新型電力系統規劃需因“市”而變

電力規劃是指導電力工業(yè)發(fā)展的綱領(lǐng)，是能源規劃的重要組成部分，與國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展五年規劃相對應和銜接。一部改革開(kāi)放的電力規劃史，記錄著(zhù)我國電力改革、開(kāi)放、發(fā)展的足跡，凝聚著(zhù)幾代電力建設者的智慧和心血。特別是近二十年，電力行業(yè)規劃部署積極應對氣候變化，落實(shí)降碳目標，加大力度優(yōu)化電力結構，持續推進(jìn)電力市場(chǎng)化改革，為國家經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展、能源轉型升級作出了重要貢獻。

電力規劃的風(fēng)向因時(shí)而變，從計劃經(jīng)濟時(shí)期的5個(gè)“五年計劃”到改革開(kāi)放后市場(chǎng)經(jīng)濟初期的5個(gè)“五年計劃”，再到2005年起至今的4個(gè)“五年規劃”，指引著(zhù)我國電力工業(yè)蓬勃發(fā)展。2015年我國新一輪電力體制改革啟動(dòng)以來(lái)，全國范圍內電能量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)以及容量機制全面推進(jìn)，放開(kāi)兩端后發(fā)用主體在競爭性環(huán)境下的運行行為發(fā)生了顯著(zhù)的改變，我國電力規劃環(huán)境也發(fā)生了根本性變革，依附于資源計劃配置機制的電力規劃已經(jīng)不適應新型電力系統發(fā)展的要求。2022年初，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快建設全國統一電力市場(chǎng)體系的指導意見(jiàn)》提出，健全適應市場(chǎng)化環(huán)境的電力規劃體系，注重發(fā)揮市場(chǎng)價(jià)格信號對電力規劃建設的引導作用。

電力現貨市場(chǎng)是電力市場(chǎng)的核心。在即將迎來(lái)電力“十四五”規劃收官和“十五五”規劃啟動(dòng)的時(shí)間節點(diǎn)，電力現貨市場(chǎng)建設也迎來(lái)了重要里程碑。2023年，國家發(fā)改委、國家能源局連續發(fā)布《電力現貨市場(chǎng)基本規則（試行）》《關(guān)于進(jìn)一步加快電力現貨市場(chǎng)建設工作的通知》《關(guān)于建立煤電容量電價(jià)機制的通知》等電力市場(chǎng)關(guān)鍵性政策文件，山西和廣東先后發(fā)布其省級電力現貨市場(chǎng)轉正式運行的通知，電力現貨市場(chǎng)建設正在全國穩妥有序實(shí)現全覆蓋。電力系統規劃亟需因“市”而變，適應電力現貨市場(chǎng)建設，以市場(chǎng)化思維實(shí)現電力資源的優(yōu)化配置。

規劃環(huán)境發(fā)生了哪些“變”？

變化一：從“管生管養”到“自負盈虧”：電力現貨市場(chǎng)中發(fā)電企業(yè)會(huì )以利潤最大化為目標進(jìn)行投資和運營(yíng)決策

計劃體制中，無(wú)論何種類(lèi)型的發(fā)電電源，發(fā)電裝機建設規模、機組各年度發(fā)電計劃等均由政府有關(guān)部門(mén)確定，機組的開(kāi)機方式、日發(fā)電計劃（量）等，均由電力調度部門(mén)“三公”安排，機組生產(chǎn)的電量由電網(wǎng)企業(yè)收購。既管生（核準項目）又管養（確保投資回收）的計劃體制，使得發(fā)電企業(yè)銷(xiāo)售多少電量、賣(mài)什么價(jià)錢(qián)、獲得多少收入全都“身不由己”。

