中國儲能網(wǎng)訊：新型電力系統(tǒng)提出以來，行業(yè)內對其討論的熱度始終不減。新能源“兩高一低”的物理屬性、邊際定價理論、“負電價”的出現(xiàn)、中長期合約的屬性等，每一個問題都引發(fā)了熱烈而持久的討論。然而，在紛繁復雜的表象背后，我們不禁要提出一個深層追問：新型電力系統(tǒng)究竟“新”在哪里，支撐其“新”的底層邏輯是什么？或者換個角度，新型電力系統(tǒng)真的是一個“新型”的系統(tǒng)嗎？
要回答這些問題，我們需要回歸電力系統(tǒng)的本質，將目光投向兩百年前，看看電力系統(tǒng)的來時路，“舊系統(tǒng)”“舊”在哪里，又是哪些因素發(fā)生了改變，這些改變又如何催生出我們今天看到的種種新機制。
PART.01
不變的基石：物理定律和定價邏輯
無論電源側是具備天然轉動慣量的同步發(fā)電機，還是半導體控制、缺乏慣量的電力電子逆變器，電力基本的物理屬性并未發(fā)生改變。這些物理屬性構成了電力系統(tǒng)設計的硬約束，也是理解一切市場機制的起點。
一是瞬時平衡的絕對性。無論用哪種電源品種，電能都無法在系統(tǒng)層面大規(guī)模低成本存儲，生產(chǎn)和消費必須在毫秒級保持平衡。
二是電能的同質性。進入電網(wǎng)的電子是無法區(qū)分身份的，在同一個電網(wǎng)中，所有的電都是一樣的。從物理上講，電網(wǎng)就像一個巨大的水池，所有發(fā)電機往里注水，所有用戶從中取水，沒有人能夠區(qū)分這水是來自塞北的風還是身邊的煤。這個特性決定了電力市場的一個核心特征：電能是一種標準化的商品，無論生產(chǎn)者是誰，只要符合電壓和頻率標準，就可以在市場上交易，這也是為什么我們可以建立統(tǒng)一的電力市場，不需要、也不能夠像給普通商品分揀打標一樣，為每一種電源單獨設立交易場所。
三是基爾霍夫定律。電力不僅存在實時平衡的時間屬性，還具備空間屬性?；鶢柣舴蚨蓻Q定了電力流向遵循物理規(guī)律而非合同路徑，無論商業(yè)合同怎樣簽訂、經(jīng)濟關系如何復雜，電流永遠按照網(wǎng)絡拓撲結構和阻抗特性自動選擇路徑，這決定了阻塞、損耗是天生的。任意兩個節(jié)點之間的交易都會對整個網(wǎng)絡的負荷分布產(chǎn)生影響，在A點多發(fā)一度電可能導致B和C之間的線路阻塞，電流流過輸電線路產(chǎn)生的損耗也是物理上的必然。因此，市場價格機制設計必須考慮位置信號（分區(qū)/節(jié)點電價）、阻塞管理、損耗分攤等。
這些物理屬性是理解經(jīng)濟機制的基礎。正因為電能具有高度的同質性，它在經(jīng)濟學上屬于完全競爭產(chǎn)品。在電力現(xiàn)貨市場中，由于每一度電在物理功能上完全一致，買方不會因為“這度電是某某電廠發(fā)的”而愿意支付溢價。在這樣的市場中，價格只能由一個因素決定：滿足最后一個單位需求所需支付的成本，即邊際成本，這就是邊際定價的核心邏輯。
電力現(xiàn)貨市場中的邊際定價邏輯是，系統(tǒng)調度按照發(fā)電成本從低到高依次調用機組，直到滿足全部需求。最后一臺被調用機組的報價，就成為這個時段所有成交電量的統(tǒng)一出清價格。是統(tǒng)一價格，而不是“各付各價”的原因正是電能的同質性。既然所有電都是一樣的，買方?jīng)]有理由為同樣的商品支付不同的價格。那些成本更低的發(fā)電商，獲得了高于自身成本的收入，這個差額就是“邊際內收益”，它是對低成本機組的獎勵，也是激勵投資和技術進步的市場信號。
