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电力改革:云南实现碳中和的长期挑战
REEI 2021/03/26

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林佳乔:
大家好,欢迎收听磐之石能源与气候变化报告解读栏目。透过海外智库之眼,助你走在能源与气候政策认知前沿,我是磐之石的林佳乔。


赵昂:
大家好,我是磐之石的赵昂,非常高兴和大家又一次来到我们这样的一个栏目当中。


林佳乔:
我们的解读栏目主要聚焦于海外智库对于能源与气候变化政策的分析跟看法,欢迎大家订阅并转发。上期节目我们解读了美国两党政策中心关于直接空气捕获的一篇报告,那本期我们将要解读的报告是来自于哈佛大学肯尼迪政府学院的贝尔弗科学与国际事务中心(Belfer Center)他们发布的一份报告。这份报告是3月份刚刚发布的,题目是《中国的电力交易:提高云南电力市场的环境和经济效率》。以云南电力市场为例来探讨中国电力交易的问题,并且提出了未来发展的建议。

现在按照惯例,首先介绍一下报告的机构跟作者。哈佛大学肯尼迪政府学院是哈佛大学的一个公共政策与公共管理相关的这样的一个学院。贝尔弗科学与国际事务中心是哈佛肯尼迪学院的一个下属的中心,他在国际安全、外交、还有就是环境与资源问题,以及科学技术政策方面进行研究并且提供教学和培训服务。贝尔弗中心在2021年被宾夕法尼亚大学的智库跟公民社会计划命名为卓越中心,以表彰该中心已连续6年成为全球大学附属智库之一。这篇报告就是来自于贝尔弗中心的四大项目之一,也就是环境与自然资源计划项目。


赵昂:
我来介绍一下报告两位作者,一位是刘双全博士,另外一位是迈克尔·戴维森(Michael Davidson)博士。那么刘博士目前是云南昆明电力交易中心的高级工程师,也曾是贝尔弗中心环境与自然资源计划的访问学者,他毕业于华中科技大学,曾就职于云南电网以及云南省电力调度控制中心,研究的兴趣主要集中在电力部门的重组和电力市场改革。戴维森博士是目前加州大学圣地亚哥分校的助理教授,他的研究兴趣在新兴市场大规模部署可再生能源的工程建设与相关政策协调的问题,他拿到了麻省理工学院的工程系统学博士学位,也在贝尔弗中心做过博士后研究,他的当时的研究重点是中国电力行业的低碳转型。


林佳乔:
这份报告它首先其实是介绍了云南的电力系统的基本的情况,比如说它回顾了电力部门的发展,以及云南的电价形成机制,还有云南电网的输配电,还有就是云南水电的这种季节性特征,然后报告介绍了云南电力市场改革的目前的一个进展。云南作为中国电力市场改革的一个试点省区,也是走在全国电改的前列。随后报告给出了云南市场电力改革的建议以及模型模拟的一些结果,当然模型模拟的结果不是我们的重点了,不过这个政策建议的那一块,我们会有单独的一个解读。最后这篇报告其实讨论了这些建议的可行性跟不足,也以巴西的电力市场为例分享了巴西电力市场的改革经验。


赵昂:
在这里面我想稍微补充两点,第一点的话就是刚才从一开始介绍这篇报告的题目时提到的,为什么会以云南作为一个研究的目标来讨论电力市场改革目前遇到的挑战。我觉得其实云南作为一个中国电力生产非常大的一个省份,它有非常多的水电,而最大的电力发电的来源是来自于水电,其次是风电。在中国全国平均的电力供给当中占有主导角色的煤电在云南其实扮演非常小的一个角色,特别是在总的发电量和装机来看。第二点我想他借鉴巴西的经验,也是想看巴西的电力市场当中水电是占绝对主导地位,那么巴西的电力市场如何让水电发挥清洁能源的作用,如何调动水电所谓的季节的波动性,然后去吸纳更多的其它可再生能源,我想这个是一个非常恰当的一个案例来去帮助云南来去看未来的电力改革。


林佳乔:
感谢赵昂的补充。我们读了报告之后,其实是对云南的市场化改革下面怎么走,以及目前面临的挑战其实有了更深的理解。所以我们下面就会对云南市场化改革中的一些主要的问题进行一个解读跟介绍。首先的问题就是关于未来的电力市场化改革的目标以及价格的问题。关于这两方面赵昂是不是能介绍一下呢?