在電力市場(chǎng)環(huán)境下，發(fā)電企業(yè)成為“自由身”，會(huì )以利潤最大化為目標進(jìn)行投資和運營(yíng)決策，從投資建廠(chǎng)、簽訂中長(cháng)期合約到現貨報量報價(jià)完全為企業(yè)自主行為，自負盈虧?？紤]中長(cháng)期為金融性合約，主要決定發(fā)電行為的是現貨市場(chǎng)，即市場(chǎng)運營(yíng)機構會(huì )根據發(fā)電的日前報量報價(jià)優(yōu)化每臺發(fā)電機組在運行日的發(fā)電功率，并出清節點(diǎn)邊際電價(jià)。根據現貨分時(shí)結算規則，發(fā)電機組力爭在電價(jià)高時(shí)段多發(fā)電，在電價(jià)低時(shí)段少發(fā)電，即電價(jià)越高、發(fā)電收入越高、利潤越高，反之亦然，在極端低價(jià)時(shí)段，例如0價(jià)或負價(jià)時(shí)，發(fā)電會(huì )造成虧損。根據這種經(jīng)營(yíng)需求，除了報價(jià)策略外，發(fā)電企業(yè)會(huì )主動(dòng)提升靈活性，包括滿(mǎn)功率發(fā)電能力、深調能力、快速爬坡能力以及快速啟停能力，只有具備這些靈活能力，發(fā)電才能實(shí)現最大化利潤或最小化虧損。

變化二：從“按需用電”到“按價(jià)用電”：電力現貨市場(chǎng)中電力用戶(hù)會(huì )以最小化電費支出為目標決定用電行為

在目錄電價(jià)時(shí)代，任何規模的電力負荷都根據目錄電價(jià)規定的峰谷平價(jià)格及其時(shí)段決定其用電行為及費用支出。往往目錄電價(jià)中的峰谷價(jià)格水平難以實(shí)質(zhì)性地影響用戶(hù)用電特性，更難以實(shí)現負荷對電力系統平衡的促進(jìn)效果，甚至起到反調峰的效果。在年度負荷尖峰時(shí)段，主要采取“免費”的有序用電和“付費”的需求響應這兩種帶有計劃經(jīng)濟色彩的方式，都不是符合社會(huì )福利最大化的方式。

在現貨市場(chǎng)中，供需決定的價(jià)格信號對于用戶(hù)在時(shí)間和空間上用電行為引導的效果會(huì )更加充分。從時(shí)間上看，短期的日內價(jià)格和長(cháng)期的季節價(jià)格都會(huì )出現更加顯著(zhù)的價(jià)格差異，在具備技術(shù)能力和不顯著(zhù)影響產(chǎn)能的情況下，用戶(hù)會(huì )調整用電行為以節約用能成本。從空間上看，受到主輸電通道長(cháng)期阻塞的影響，市場(chǎng)中出現明顯的價(jià)區，具備條件的情況下，通過(guò)分區價(jià)格信號引導電力用戶(hù)更多考慮在電源中心或低價(jià)區投資建廠(chǎng)，降低自身用電成本同時(shí)緩解輸電網(wǎng)絡(luò )阻塞，起到就地消納和減少網(wǎng)損的作用，進(jìn)一步節約資源并釋放社會(huì )福利。

變化三：從“藏在表后”到“走到臺前”：電力現貨市場(chǎng)為獨立儲能投資提供了明確的價(jià)格信號和商業(yè)模式

在計劃體制下，傳統的上網(wǎng)電價(jià)和目錄電價(jià)體系中沒(méi)有針對獨立儲能的價(jià)格機制，往往由當地電力主管機構給定充放電價(jià)格、次數、經(jīng)濟補償等。這些定制化政策存在較大隱患，一是政策不穩定，任何管制電價(jià)都存在調整的風(fēng)險，特別是將成本作為定價(jià)基礎，當成本下降時(shí)，價(jià)格必然會(huì )受之影響。二是政策不到位，儲能補貼的付費主體不明，當強制要求某類(lèi)主體承擔補貼費用時(shí)，在沒(méi)有明確經(jīng)濟責任的情況下，必然會(huì )產(chǎn)生糾紛。三是存在惡性競爭，固定補貼或以示范方式確定個(gè)別項目享受政策，很可能出現劣幣驅逐良幣的狀況。以上原因導致要么獨立儲能“算不過(guò)來(lái)賬”，要么只能藏身于發(fā)用主體的內部，當做輔助技術(shù)手段，為單一主體服務(wù)，甚至淪為“路條”配而不用。

