被某些用户使用。业内专家李鹏对此有精彩的论述——“调度以满足交易需求为主，而且它的作用是确保用最小的系统成本来完成用户交易”[9]。
具体到四川当前，调度为何无法实现外送潮流的削减？既有价格体系下经济激励上不相容，可能是个原因。从经济责任而言，四川的水电站无法交货自己的合同头寸，它们应该去弥补这部分“平衡偏差”——比如采购华东的电力。但是在以上的粗尺度平衡体系中，这种责任无法精确界定——比如按照小时平均。电网需要额外采购电力需要支出，而下降的外送潮流还会带来输电费的减少。据四川某从业者（要求匿名）给笔者分享的信息显示：减少外送请示没有获得同意，自己的写字楼空调都不能开。
调度缺乏明确的“平衡控制区”，层级过多，从而只能进行序贯决策，无法做更小尺度、更快节奏的精细安排是个操作上的可能原因。调度机构是多层级的，并不像宣称的那样“统一”——由一个主体去负责总体系统的平衡。操作层面可行起见，时间上往往是上级调度首先确定联络线计划与大电厂出力分配计划，然后下级调度在遵守这些“前提”（所谓边界）的基础上做省内安排。所以，这一流程往往变成了“序贯决策”（sequential decision）。特别的，拥有最高量裁权的国家调度中心，不负责系统平衡，而是一个计划制定机构。其计划制定的价值观是什么，跟价格体系是否相关，也不清楚，是一种自由量裁。但是各个省必须服从这种设定。以上的职权与角色划分描述现实中不同的时间、空间可能略有不同。比如南方电网属于独立调度机构，并不隶属所谓的“国家调度中心”；有些时候不同调度之间的计划也会有限迭代更新，比如甘肃的电力外送，即“增量现货”，基于计划安排基础上做微调；华东电网在2015年之后也曾经建立区域级的系统旋转备用共享机制。
但是总体上，“序贯”安排是常态，其他是特例。基于这一“科层制”的体制安排与遵守“序贯决策”原则的调度机制，层层汇报逐级确认的体系必然耗费时间，从而导致无法做到快速响应。即使主观上，调度要“怜悯”四川用电者，也没有能力实现。这同时造成短期市场缺失，系统运行平衡分辨率过粗。
因此，结果可能就是权力游戏的结果：四川用户作为整个体系中最不具有发言权的，承担了水电出力目前严重不确定的损失。笼统的讲，四川是外送省份是成立的。但是具体到某个月，某一天，某一个小时，那（应该）是另外一回事。这种损失是巨大的。从量级上打比方，如果是1000的话，那么电网由此增加的收入（加上避免的支出）只有200，因此整体是存在净损失的。这并不像一些自媒体描述的，是“华东还是四川受损”的利益分配问题，而仍然关乎整体效率——“蛋糕”大小。
既往改革从未触碰——更有效率的物理运行
如果从1997年我国撤销电力部建制，组建国家电力公司算起，电力部门持续的改革其实一直在进行。2001年完成政企分开。2002年5号文开启厂网分开改革。2015年开启的最近一轮改革，输配电价单独核算、双边市场化交易突破行政定价与“统购统销”、“试错法”短期批发（所谓现货）市场试点、售电公司培育等仍在持续努力。但是，无论交易层面如何安排，有效率的物理运行——让此时此地成本最低的机组优先满足需求，却从未放到“桌子”上。
事实上，经济调度曾经出现过。2015年出版的《电力史话》一书提及：1978年之后，通过“加强经济调度，节能、降耗方面取得新进展”。在上世纪90年代之后，我国也短暂得出现过考虑上网电价的发电计划安排，使得购电费用最小。但是，在省级标杆电价出现后，所有电厂变成一个价，那么这种方案也就无效了。电网买电厂的电，都几乎没有区别。后来的一系列变化表明：标杆电价隔绝了电厂风险，而使得经济调度不可行的定价体系，带来了一系列的系统运行与投资过度激励等严重后果。
