中国储能网讯：3月23日，由中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十五届储能大会暨展览会（简称“CIES2025”）在杭州国际博览中心召开。

CIES大会以以“绿色、数智、融合、创新”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和规模化工程应用。

在3月25日上午进行的电力辅助服务、现货交易及容量市场专场中，上海交通大学电气工程学院教授何光宇做了题为《电力互替品市场：是什么？为什么？怎么样？》的主题报告演讲。

一、电力互替品市场：为什么？

为什么需要？从第一性的原理出发，重新思考整个电力市场的设计。

原因1：他山之石

世界各国现行电力市场机制，均以节点边际电价理论为基础。如果我们能从新的角度对电力市场进行研究，或许可以起到“他山之石”的作用。

原因2：适应新能源、储能、虚拟电厂等新质生产力的发展要求

新型电力系统的组成与运行形态都变了，我们能不能从第一性原理出发，重新思考电力市场设计的根本原理？所以这里面想汇报的是什么？我们说现在参加储能这么难，原因在哪里？实际上我们认为目前比较难的有两个原因：一个是什么叫调节能力，第二调节价值到底怎么体现，可能没有得到一个根本性的回答。

镜头拉回40年前，我们先回顾一下。

（一）四十年前，Schwoppe等提出了节点边际电价理论

这个理论构成了现行电力市场特别是现货市场的理论基础，一直沿用到现在。但是提出理论的时候，欧美发达国家的风力发电刚刚起步，而光伏发电还处于一个实验室的阶段，没有这些东西。这一基础理论，是在电力系统几乎没有新能源发电的背景下提出来的。

（二）四十年后，电力系统运行形态已经发生重大变化

传统电力系统是以火电为主、水电为辅，新能源比例极低。特点是边际价格高，但是系统的调节资源极为丰富。

新型电力系统，现在的新能源比例大幅提升，储能、虚拟电厂的大量涌现。所以反过来，我们会看到一个特点：电能边际价格可能会比较低了，但是系统的调节资源变得匮乏。

我们提了一个问题，节点边际电价理论能不能适应运行形态这一重大的变化？

（三）从实践看，市场机制难以适应新型电力系统发展要求

这里面有专家提到目前电力现货市场可能存在“价格信号消失”的现象，各类问题凸显。“价格信号消失”就是讲如果边际价格由新能源决定，那么新能源发电的边际成本很低了，它的近零边际成本会导致价格信号消失，价格调节作用就不复存在了。反过来，如果边际价格由昂贵的灵活性资源决定，那么新能源就会“搭便车”，它跟灵活性资源的服务差异性又没有体现。

所以这个反映于实际，我们就会看到欧洲、美洲甚至包括我国一些省份，一会儿是负电价、一会儿是高电价，这种现象频发、价格波动特别大。在这个背景下，传统能源，对于中标的不确定性和极低出清价格可能不满意；新能源，如果基于边际成本出清，就导致大发的时候电价很低，又难以在高价时段获利，收益存在下行风险；新型市场主体，例如储能、虚拟电厂，如何入市困难重重，即使入市也难以获取稳定收益。在目前市场机制下，似乎大家都有点不满意。电价波动大，用户不满意，当然我们现在还没有完全传导过来负电价、极高电价；传统能源不满意，新能源也不满意，新兴市场主体很难入市，估计也不会满意。到底哪里出了问题呢？

（四）市场设计亟待创新

国家能源局在2023天6月发布了《新型电力系统发展蓝皮书》，指出了适应新能源低边际成本、高系统成本、大规模高比例发展的市场设计亟待创新。虽然现行电力市场机制不适应新型电力系统已经广为人知，但为什么要动作那么大，要舍弃现行机制，从头开始设计呢？这个问题比较大胆，我斗胆回答一下。

（五）为什么需要舍弃现行机制，从头开始重新设计？

这里有两个回答：

首先是简单回答，我们认为现行电力现货市场有一个基本假设。这个基本假设在新型电力系统下难以成立，所以需要从头开始设计。

另外是“有些烧脑”的回答，现行电力现货市场以割裂的眼光看待电力系统连续运行，导致它在新型电力系统下呈现种种不公平、不合理、不适应的地方，所以需要从头开始设计。

先看简单的回答。节点边际电价理论是现行电力市场的核心与理论基础。这个理论认为电能在不同的时间、不同的地点，电能具有不同的价值。我们说电力现货市场以15分钟或者指定间隔为一个时段组织交易，我们通常称之为“分时交易”。为了适应新能源快速变化，现在还有一个趋势是希望能做到越短越好，5分钟、1分钟继续往下做。

我们认为分时交易里面蕴含一个“同质性”的假设，也就是说同一时间、同一地点，不同主体提供的电能是同质的，可以互替。也就是说我们进行交易的基础就在于它是相同的，我就可以交易，如果不是同一种商品，那我怎么交易呢。