電力現貨市場(chǎng)為包括抽水蓄能和新型儲能的獨立儲能提供了明確的收入模式，即從短期運行層面，獨立儲能會(huì )根據日前預測現貨價(jià)格以?xún)?yōu)化其充放電計劃，實(shí)現低價(jià)充電和高價(jià)放電以賺取電能套利收入。從長(cháng)期投資層面，在現貨市場(chǎng)價(jià)格的驅動(dòng)下，儲能投資商會(huì )自發(fā)評估一個(gè)市場(chǎng)在未來(lái)是否有足夠的投資收益率，即經(jīng)常性地出現足夠高的現貨市場(chǎng)價(jià)差，以確定足夠的收入回收投資。因此，現貨市場(chǎng)的短期和長(cháng)期價(jià)格信號會(huì )引導存量?jì)δ艿倪\行和新增儲能的投資決策。

變化四：從“賺購銷(xiāo)差價(jià)”到“收過(guò)網(wǎng)費”：電力現貨市場(chǎng)要求電網(wǎng)企業(yè)充分銜接電網(wǎng)投資與電力市場(chǎng)效益的關(guān)系

在計劃體制下，采用“三公”調度方式，發(fā)電側和儲能側的調控較為規律，考慮到負荷的剛性，長(cháng)期的電力系統潮流的規律性相對較強。由于發(fā)電側采用固定上網(wǎng)電價(jià)、用戶(hù)側采用目錄電價(jià)的結算方式，電網(wǎng)企業(yè)在賺取“購銷(xiāo)差價(jià)”的經(jīng)營(yíng)模式下，何種電網(wǎng)結構對發(fā)用雙側的經(jīng)濟效益沒(méi)有任何影響。

在現貨市場(chǎng)中，電網(wǎng)企業(yè)統購統銷(xiāo)的傳統經(jīng)營(yíng)模式發(fā)生徹底轉變，由購銷(xiāo)差價(jià)帶來(lái)的售電收入轉變?yōu)槌杀究刂坪屯顿Y管理水平的提升。同時(shí)，電網(wǎng)企業(yè)投資規模受到更加嚴格的監管，2020年國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于加強和規范電網(wǎng)規劃投資管理工作的通知》，強化了電網(wǎng)投資監管，提出“電網(wǎng)規劃要按照市場(chǎng)化原則，與相關(guān)市場(chǎng)主體充分銜接”等要求。投資回報率受到嚴格監管，要求電網(wǎng)規劃準確反映電網(wǎng)投資與電力市場(chǎng)運營(yíng)效益的關(guān)系，依據市場(chǎng)主體經(jīng)濟效益優(yōu)選規劃方案，為電網(wǎng)投資監管和輸配電價(jià)核定提供充分的規劃依據，保障電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。

規劃為什么需要“變”？

電力系統規劃主要針對未來(lái)在何時(shí)、何地、建設何種類(lèi)型的和多大規模的發(fā)電和電網(wǎng)設施，主要流程為負荷預測、電源規劃、電網(wǎng)規劃。傳統的電力系統規劃以源網(wǎng)荷的物理特性為重點(diǎn)考慮因素，負荷預測主要根據經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展、負荷的歷史發(fā)展趨勢來(lái)預測未來(lái)“剛性”最大負荷和用電量；電源規劃主要是以滿(mǎn)足“剛性”負荷供應、清潔能源需求，考慮資源特征，形成以傳統的火電、水電和新能源為主的各類(lèi)電源建設目標；根據負荷和電源的規劃，考慮夏冬大方式的模式，基于對極端電力系統工況進(jìn)行潮流、穩定和短路等分析手段，提出電網(wǎng)規劃方案以滿(mǎn)足電網(wǎng)運行的安全性；規劃經(jīng)濟性分析主要是針對投資成本分析，由于發(fā)用環(huán)節均為固定電價(jià)，因此未以投資主體的預期收入以及經(jīng)濟效益作為規劃環(huán)節的關(guān)鍵評估內容。傳統的電力系統規劃已不適應電力現貨市場(chǎng)環(huán)境，沒(méi)有考慮到市場(chǎng)環(huán)境下各規劃要素的經(jīng)濟行為，必然會(huì )出現傳統規劃手段在市場(chǎng)環(huán)境下的資源錯配和經(jīng)濟低效，無(wú)法有效發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用。