现在，一方面建成煤电亏损严重，一方面新建煤电的激励还很大，仍需要行政压制，再则鼓噪“容量电价”的声音而非常盛。亏损了却没有降低新建热情；给定新建热情仍很高，决策者还担心容量充足问题，还要给容量补贴？这种“吊诡”的不一致，只能说明一件事情：煤电的利益相关方，有信心或者预期，获得一个比其实际价值（系统不缺容量，容量电价解决的不是容量问题）更高的电价水平。顺便提一句：在政策层面如何打掉这种预期，是避免煤电容量新一轮巨大过剩的关键所在。
Table 1.1 ⊳ 改革历程中若干事件与问题的归因与故事情节
序号 | 事件 | 竞争性的归因/故事情节（narrative） | 为何归因是误导性的？ |
1 | “二滩”水电站弃水事件（1999年） | 1. 二滩水电站的上网电价为0.45元/千瓦时，这不仅高于国电公司系统0.25元/千瓦时的平均上网电价，甚至比当时全国到户城市居民0.42元/千瓦时的平均消费电价还要高[10]。 2. 并不是因为电价高，核定电价0.31元/度，实际上网电价只执行0.18元度（朱镕基语）[11]。“省为实体”是原因。 3. 电力资源统筹规划不足，水电火电建设齐头并进，川渝地区发电能力过剩相关[12]。 | 无论交易层面是否达成交易，是否存在交易头寸，都不应该影响物理层面水电优先，从而不应该有“弃水”发生。 归因存在混淆“交易”与“物理运行”层面的问题。 |
2 | 挨着三峡的湖北缺电（2009/2011） | 1. 湖北缺电，从江西买，组织江西临时送湖北交易。 2. 该部分电量并未出省而是由江西自行消纳，交易量与三峡送入电量进行了对冲。 | 本地物理上完全可以“消纳”，还要使用额外的输电资源，这无疑是一种整体性的浪费。 |
3 | 东北“拉闸限电”期间仍维持常态外送电（2021） | 1. 此前签订的年度中长期交易已经经过安全校核，且山东、华北电力供应也偏紧，因此这部分外送电量难以继续调减[13]。 2. 山东、华北都很缺电的情况下，只能讲究契约精神，依据合同输送[14]。 | 即使有“协议”存在，这也仅是交易层面的事情。物理运行上可以在本地发电，满足更紧的需求形势，而山东、华北机组更多出力。 |
4 | 四川常态化限电中仍维持水电外送 | 1. 契约精神，不好停外送电。 2. 水电出力实在是太少了。 | 是否仍旧存在水电停止外送，目标地扩大其他机组出力，而本地缓解限电情况的可能性 |
来源：作者根据各种历史材料汇总。
电网体制改革改什么？
2022年下半年开始，我们开始看到一些积极的信号，得以继续保存理由与耐心，对未来的改革有所期待。这些信号特别包括：
联网功能与特权输电有望加以显性区分。从2005年左右开始，我国建设了大量跨越多个省份，输电距离大到2000公里，甚至更远的“点对点”、“点对网”的基础设施。它们服务于输电目的,而不具有联网功能。出于设计的约束或者设定，这些线路上的潮流仅有限的几种变化——4个季节与白天/黑夜的区别。这种跨区“大飞线”在经济逻辑上是无法理解的。给定电力并不具有本源价值，系统的平衡往往是“游泳池”平衡，那么从西北电网到华北电网的联络，它们是相邻的，只需要中间通过500kV甚至更低电压等级几百甚至几十公里的线路就可以交换电力。联网线路的潮流，是本地平衡之后的“差额”进行跨区交换，相比目前不考虑本地需求的“能源基地”项目要小的多。这样线路需要的公里数、容量都会小，成本也低几个数量级，还没有“大飞线”的安全保障问题，特别是国防安全。这方面的改变已经有苗头，比如有媒体开始显性地报道展曙光律师组织的第三届全国“配电圆桌”论坛，开放式地讨论智能电网（联网功能的更充分发挥），以及分布式主导的系统拓扑结构等[15]。
