郑㼆 中国人民大学应用经济学院助理教授
徐静 西南财经大学财税学院副教授
张祖航 中国人民大学应用经济学院博士生
新冠肺炎疫情（COVID-19）对全球社会经济各领域均带来巨大冲击。经济活动放缓对全球电力行业产生显著影响，电力市场运行面临诸多挑战。然而，这也为未来构建高比例可再生能源的电力系统提供了一次宝贵的预演机会，使我们能够提前识别并评估电力系统在低碳转型过程中可能面临的问题。
大流行引发的电力行业供应与需求结构变化主要体现在全球范围内电力需求的显著下降以及电力供应结构的明显调整。多个地区的电力需求显著下滑。例如，美国、欧洲和印度的月度电力需求与2019年相比下降了20%左右[1]。
图1：2020年1月至12月部分国家每周电力需求同比变化
来源：IEA
与此同时，可再生能源在发电结构中的比例迅速上升。根据国际能源署（IEA）关于大流行期间各大区域电力行业运行情况的报告，电力需求低迷、可再生能源低运营成本以及其优先接入电网的政策，使主要国家和地区可再生能源发电比例明显提高。同时，全球电力行业二氧化碳排放量在封控期间同比减少了高达50%[1]。
图2：美国在疫情期间的电力结构变化
来源：IEA
图3：印度在疫情期间的电力结构变化
来源：IEA
全球电力行业供需结构的变化，意外地预演了未来电力系统的发展，为电力经济学家提供了“准实验”机会，使其得以观察和分析高比例可再生能源电力系统的实际表现。通过这一窗口，研究者得以深入探讨高比例可再生能源系统中的一些关键问题，例如实时平衡成本、市场力以及碳减排成本等，为未来电力系统的转型提供了重要的研究依据和实践参考。
在高比例可再生能源系统中，净负荷是指总电力需求减去风电、光伏等非可控可再生能源所满足的部分，这部分负荷依赖火电、水电等可调节机组进行平衡。随着风电、光伏等不可控电源在电源结构中占比的不断提高，其波动性和随机性显著增强了净负荷对天气和环境因素的敏感性。这一趋势对可调节机组提出了更高的要求，要求其频繁调整运行以确保系统的平衡与稳定。然而，这种波动性不仅加剧了电网调度的复杂性，还显著推高了实时平衡成本[2]。
为维持系统的安全运行和供需的实时平衡，运营者通常需要调用高成本机组。这一过程不仅导致因机组频繁启停和快速调节所带来的直接成本上升，还可能由于灵活性资源稀缺而引发可调节机组的寻租行为。具体而言，发电企业通过在日前市场进行产能持留或采取违约等策略性报价方式，提升其在实时市场或平衡市场中的盈利能力。例如，一些企业可能在日前市场以高价持留部分产能，随后利用实时市场或平衡市场对这些产能的需求，以更高价格出售电力。
这种策略对具有价格影响力的可控机组尤为有效，例如具有较高灵活性的火力发电厂。以西澳大利亚电力市场（WEM）为例，尽管太阳能发电的增加导致火力发电厂白天的发电量有所下降，但研究表明，这些电厂在2018年因市场力的增强而获得的租金较2014年大幅提升[3]。
大流行期间也出现了类似现象，即高比例可再生能源的市场结构推高平衡成本。以意大利为例，电力需求下降导致日前市场均价下跌45%，但在平衡市场上具有市场力的机组通过“增/减博弈”策略抬高了成交价格，导致再调度成本相比封控前激增73%。类似的情况也在法国电力市场中出现。
由此可以看出，高比例可再生电力系统下，实时平衡成本的增加不仅具有“成本性”，还包含了明显的“寻租”成分。这种寻租行为不仅推高了电力系统的运行成本，还在很大程度上削弱了可再生能源发电带来的成本优势。更重要的是，它对市场的公平性和效率构成威胁，可能导致电力市场价格发现机制失灵。
不仅火电等可控机组能够在高比例可再生能源市场结构中行使市场力，在特定环境下，可再生能源机组也能具备市场力，其形成受市场结构、供需状况、资源特性及市场规则等多因素影响。
当负荷需求较低、火电机组数量有限且边界条件相对固定时，新能源企业能够准确预判火电机组的开机组合，从而具备成为边际机组的优势。此时，在统一出清的市场规则下，新能源企业可通过低价报出大部分电力，再对少量电力进行策略性报高价，实现“以小博大”，获得更高利润。当少数几家企业掌握主要可再生能源发电机组时，它们可能通过“明示合谋”采取产能持留，或通过“默契合谋”进行产能协调，从而有效行使市场力，提升整体盈利水平。
例如，在夜间风电满发、负荷需求较低的情况下，风电企业可以采取“保量博价”策略，即将80%-90%的装机容量以略高于成本的“地板价”甚至零价报出，确保基本电量的成交，剩余容量则以略低于火电成本的高价报出。在合理市场预判下，这部分“高价报单“有望成为市场的出清价格，从而使新能源企业实现更高的利润。这种“经济持留”策略通过少量高价电力推高整体市场价格，使市场价格远超发电边际成本，进而削弱市场效率，导致资源配置的扭曲。
这种策略成功依赖两个关键条件：首先，高比例可再生能源发电能够在需求低谷时段满足市场的全部需求，从而具备主导市场出清价格的能力；其次，新能源企业具备准确预估剩余需求的能力。在火电机组数量有限且边界条件较为固定的情况下，新能源企业能更容易地预测火电的开机组合。若发电集团同时拥有火电与新能源资产，对火电组合的操控能力将进一步增强，使该策略的实施更具可行性。
风光企业通过“保量博价”策略行使市场力的现象，已在国内外一些可再生能源渗透率较高的市场中出现，并引起了监管部门与学界的关注。随着可再生能源比例的不断提升，市场主体的市场力逐渐增强，如何应对这一现象成为政策制定者和学者讨论的焦点。
大流行期间电力市场结构的变化，成为未来高比例可再生能源电力市场的一次预演，揭示了其潜在的市场力问题。在这种市场环境下，需求的不确定性可能为可控机组提供更多行使市场力的机会，风电、光伏等可再生能源同样可能获得市场力。因此，新型电力市场设计需要进一步优化以适应新能源的发展，特别是通过建立精细化的报价和竞价机制，减少单一企业或小团体对市场价格的影响，并依据风光储等新市场主体的运行特性设计综合性市场力缓解措施。同时，监管框架和市场力缓解机制应及时更新，完善市场力监控与评估体系，以确保市场公平竞争，防止市场操控，提升市场效率。
注释
[1]Bertram, C., Luderer, G., Creutzig, F. et al. COVID-19-induced low power demand and market forces starkly reduce CO2 emissions. Nat. Clim. Chang. 11, 193–196 (2021). https://doi.org/10.1038/s41558-021-00987-x
[2]在具有日内再调度市场的地区，这一成本被称为“再调度成本”。电力的再调度机制是指为了适应电力供需变化、提高电网运行的灵活性和经济性，对已经安排好的发电、输电、配电等进行再次调整的过程。再调度的成本最终会转嫁给消费者，导致用电成本上升。
[3]Jha, A., & Leslie, G. (2024). Start-up Costs and Market Power: Lessons from the Renewable Energy Transition. H. John Heinz III College, Carnegie Mellon University and Department of Economics, Monash University.
编辑 韩晓彤
审核 姜黎