原因一：規劃會(huì )影響市場(chǎng)

規劃決定或影響的是源網(wǎng)荷儲的量，在市場(chǎng)中，供需方的量決定了充裕還是緊張，進(jìn)而會(huì )影響價(jià)格以及市場(chǎng)主體的經(jīng)濟性。

負荷預測是規劃工作的先導，直接影響發(fā)電和電網(wǎng)的規劃方案。隨著(zhù)全體工商業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)，特別是代理購電規模的逐步下降，在市場(chǎng)中工商業(yè)用戶(hù)的價(jià)格響應型負荷必然會(huì )在高價(jià)時(shí)主動(dòng)轉移負荷，那么常規方法的最大負荷預測就會(huì )超出未來(lái)實(shí)際用電負荷，進(jìn)而導致發(fā)電和電網(wǎng)的規劃規模都會(huì )不合理增加。

電源規劃影響電力市場(chǎng)的供應。未來(lái)新增的火電、新能源等發(fā)電資源將進(jìn)入市場(chǎng)競爭，供應側競爭將影響電價(jià)水平。當規劃導致過(guò)度的電源建設，會(huì )使未來(lái)市場(chǎng)中供給側過(guò)度充裕，進(jìn)而造成惡性競爭，地板價(jià)的頻度和時(shí)長(cháng)都將增加，進(jìn)而導致發(fā)電側整體收入水平的下降。

電網(wǎng)規劃影響電力市場(chǎng)中的阻塞狀況。電網(wǎng)阻塞是各個(gè)節點(diǎn)電價(jià)形成的主要影響因素，因此電網(wǎng)的結構和約束會(huì )直接影響市場(chǎng)主體經(jīng)濟性。電網(wǎng)安全約束是影響電價(jià)和發(fā)電方式的關(guān)鍵因素，因此雖然電網(wǎng)不是顯性的市場(chǎng)交易主體，但是電網(wǎng)在很大程度上影響交易的量?jì)r(jià)和市場(chǎng)經(jīng)濟性。比如，甘肅市場(chǎng)中的四魚(yú)主斷面將甘肅市場(chǎng)分為河東和河西價(jià)區，由于斷面的阻塞，低成本新能源聚集的河西地區送至負荷聚集的河東地區頻繁受限，形成了河西窩電、河東高價(jià)的局面。類(lèi)似的還有蒙西市場(chǎng)中的呼豐斷面、江蘇市場(chǎng)中的過(guò)江斷面等。因此，合理的電網(wǎng)規劃能夠緩解未來(lái)市場(chǎng)中的阻塞，阻塞下游的電價(jià)水平會(huì )相對降低，有效降低用戶(hù)購電成本，而阻塞上游的低成本發(fā)電資源能夠更多的送出，發(fā)電窩電情況得以緩解。

原因二：市場(chǎng)會(huì )影響規劃

在電力市場(chǎng)中，發(fā)電側、儲能側以及負荷側的運行和投資行為主要由經(jīng)濟效益決定，市場(chǎng)會(huì )最終決定規劃目標能否實(shí)現。