赵昂:
好的。任何电力市场的改革其实最终想实现的一个目标就是让这样一个有自然垄断性质的市场,能够有更有效的分配资源,能供需平衡,能提高它的这种运转效率。而按照市场经济最经典的一种逻辑思维来看的话,就是说怎么样有一个合理的价格,能体现它的供需平衡,最终能来指导资源的分配。所以我想云南电力市场也是这样,它的核心问题就是价格的问题,报告当中其实也以非常主要的笔墨来去分析云南电力市场目前面对的价格制定的困境。

我这边稍微详细说一下,就是说云南的电力市场当中有很大一部分仍然是以政府主导的计划为主。尽管云南省内的电力交易当中,有3/5的电力交易是不在政府的行政计划当中的,但是这些都是中长期的电力市场,比如说2~3年,3~5年的这样的一些市场,这些市场其实不能够充分反映电力运行供需的这种动态特点。换句话说就是说,电力市场如果是一个以市场供需为决定价格的主要因素的话,它应该有一个标准的短期的现货市场,比如说隔日的市场,比如说小时的,甚至以分钟计算的这样的一些现货市场。而建立这样的现货市场才能够非常有效的确定电力的价格,可以综合性的完整性的将电力供应电网传输的特征融入它的定价机制当中,为电网和发电设施的运营投资提供激励的信号。这样的话才能够保持电力市场是一个经济有效,也是一个能够充分为满足电力需求,以最低的成本实现的这样一个状况。

目前云南的电力市场有些比较棘手的挑战。第一的话,它的煤电的使用成本过高,而水电的建设又出现过剩的情况。举一个例子,为了建设备用容量,那么云南在过去十几年建了11个煤电站,装机总量是1200万千瓦,但是它们的运行是依靠大量的补贴才实现的,而他2018年的煤电整个装机容量的年均发电小时数还不到2100小时,相较而下水电的年均发电小数在2018年有3900多。那么2016年到2018年这三年的年均的对煤电的补贴达到了21亿元,而这三年当中,它发电的容量的使用量仅仅在200万千瓦。在枯水期水电出力比较低的时候,这也仅增加到400万千瓦,所以可以看出来它整个装机有1200万千瓦,它的使用的容量只是其中的比较小的一部分,可以看出来它的效率提升空间仍然很大。

谈到关于电力改革,我们不能不说2015年的新一轮的以9号文件为出发点的这样一个新一轮电力改革的影响。对于这一点来讲的话,我想过去四五年时间,其实我们看到这次改革仍然面临很多的困境,虽然它给了各个省的一个要求,要确定传输电价。就是根据改革的要求,要对传输环节的电力成本有一个估算,来使得电网传输的企业有一个合理的回报。在云南来讲的话,它的传输电价是定在了一个0.1464元人民币每千瓦时这样一个水平。这样一个固定的确定的电价,其实不能反映一个灵活的电力供需市场的动态情况。


林佳乔:
我有这样的一个问题,刚才你提到了优先发电,然后煤电成本比较高这样的一些情况,所以我就比较好奇在云南的情况就是优先发电是什么样的一个情况。另外的话就是因为各地可再生能源电力的上网可能都会或多或少的存在的就弃风、弃光、弃水这样的一些现象。目前在云南的话,这样的情况是得到缓解了吗?


赵昂:
其实可能每一年都有不同的情况,但是基本上来讲这个问题还比较棘手。那么在云南的话,水电放弃的比例在一些月份高达20%,造成的原因是因为它的供需的不均衡,因为在6~10月份是水电出力最高的时候,而在电网的负荷高的时候,是一般在每年的9~12月份。那么其中还有一个原因是因为有10%的弃掉的水电是因为传输能力不足,所谓线路的瓶颈造成。那么云南弃水的重要原因是因为它最主要的两条河流的这种梯级开发的水电站,它是那种自由流淌的静流发电,没有这种像三峡是一个巨大的像一个水库这样它是可以调节的。而金沙江的7级开发或者是澜沧江的12级梯级开发这些电站,它的阶梯蓄水功能弱,调节能力差,所以它的弃水的情况就容易出现,这也是一个不容忽视的现实情况。


林佳乔:
弃电的情况是我刚才问的一个问题,其实我刚才还问了一下关于优先发电上网的情况是什么样的。云南据我了解,风电太阳能占比也是蛮高的,所以就是煤电、风电、太阳能还有水电,它们上网的次序到底是什么样的呢?是能保证可再生电力优先上网吗?