在系统调节能力富裕、时段间耦合较弱时，这一假设可以认为是近似成立的。    这一假设在新型电力系统下其实是难以成立的。原因在于新型电力系统的调节资源比较匮乏，时段间的约束耦合还是显著加强。所以我们说跨时段约束的存在，使得同一时段内不同主体提供的电能不再可以互替。

我们举一个很小的例子，比如说新型电力系统下需要消纳新能源，火电机组承担了更大调节责任。如果将火电机组在某个时段的电能用其他电源的电能进行替代，就可能导致这个机组的爬坡约束不满足。这就是我们俗称的约束上、约束下等。也就是说，在这种情况下，不同时段间的电能其实是耦合在一起的。

所以我们认为，如果你基本假设都不成立了，你可能需要从头想你这个机制有没有问题。

我们再看“有些烧脑”的回答，这个有些难度，需要深入思考下。原因是什么？我们认为分时交易跟电力生产消费固有的连续性是天然矛盾的。我们用电的话，我们开个会可能就开一上午，它会有连续性的存在。而分时交易反过来，以割裂的眼光来看待电力系统连续运行的问题。所以我们认为电力生产消费有着固有的连续性，需要以整体而非割裂的视角来看待这个问题。

如果我们以“割裂”但不是“整体”的视角看待电力系统连续运行，有什么不妥呢？

我们提了三个例子：第一，以“割裂”而非“整体”的视角看待电力系统连续运行，难以量化市场主体在不同时段间的调节贡献。我们前面讲到储能，我们说储能最大的作用是调节，什么叫调节能力？有多大价值？我们认为是缺乏明确回答的。比如我们下面的例子，发电商1、发电商2都做出了调节贡献，谁做出了调节贡献、做出多大调节贡献？通常来看我们说发电商1跟负荷的形状比较像，发电商2反其道而行之，应该是发电商1做出了调节贡献。但我们说情况可能恰好相反，发电商1就是一风电，它就这么发了，而发电商2是火电或者储能，反过来做出了调节贡献。所以你仅凭这些图形，其实你是看不出到底谁在做灵活性贡献。反过来，如果你连谁做了贡献都不知道，对于做出发电贡献的发电商做出贡献激励就更无从谈起。

第二，以“割裂”而非“整体”的视角，来看待电力系统连续运行，使得本应由个体自行考虑的生产运行约束，反过来由交易中心来进行考虑，它呈现强外部性。比如我们问了一个问题，针对两时段200、100的负荷，如果两台机组特性完全一样，那么这两台机组的发电也就是完全一样。我们现在假设机组2爬坡能力从80降到30，机组1、机组2的获利会怎么变化？一个简单的计算，我们会知道这么做以后，机组2的调节能力下降以后，机组1和机组2从市场上获利就更多了。本来它们都满足约束的情况下，他俩的利润都是525。而当机组2的调节能力下降，那么机组1、机组2可以从市场当中获利585、545。反之如果机组2想提高调节能力，他能力提高以后，其收益反过来就会从以前的585、545就变成525，呈现出激励不相容的特性。这是最简单的例子，我们只有两个机组、两个时段，但是我们认为，在现行市场下，这个最基本的问题都没有办法得到好的回答。

第三，以“割裂”而非“整体”的视角看待电力系统连续运行的问题，它会使得接纳新兴市场主体变得非常困难。新兴市场主体的运行特性在不断演变，对它的认识也需要一个过程，我前面也听专家讲现在储能怎么分类、它的模型怎么建、虚拟电厂怎么建等等，为所有的新型主体都要制定所谓标准模型本身就很难。新型电力系统下，新兴市场主体不断涌现，出现一个主体，按现有的电力市场规则你就得给它搞一个标准模型。搞了标准模型，你就得修订市场规则，你就得去修订出清办法，电力市场规则很难稳定。另外，即使你做得到，现在可能面向的不是上百台火电机组，而是数万个、数十万个新兴市场主体。该怎么出清，怎么保证信息对不对？所以我们说分时交易模型可能也会呈爆炸性增长难以求解。如果一个机制很难接纳不断涌现的各种新型市场主体，我们能说这个机制是能够适应新型电力系统发展的吗？

综上，我们认为要胆子大一点，要舍弃分时交易机制，从第一性原理出发，从头思考电力市场设计的根本问题。

（六）如果舍弃分时交易，该如何进行交易呢？

在时间维度上看，如果不“分时”，你就只能将“功率曲线”作为有机的整体来进行交易了。我们说可能这意味着把西方的“分”，变成东方的“合”，用东方的“合”来代替西方的“分”。我们称将功率曲线作为一个有机整体进行交易的机制为整体交易机制。整体大于部分之和，功率曲线本身可以表征市场主体的能量贡献，市场主体做出的调节贡献也蕴含在其中了。不难看出，整体交易与电力生产消费固有的连续性是天然匹配的。