在電源側，投資商會(huì )根據對未來(lái)市場(chǎng)的價(jià)格和發(fā)電量的預測，進(jìn)行投資經(jīng)濟性分析，如果未來(lái)現貨價(jià)格過(guò)低，當前的一些市場(chǎng)的光伏加權平均電價(jià)以及消納情況，在無(wú)配套場(chǎng)外機制（如政府授權合約、強制配合等）的情況下，已經(jīng)難以支撐未來(lái)的持續投資。這里不是市場(chǎng)設計本身出現問(wèn)題，而是在近0邊際成本的光伏占比過(guò)多的市場(chǎng)中，光伏大發(fā)時(shí)段的電能本身的邊際價(jià)值很低，低到了0價(jià)或者負價(jià)。

在負荷側，用戶(hù)會(huì )根據現貨市場(chǎng)的高價(jià)、低價(jià)情況調整用電行為，特別是過(guò)高的價(jià)格會(huì )使用戶(hù)轉移用電行為，那么原本常規技術(shù)預測的未來(lái)最高負荷，由于價(jià)格的引導，而不會(huì )達到原本的預期水平。而且，在電力市場(chǎng)的激勵下，分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)、虛擬電廠(chǎng)等新型負荷蓬勃發(fā)展，主動(dòng)參與市場(chǎng)交易，增加了負荷預測的復雜性。

在儲能側，投資商會(huì )判斷未來(lái)現貨市場(chǎng)的價(jià)差水平，大量的儲能入場(chǎng)后，在其他系統條件不變的情況下，由于趨同的充放電行為，會(huì )導致低價(jià)上升和高價(jià)下降進(jìn)而價(jià)差下降的情況，當價(jià)差下降到儲能投資臨界點(diǎn)時(shí)就不會(huì )再有投資者進(jìn)入。自主投資行為一方面有利于保證儲能投資商的收益，另一方面避免由于政府盲目強制配套要求，最終導致用戶(hù)的經(jīng)濟效益損失。

在電網(wǎng)側，電網(wǎng)規劃要應對復雜的電力市場(chǎng)環(huán)境，應對電源建設不確定性導致的站點(diǎn)布局及線(xiàn)路建設時(shí)序變化、電力交易不確定性導致的系統潮流及分布均衡性變化、電價(jià)與需求響應機制不確定性導致的負荷大小及特性變化等，使規劃方案具有適應各種運行條件變化的應變能力。

在不考慮電力現貨市場(chǎng)影響的情況下，傳統的僅側重安全的規劃方法可能會(huì )出現經(jīng)濟低效的結果，會(huì )導致發(fā)電側惡性競爭、用電側購電成本難以降低、儲能側無(wú)法發(fā)揮調節效益等問(wèn)題，進(jìn)而形成了社會(huì )資源的低效利用，并且最終會(huì )由用戶(hù)承擔規劃成本。

規劃如何應對“變”？

在新型電力系統規劃中，行業(yè)遇到能源不可能三角的困惑，即可靠、清潔和經(jīng)濟無(wú)法同時(shí)獲得。電力市場(chǎng)下的電力規劃或許能為這一難題提供新的思路，即以電力保供（可接受的最高缺電水平）和能源轉型（實(shí)現“雙碳”目標的可再生能源發(fā)電量）為邊界，在電力市場(chǎng)環(huán)境下，通過(guò)規劃以最低的投資和變動(dòng)成本實(shí)現上述目標。

應變一：負荷預測應充分考慮用戶(hù)的價(jià)格響應行為。僅考慮典型日負荷曲線(xiàn)已不能滿(mǎn)足需要，而要在傳統的中長(cháng)期負荷預測技術(shù)基礎上，考慮電力價(jià)格波動(dòng)、需求側響應機制、用戶(hù)行為心理等多種市場(chǎng)因素對負荷彈性的影響，通過(guò)高占比類(lèi)型的工商業(yè)負荷的用電靈活性和成本承受力的分析，結合未來(lái)現貨市場(chǎng)的價(jià)格趨勢，合理調整最大負荷預測水平。