PART.02
變化的核心：成本結構
既然物理定律未變，定價邏輯依然遵循邊際原理，那么“新型”電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)究竟源于何處？答案是成本結構的變化。
傳統(tǒng)火電的成本結構是低固定成本、高變動成本，燃料成本占總成本的大頭。這意味著，邊際成本（多發(fā)一度電的成本）與平均成本（總成本除以總電量）相差不大。當市場按邊際成本定價時，發(fā)電商的收入基本能夠覆蓋全部成本。
但新能源的成本結構恰好相反：高固定成本、極低變動成本。風機和光伏板的建設投資占比較大，但一旦建成，多發(fā)一度電幾乎不需要額外成本，邊際成本趨近于零。
這種成本結構的變化導致三個主要問題：
1. 收入缺失問題
當系統(tǒng)中新能源占比越來越高，市場出清價格將長期處于低位。這種基于微觀變動成本的定價，無法為高額的初始固定投資提供回收路徑，尤其是世界各國普遍存在價格帽限制，導致在稀缺時段也無法通過高電價回收固定成本。經(jīng)濟學上，這被稱為“收入缺失”（Missing Money）問題。
換句話說，邊際定價機制本身沒有問題，問題在于，當邊際成本趨零時，單靠電能量價值已不足以支撐系統(tǒng)的長期可持續(xù)性。因此必須引入容量機制，發(fā)電資源不再僅僅依據(jù)發(fā)電量獲取經(jīng)濟回報，而是根據(jù)它在系統(tǒng)需要時的發(fā)電能力給予經(jīng)濟補償，為發(fā)電主體提供穩(wěn)定收入預期的同時，也保障了系統(tǒng)長期的容量充裕度。
2. 外部成本隱性化
成本結構的變化還帶來另一個問題：新能源的“低成本”是否真的低？從單個電源看，風電光伏的邊際成本確實接近于零。但從系統(tǒng)整體看，每增加一度波動性電力，系統(tǒng)為了維持頻率穩(wěn)定和實時平衡，就必須付出額外的調節(jié)成本，需要備用機組隨時待命、需要更精密的預測和調度。這些成本并沒有消失，只是從新能源的個體賬本轉移到了系統(tǒng)的公共賬本上。
經(jīng)濟學上，這被稱為“負外部性”。新能源獲得了低邊際成本的收益，但由此產(chǎn)生的系統(tǒng)調節(jié)成本卻由其他主體承擔。如果將系統(tǒng)作為一個整體，新能源的真實社會成本應該包含這部分負外部性消除成本。
傳統(tǒng)的邊際定價機制無法自動識別和給這些隱性成本定價。這就需要單獨的市場機制，如輔助服務市場來還原這部分被忽略的成本。
3. 非凸性的放大
非凸性簡單理解就是成本不是隨產(chǎn)量平滑上升的屬性?；痣姍C組存在啟停成本、空載成本、最小出力限制、爬坡速率約束等。這些約束使得用于優(yōu)化的成本函數(shù)呈現(xiàn)出臺階狀特征，而非教科書上光滑的曲線。
在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，由于機組數(shù)量有限、同質性較高，這種非凸性尚且在可控范圍內。但在新型系統(tǒng)中，新能源的間歇性導致火電機組需要頻繁啟停、深度調峰，非凸性的影響被顯著放大。這意味著簡單的邊際價格信號可能在某些臨界點發(fā)生跳躍甚至失靈，機組可能因為啟停成本而拒絕響應價格信號，即使這樣做對系統(tǒng)整體是有利的。