“绿电”交易割裂统一市场的问题得到正视。笔者在2018年的文章提示：配额制体系建设的目标，应该是建立配额交易市场，定位于交易层面、增加可再生能源收益的政策工具，与可再生能源价格政策的功能类似，而不是进一步给各个电源类型“划成分”(类似给本地电与外送电划成分)，加深电力统一运行市场的即有扭曲，干预电力市场经济有效运行的目标。但是，特色的“可再生能源配额制”还是以所谓可再生能源消纳责任的方式推行了。由于责任目标高了，肯定会跟系统的运行可行域冲突，只能仅具象征与程序性意义。2022年开始，一系列的社会讨论，开始正视绿证与绿电的杂糅问题[16]。
这些信号，都有望改变我国电力系统“公共品”供给严重不足的现状，特别是涉及一个统一开放的市场（pool），以及有效率的物理运行体系。要实现“新能源为主题的新型电力系统”所需要的改革，从笔者的认识层面，必须实现以下的体制现代化、机制建设以及政策改变：
·硬化电网公司预算——体制。目前“预算软约束”性质仍旧较强，距离“收入中性”并受到严格行为监管的市场基础设施提供者角色仍遥远。硬化了预算，电网才具有不断提升调度运行水平来节省经济成本的动力，也不会对该支付的成本（比如需求响应）游说政府转嫁为其他主体的义务，成为凌驾在系统之上的“指挥官”。这是下一步改革的重中之重，也是解套各种改革难题的关键所在。硬化预算的可操作性的工具（instrument）是取消并不具有明确职能的电网总部建制，通过拆分电网厘清收入上限水平设定。
·建立成本最小化的调度价值观——机制。无论其调度范围是大是小，电源类型是复杂还是简单，这一原则都对应着系统的最优以及电力用户的福利最大。目前我国的调度方式，通俗的讲，是发电厂与电力用户都在努力攒“直线”（所谓稳定出力），以适应调度运行机构的粗时间尺度调度。尽管这种努力，跟它们本来的特性，往往并不一致，也并不是全系统安全稳定的必需。
·任何新的政策出台，不能割裂物理平衡系统的统一运行，也就是尊重平衡区安排——政策。这包括新的电源必须首先并入本地电网、新能源双边交易必须仅限于交易层面而不能决定物理潮流等。
最后的话
基于以上的讨论，我们有以下几个结论：
1. 干旱的程度是历史罕见的。但是给定这种干旱的程度，如果华东还具有剩余的容量（这是个实证问题），电力系统体系还是存在“做大蛋糕”而不是“零和”游戏的可能，减缓乃至消除目前的严重限电情况。
2. 同历史上水电大发不得不“弃水”的事件现象迥异，但是逻辑类似，无法实现这一“蛋糕”做大，同样根源于电网运行体系的高度僵直。特别是粗分辨率平衡、运行缺乏经济价值观、交易与物理层面混杂（mixed）。
3. 这种僵直，是多层级权力运用体现造成的“序贯决策”的体制性（institution）问题。寄希望通过新的政策（policy）修补调整来消除，是没有希望的。
4. 要推进设想中的“电网体制改革”，取消电网公司总部建制，取缔国家调度中心，建设5-10个区域性电网公司，互相对标，逐步建立收入上限（revenue cap）管制是个可行的方向。
四川的限电能否催化这些方面的进展？这能否在未来一段时间内发生？
我们只可能说：如果它不发生，伴随着更多的波动性电源、更频繁的极端天气、更具波动性的能源市场（比如现在正在发生在欧洲的能源价格暴涨），电力系统的安全可靠稳定运行，就不再是那么笃定的事情。
让我们拭目以待！CWEA
来源：财信网 作者：张树伟 授权转载
https://opinion.caixin.com/2022-08-24/101930362.html
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