應變二：電源規劃應充分考慮容量成本回收機制。在現有可靠性管理體系中增加電力系統整體供電可靠性標準，即可承受的最高缺電水平，并結合“雙碳”目標進(jìn)程確定新能源消納量或碳排放量，作為電源優(yōu)化規劃的主要邊界，形成煤電、新能源、煤電可調能力、儲能等規劃方案。在成熟的電力市場(chǎng)環(huán)境下，電源投資主要交由市場(chǎng)去完成，電源規劃起到確定供給側總需求的功能。但在實(shí)踐中，市場(chǎng)的長(cháng)期動(dòng)態(tài)均衡與市場(chǎng)主體的短期運營(yíng)需求往往并不一致，可能產(chǎn)生電能市場(chǎng)丟錢(qián)（Missing Money）問(wèn)題，從而可能扭曲投資結構。這種情況下，應及時(shí)完善市場(chǎng)模式，在評估未來(lái)電能量市場(chǎng)收入的基礎上，合理設計容量成本回收機制，以保障發(fā)電企業(yè)投建電源的經(jīng)濟性，促進(jìn)規劃目標的實(shí)現。

應變三：電網(wǎng)規劃由以安全為核心向以安全為基礎、市場(chǎng)效益為中心轉變。在傳統考慮安全性的電網(wǎng)規劃基礎上，開(kāi)展經(jīng)濟性輸電規劃。按照市場(chǎng)配置資源的決定性作用規律，主要由市場(chǎng)價(jià)格信號引導規劃，在滿(mǎn)足安全約束的基礎上，考慮電力市場(chǎng)成員的經(jīng)濟效益，包括系統總生產(chǎn)成本、用戶(hù)總購電費用、阻塞成本、發(fā)電企業(yè)凈收入等，建立科學(xué)的評價(jià)指標體系，優(yōu)選市場(chǎng)經(jīng)濟性好、效率提升顯著(zhù)的方案組合，合理安排電網(wǎng)建設和投資時(shí)序，建立以電力市場(chǎng)的社會(huì )福利最大化為目標的精準投資規劃體系。

應變四：探索源網(wǎng)荷儲綜合規劃方法。傳統的規劃方法按照負荷預測、電源規劃和電網(wǎng)規劃的流程順序執行。但如前所述，規劃與市場(chǎng)之間存在相互影響，源網(wǎng)荷儲的運營(yíng)也存在耦合關(guān)系。綜合規劃是以發(fā)電資源（煤電、新能源等）、靈活性資源（煤電靈活性改造、儲能）以及用戶(hù)側調節資源（價(jià)格響應型負荷）作為規劃手段，并考慮市場(chǎng)環(huán)境下的發(fā)用儲側的運營(yíng)行為，以可靠、清潔、轉型等宏觀(guān)目標為邊界，通過(guò)綜合優(yōu)化規劃方法求解源網(wǎng)荷儲規劃方案?；谝巹澐桨?，再通過(guò)電力現貨市場(chǎng)長(cháng)周期仿真進(jìn)行規劃方案驗證，即在8760小時(shí)范圍內，存量和增量的電力系統能否滿(mǎn)足宏觀(guān)規劃目標。

習近平總書(shū)記高度重視規劃在建設發(fā)展中的引領(lǐng)作用，明確指出“規劃科學(xué)是最大的效益，規劃失誤是最大的浪費，規劃折騰是最大的忌諱”。電力系統規劃是項復雜的系統工程，在我國電力資源配置處于“計劃向市場(chǎng)轉型期”、電力系統處于“新型電力系統過(guò)渡期”的重要節點(diǎn)，電力系統規劃面臨更大的挑戰，規劃工作者應因時(shí)而進(jìn)、因勢而新、因“市”而變，充分考慮我國電力市場(chǎng)改革進(jìn)程，轉變規劃思路和模式，真正發(fā)揮好規劃的引領(lǐng)作用，為新型電力系統建設提供有力支撐。