這正是需要引入啟停成本補償?shù)冗\行成本補償機制的根本原因，也是需要更精細的價格體系和更復雜的市場規(guī)則的原因。
PART.03
機制的演進：應對之策
理解了上述三個核心問題，我們就能理解為什么新型電力系統(tǒng)需要那么多看似復雜的新機制?？v觀電力系統(tǒng)兩百年的演進，物理定律從未改變，只是約束條件變得更加極端。所有的“新機制”和“新業(yè)態(tài)”，本質上都是在回應這些變化帶來的問題。歸納起來，它們在做三件事：
一是還原成本，讓隱性變顯性。針對“收入缺失”和外部性問題，市場需要建立額外的機制來還原那些被邊際定價忽略的成本。容量市場或容量補償機制，解決的是固定成本回收問題，既然邊際價格無法反映機組發(fā)電能力的價值，那就單獨為可靠性定價，為電力系統(tǒng)的保險能力付費。輔助服務市場，解決的是系統(tǒng)外部性問題，把頻率調節(jié)、備用容量、電壓支撐等穩(wěn)定服務從電能量中剝離出來，單獨計量、單獨定價。誰提供了穩(wěn)定，誰就獲得補償。
二是管理風險，把波動變確定。物理上的不確定性增加，必然導致經(jīng)濟上的風險放大?，F(xiàn)貨價格的劇烈波動，讓市場參與者面臨巨大的收入或成本不確定性。中長期合約的本質功能正是風險管理，買賣雙方通過提前鎖定價格，把物理上的實時波動轉化為金融上的確定性。從這個角度看，中長期合約的真正屬性是金融避險工具，它的價值在于轉移和分散風險，讓不同風險偏好的主體各取所需。電力期貨、期權等金融衍生品，則是風險管理工具的進一步延伸，提供更靈活、更標準化的避險手段。
三是重新確權，讓異質變同質。新型電力系統(tǒng)中涌現(xiàn)出大量分布式資源，分布式光伏、電動汽車、用戶側儲能、可調節(jié)負荷等，這些資源地理分散、物理特性各異、單體規(guī)模微小，無法像傳統(tǒng)大機組那樣直接參與調度和市場。虛擬電廠這種組織技術應運而生，利用數(shù)字化手段將這些異質化的分散資源聚合起來，使其在調度指令面前表現(xiàn)出與傳統(tǒng)發(fā)電機組一致的同質化、標準化特征。類似地，綠電和綠證機制解決的是另一種確權問題，電能在物理上是同質的，但社會賦予了它環(huán)境價值的差異。綠證制度將這種環(huán)境屬性從物理電能中剝離出來，在經(jīng)濟維度單獨交易，既保持了電能量市場的物理同質性，又讓環(huán)境價值得到了市場化定價。
回到開篇的問題，新型電力系統(tǒng)是否真的是一個“新型”的系統(tǒng)？是，也不是。
說“不是”，是因為那些兩百年前就存在的物理定律依然約束著系統(tǒng)運行，邊際定價的經(jīng)濟學邏輯也依然成立。這些是“不變”的底層規(guī)律。
說“是”，是因為成本結構的根本性轉變，從高變動成本到高固定成本確實帶來了前所未有的挑戰(zhàn)：收入缺失、外部性隱性化、非凸性放大。這些變化要求我們在不變的物理定律之上，構建一套更精密、更靈敏的經(jīng)濟機制。
所謂新型電力系統(tǒng)，并不是要推翻經(jīng)濟學原理或基爾霍夫定律，而是要在新的約束條件下，維持系統(tǒng)平衡高效經(jīng)濟運行。容量機制還原固定成本，輔助服務市場顯化外部性，中長期合約管理價格風險，虛擬電廠聚合分散資源等，這些看似紛繁復雜的機制，歸根結底都是在回答同一個問題：如何在變化的成本結構下，通過更精密復雜的經(jīng)濟機制，讓兩百年前那個“水池模型”依然能夠持續(xù)穩(wěn)定、高效地服務于經(jīng)濟和社會。