（七）整体交易下，商品如何同质互替？

我们说只有同质互替，才有公平交易；只有公平交易，才有充分竞争，才能实现资源最优配置。

所以我们直接将功率曲线作为商品，并不足以保证同质互替。功率曲线的整体，本质上可以看做一个特殊的能量块，这并不足以商品同质互替。只有功率曲线具有相同的形状，才能保证它是“同质互替”的。据此，我们定义电力互替品与电力互替品市场，我们称与市场规定的标准形状相符的曲线为电力互替品，我们称“基于整体交易理念、以电力互替品为商品构建的市场机制”为电力互替品市场。这个市场会非常简单，待会儿我们会看到。

二、电力互替品市场：是什么？

我们下面会介绍这几个东西：设计目标、遵循理念、设计原则、体系结构，给出加以示例，我们还会回答一个疑问“是不是足够经济”。

（一）设计目标

蓝皮书讲适应新能源低边际成本、高系统成本、大规模高比例发展的市场机制亟待创新。新型电力系统里面，新能源已经具有低发电边际成本了，因此电力互替品市场体系的主要目标是促使新能源具有低系统成本。

我们这里提了一个大胆的假设。我说新型电力系统以新能源为主体，新能源已经有低边际成本了，它现在的特征是叫高系统成本。我们就问一个问题，我们说新能源凭什么要有高系统成本？凭什么要有高系统消纳成本？如果你能做到让新能源有低系统消纳边际成本，这个世界会变得怎么样？我们认为这个世界会很美好。你把这点做到了，意味着这个电价就大幅度降下来了。

所以我们说电力互替品市场短期目标是提升系统调节能力，长期建设目标是让系统调节边际成本趋于零，当然这个说得有点大，我们先让它不断地下降。

我们希望通过电力互替品市场建设，让新能源不仅具有低发电边际成本，还具有低系统消纳成本。

（二）遵循理念

我们有三个理念：一是双重价值理念。定义并量化电能的生产使用价值与电力电量平衡价值。首先是定义价值，因为你有商品，商品背后对应着价值。这里面反映两点：电能首先是普通商品，它就跟普通商品一样有生产、使用价值。其次，他是特殊商品，特殊在哪？特殊在电能必须时刻保持平衡。它的使用者是谁？我们认为是整个系统，所以电能还具有电力电量平衡价值。

二是整体交易理念。我们把它作为一个整体进行交易。

三是调节责任理念。我们做了一个比喻，这个就像包产到户一样，在现有的情况下，一个省级调度中心，只需调度上百台机组。但以后会有上百万新兴市场主体给你，真的调得过来吗？我们希望能够像78年的改革开放一样，让各个市场主体自行决定他们的生产方式，参与交易就可以了。

（三）设计原则

简单透明：让商品尽可能少，对交易者要求尽可能少。实际上我们主要是两个商品：一个叫替量，一个叫调量。什么叫调量？你可以认为储能发挥的作用就是调节能力，专门为储能、虚拟电厂包括火电所有能够发挥调节能力的主体准备的一个市场。

充分竞争：消费者可以主动优化、诚实报价。

公平交易：让商品可互替，还原电力商品属性。

连续平衡：围绕平衡而设计，还原特殊商品属性。

（四）体系结构

我们稍微分了一下整个市场，有辅助服务市场，有电能量市场，包括中长期能量市场和现货市场等。

（五）交易示例

它非常简单，发电商通过调节责任机制，转化为电力互替品以后满足需求，这就是新的电力互替品的交易过程。当然我们这里有一个理念的变化，我们不会说一定要按照什么火电、水电、核电来分，我们就把它看作发电商。

比如我们这个电力互替品的市场现在要满足的负荷需求是200、100，其形状是2个单位和1个单位。现在我们有两个市场主体，市场主体1没有能力满足这个要求，市场主体2有能力满足这个要求。在第二阶段，市场主体2就会向市场主体1提供调节能力，第一个时段主体2上调40，第二个时段主体二下调40。提供完了以后，在阶段3真正是长这样子。第四个阶段，我们从调度中心看它们俩长的都是标准形状了。所以这个过程，调节能力真正得到了发挥，调节价值真正得到了体现，这里面我们不用发愁说电价怎么样了，储能没有空间，不会！所有的主体把调节价值充分显现出来。

（六）电力互替品市场，足够经济吗？

这个回答，我们是肯定的。

三、电力互替品市场：怎么样？

我们认为当下可以做一些应用了。我们可以先为所有的非现货机组准备一个市场，这样，电力互替品市场就可以作为现行电力市场的有益补充。

我们跟浙大李祖毅教授有一些合作，如果你是学者、研究者想研究，不妨也可以从这些问题开始做。我们不说哪个机制好、哪个机制坏，我们不管白猫、黑狗，抓住老鼠的就是好猫，看大家能不能解决这些问题。

我的报告就到这里，谢谢大家！