赵昂:
对这个问题非常关键,也是我想这个报告特别核心关注的问题。从理论上来讲,我们当然是优先上网这些清洁电力,核心的电力或者是成本低的电力,或者是系统价值更高的电力,就是在系统特别压力大的时候,你能尽快满足系统需求的这些电源,但是我们不得不看到能让这些电源上网,一个核心的问题是你的电网的灵活调度能力和这种吸纳这种间歇性电源的软的能力怎么样。从这一点来讲,我觉得我们国家不仅是云南,这几年是在对于电网调度能力提升吸纳更多可再生能源电力的技术也好,或者投资也好,更多的投入。我们从十三五的电力建设投资上来看,有几年是非常强调对于电网能力建设的投资的,但是对于像云南这样一个以水电为主,第二电源是风电,煤电和太阳能贡献差不太多的这样的一个情况来看,它的电网的协调和灵活调度能力仍然是不能够满足现在它的这样的一个电源的结构特点的。所以说从这一点来讲的话,我是觉得即使是在优先发电这样的一个以煤电确保一些电网的稳定性,又以优先发电的水电,热电联产的煤电和其他风电太阳能为主的这样一个顺序来看的话,我觉得如果电网的灵活调度的能力,吸纳这些可能电力能力提升之后,我觉得它的调节的空间会比现在要更好一些。报告也有一部分的聚焦于政策建议,对于政策建议部分我想佳乔,你是可以稍微详细的分析一下。


林佳乔:
好的,作者他在政策建议这一部分提出了应该依据一些国际最佳的实践来继续推进云南的电力市场深化改革。比如说在处理维持电网稳定性的煤电高成本的问题方面,他也提出了一些解决方案。另外的话在基于表现支付的这种月度容量拍卖市场机制上也提出了一些见解。

我首先就从作者建议的云南改进当前的电力交易模式说起,他是提议引入月度的这种全省范围内的拍卖交易机制,这个在目前不能实现短期交易的这样的一个情景下,他认为月度拍卖可以弥补这种远期合约的一个不足。因为短期的交易,比如说按小时,然后按天,甚至是按分钟这种交易,它其实能释放一个非常准确的市场的信号。但如果在目前云南的电力市场不能做到这么准确的释放价格信号,通过这种短期交易如果不能实现的话,引入这种月度的省内的拍卖交易之机制可能是一个缓兵之计,这个是作者提出的第一个建议。

第二个建议的话就是关于维持电网稳定性的,这个是跟煤电厂是相关的,他提出了采纳一种这种市场外支付维持电网稳定性的这样的一种机制。因为在云南的很多燃煤电厂,他们其实是要提供这种必要的维持电网稳定的这种功能的,像刚才赵昂也提到的,他们被认为是这种维持电网可靠性必须运行的电厂,报告也认为说必须要将这种所谓的RMR这种维持电网可靠性必须运行的电厂,它的这种维持本地电压的这种能力跟保持资源的充足性。比如说足够的煤炭容量以满足冬季的需求,这两种挑战是要分开的。他之所以要区分这两者,是想看出来哪些是应该获得额外补贴支付的。由于这些煤电机组可能就无法仅仅从能源市场、电力交易市场中回收固定的成本跟可变的成本,所以就是安排这样的额外的所谓的这种充值的支付方式,作者认为是一种维持电网稳定性,然后又能保持燃煤电厂经济性的一种模式,但前提的话是需要接受监管机构的成本审计,这个是前两条建议。

另外的话,作者还给出了一个基于表现付费的月度容量拍卖机制这样的一个建议。作者提出的话就是说月度容量把这个东西拿到市场上去拍卖,另外的话月度容量拍卖还是要基于你的表现。比如说像目前的情景中,云南很多的水电资源是具有高度的季节性的,这样的话就会让煤电的机组其实是在某些时刻会面临着压力,就会产生一种亏钱的情况,比如说丰水期的话,煤电机组的话它上网的比例可能会被压缩,这样的话煤电机组可能会面临着成本不能回收这样的一种风险。为了应对这种挑战,报告的作者就建议说所有的电力供应商跟购电方之间,他们每月进行一次按照这个表现付费的容量拍卖机制,用电方比如说就直接参与能源市场的这种电力零售公司,或者是这种用电用能大户,他们如果是因为容量需求的变动,比如说他们当月的需求比较多,但是采购不足,这样的话你就要支付更高的罚金。同样的售电方,比如说电厂的话,他无法履行自己的容量合同,这样的话他就会被给予特别高的罚金。这个机制其实是确保容量的可用性,而且并避免发生强制性停电这样的一些情况。作者认为就是以上这两种情形都是比目前的云南在实施的煤电补贴是具有明显的优势的。以上的话就是作者给出的几个主要的政策建议。


赵昂:
好,谢谢佳乔。当你提到月度容量拍卖市场的时候,让我就想起来我们之前分享美国德州这次大停电的一个经验教训。我们看到在美国其他的区域电力市场,他们是有容量的市场,就像刚才你描述的,那么对于面对可能的负荷的急速上升的压力的时候,就容量市场里面所出现的这种备用电厂的及时上网就可以解决困难。我们当时也提到德州这样一个在美国被视为电力改革的一个范例,因为他以非常经济有效的方式满足了非常大的一个电力需求,也没有跟别的州有电力交易,基本上是自给自足的一个电力系统。所以从这个地方来看出来,对于将来在云南开展电力市场改革的时候,那么这样的一个容量市场也是被作者放入到考量当中,以来确保他电力系统的稳定。在遇到一些极端的外部冲击的时候,它依然能够保持一个平稳的运行。我想这一点也是我们从别的事件当中可以看出来的。


林佳乔:
是的。但是他是强调月度,第二的话就是强调表现,表现的话还是分为电力的供应方跟电力的需求方,这两种情况。好,以上就是我们根据报告给出的政策建议能分享给大家的内容。最后的话其实我们也想聊一聊,通过这个报告我们觉得值得在深入探讨一下的。


赵昂:
中国有比较大的一个电力项目——西电东送,一方面是说电源的集中点很多是西部、中部的省份,而东部最发达的地区他是电力消费的中心,无论是指向长三角还是说珠三角,我们这边提到的云南省的电力外送的主要目标是广东。我们看到云南的电力生产,以2018年来看的话,它的发电总量达到3170亿度,其中水电是占绝大多数了,达到超过80%,有2630亿度电,而本省内的消费也就不足2000亿度电,所以有非常高的比例是要外送的。云南之前所设定的计划是到2020年,它的外送电量要达到1400亿千瓦时,它的传输能力在2018年的时候,他的计划是要实现3100万千瓦的输送能力。从这个角度来讲的话,我们看到报告里面所提到的云南的电力系统当中,一个是对煤电的补贴有过多没有经济效益,另外有大量的弃水电的情况出现。如果说在电网建设,特别是在传输方面有更多的投资,减少传输的瓶颈的话,我想云南省的电力生产会有更好的去向,也使得它的效率有得到很高的提升,所以这一点来讲我想和广东的电力交易还有很大的发展空间。而我想2015年开始的这次电力改革,也是想推动中国省份之间的区域电力交易这样的一个市场,这个过程还是比较艰难的,它有各种的这种制约因素,包括各个省自己的企业的收益等各种因素的影响。

但是我想在目前中国在最近所公布的2060年的碳中和,2030年碳达峰这样的大的战略背景下,我想中国的电力改革应该会有加速的迹象。我想各个省之间的交易,特别是云南的水电更好的被使用,应该是会在未来短期内期望会看到一些明显的进展。提到电力交易,我想其实云南本省,虽然他的经济发展这些年有点慢,就是这是全国的现象,但是电力结构因为其它部门的电气化发展,我相信也会有一些机会,比如说建筑,比如说交通,这些部门的电气化都是要实现碳中和的一个重要路径。我想这一块的话佳乔我们也在这几年关注电动车的发展,包括储能技术,刚才你在讲到水电弃电的时候,如果把储能技术放进去的话,也许可能是一个重要的解决方案之一。对于这两点,一个是电动车的发展,一个是储能技术方面,能不能可以给听众们来分享一下你在这方面的一些观察和看法?


林佳乔:
好的,我先说一下电网加储能的这一块,因为刚才赵昂也提到了云南的电网在输配电方面还存在着一些瓶颈,比如说水电发电高峰期的话,水电不能上网,还有这样的一些情况。但是如果在改造电网的同时能增加储能技术的应用,我觉得这个是在未来云南电网的发展方面,可能是需要去着力去开发的,尤其是在目前碳达峰碳中和这样的一个长远的情景下,之前可能是考虑到成本方面的问题,觉得这方面的投入和产出的比较可能是不成比例的。但如果你往远期看,如果这个国家的目标都是在2060年能去达到碳中和这样的一个情景下,而且电力部门的低碳化的发展一定也是走在前面的。因为全社会的电动化,这个趋势其实已经是无法阻止的了,而且电源端的低碳化是比较容易做到的一个事情。那电力的使用端,比如说像赵昂提到的建筑跟交通方面,他们都是依赖于你电网的清洁性对吧,如果你使用的电是更清洁的话,这样的话其实是让电力作为二次能源这种方式在使用的时候,不光是没有排放的,而且电源端还是清洁的,所以电网的低碳化是非常重要的,能辅助达到电网低碳化或者是零碳化的这种发展目标,那储能技术一定是会要发挥他自己的优势。

另外的话就是关于电动汽车的发展,空气质量在云南来讲的话,空气质量不是一个让人很担忧的问题。比如说去云南旅游的话,在路上看到电动车的几率其实是没有那么高的。根据我的个人的经验,他们现在是在推公共交通类的电动化,比如说出租车,比如说公交车,这个也是云南在未来交通电动化方面的发展的趋势,就是怎么样去提高新能源汽车的使用普及的程度。其实结合云南可再生能源的这种波动性,比如说水电的季节性波动,以及风电光伏的这种日夜的波动性,其实储能设备包括电动汽车,它都是有它自己的优势的,在维护电网的稳定性方面。


赵昂:
我特别想补充的一点就是说,电动车的气候效应在目前来看,关键取决于你电网的碳强度。而对于这一点来讲,我觉得在中国的所有省份里面,发展电动车最有优势的应该是云南。刚才也提到他的电力生产当中80%都是水电,我们排除大水电带来的生态的影响,把这个问题先暂且放在那边的话,我想你要在云南开电动车,所带来的气候效益要远远超过你在山东,在河北这些以煤电为主的省份来开电动车。所以从这个角度来讲,我觉得如果云南作为一个省为单位想提升自己减排的动力和意愿的话,我想电动车发展应该是他的一个非常重要的道路交通减排的一个出路,而且它的气候效应在当下就可以马上体现出来。


林佳乔:
但是云南这种多山的地情,其实普通消费者可能在购车的时候,第一选择并不是购买电动汽车,可能是出于续航里程处于爬坡的动力的考虑,目前油车肯定还是占据碾压性的地位的。当然这个是要根据未来的比如说省里边对电动汽车的推广的规划,以及居民对电动汽车的这种接受程度,还有就是电动汽车续航里程的增加,这些因素其实会影响云南的电动汽车在未来的普及率。


赵昂:
多说一句,看看一些世界上主要的一些汽车制造企业,如何在未来几年快速推出全系列的电动车,包括运动型的这种SUV,也许可能会打消一些生活在多山区域的这些居民开车的一些顾虑。我想这一点应该是电动车发展的技术是可以解决的。关于我们看到的就是说在这个报告里面提到的关于如何改进云南的电力市场价格决定机制,怎么样让借助月度的这种容量拍卖也好,或者是基于表现的这种支付也好,我觉得这些都是在讨论电力交易非常核心的环节。

刚才我在前面也特别提到了电网的问题,因为电力系统当中可能这一块是唯一难以打消它的垄断性质的地方,无论是发电还是最终销售都可以有很多市场竞争。但电网传输由于它的这样的一个物理特性,使得它的垄断性质还必须这样持续。那么其实在推动电网的改变,无论是技术创新还是管理机制还是监管来讲,我觉得都是电力改革当中最难走的一步,这也是说为什么从2015年开始中国的电力改革目前还是在探索,还在慢慢往前推进。但是我想借助今天我们分享这份报告可以看出来,作者其实并没有特别去提到电网提高它的灵活调度和灵活适应的因素。但是从本身电力改革的未来趋向来看,目前水电、大水电已经占绝对主导。我们看到云南也是风力资源和太阳能资源很丰富的地方,有更多的可再生能源进入电网之后,电网的调度能力和灵活应对需求的能力,我觉得都是有更多的挑战。从这一点来讲的话,我觉得这也是选择云南作为一个案例来分析中国电力改革的非常有价值的地方。我们也希望以后在讨论中国的电力改革的时候,我们也可以看看其他的一些和云南不太一样的,电力构成不太一样的省份,如何面对电网更新,如何面对设置更多的市场的因素来决定电价这些方面的一些动作。


林佳乔:
我们之前也解读过其他的关于电网、电力市场的一些智库报告,或者是研究人员的文章,在今后的话我们也会继续关注这个话题。最后感谢大家的收听,如果你喜欢本期解读,请别忘记点赞,或者将本期内容分享给更多的人。如果你对我们所解读的内容有自己的看法,也欢迎留言或者与我们取得联系,我们也会定期对读者的反馈在节目中进行回复。


赵昂:
好的,透过海外智库之眼,助你走在能源与气候政策认知的前沿,更多的精彩内容我们下期再见,拜拜。


林佳乔:
拜拜。