能源传输和转换价值应有所体现
来源:中国能源报 发布时间:2021-11-24 阅读:30

2015年10月,中共中央、国务院发布的《关于推进价格机制改革的若干意见》(中发〔2015〕28号)提出了能源价格市场化的思路:按照“管住中间、放开两头”的总体思路,推进电力、天然气等能源价格改革,促进市场主体多元化竞争,稳妥处理和逐步减少交叉补贴,还原能源商品属性。2021年7月,国家发改委发布《关于进一步完善分时电价机制的通知》后,各省(区、市)均开始优化分时电价政策。在这种情况下,电力与能源价格体系对国计民生及宏观经济的影响将日益深刻,认识其内在规律十分必要。

现有能源比价

未实现资源优化配置

电力是重要的基础资源,并非普通的商品,因此电价除具有商品属性外,还有复杂的社会属性,要体现国家产业发展导向,由此形成一系列政策性电价:煤电价格联动电价、发电上网标杆电价、政府性基金及附加电价、还本付息电价、脱硫脱硝电价、可再生能源发电上网电价、煤电基准价加上下浮动电价、用户分类与目录电价、高耗能产业差别电价、用电侧阶梯电价、城乡用电同网同价等。

历次能源体制改革的初衷都是为了打破垄断、引入竞争、提高效率、降低成本、改善服务,但由于各种原因,我国能源价格体系市场化依然困难重重。同时,一些不合理的价格管制和割裂的部门管理扭曲了能源价格水平及不同种类能源产品间的比价,难以实现高效配置,而且,对能源消费的正负外部性补偿功能不足,无法保证能源结构优化及可持续发展。

比价是能源价格体系的核心。在电价体系中,可再生能源电源与化石能源电源、调峰电源与基荷电源建立合理的比价,才能支撑合理的电源结构。

各国能源比价受资源禀赋、市场结构、供需形势、政策等多种因素共同影响。按照国际通用的法则,根据热值计算各类能源的价格比,世界范围内煤炭、石油、天然气的比价约为1:1.5:1.35,而我国动力煤、石油和天然气的比价约为1:4.5:2.7。相比之下,我国煤炭较油气价格偏低,天然气较石油价格偏低、较煤炭价格偏高。在该比价和能源资源禀赋条件下,我国很难扭转能源主要依赖煤炭的局面,也不利于提高天然气使用水平。为推动节能减排,我国安排大量专项资金进行整治,但效果并不理想,原因之一是能源价格体系存在大量转移支付和交叉补贴,同时不同部门间缺乏有效的沟通和合作,弱化了各种政策的协同效果。

能源传输形成

能量、信息、价值三层网络


价格体系的核心作用在于引导供需平衡和优化生产、消费,而我国现行能源价格体系在原油与成品油、煤炭与电力、天然气与电力等上下游能源产品之间形成了多种价格屏障,主要目的是减少外部冲击,维持有利于工业化发展的能源比价水平。但同时,这种价格屏障切断、扭曲、异化了多种能源产业上下游的关联性,使得各种成本及供需关系无法沿价格链条顺畅传导,致使能源产品的替代性与互补性不能经由价格联动和反馈机制表现出来。尽管我国能源发展总体上具有较强的延续性和整体性,但无法避免中央和地方、国有和民营、上下游企业等主体在能源生产、储运、配售等环节的矛盾和冲突,且短期政策行为常导致长期发展的不均衡性。

价格是价值的外在表现,能源价格形成机制应建立在价值规律的基础上。在计划经济模式下,最理想的能源价格水平应等于真实价值;在市场经济模式下,能源市场价格应围绕真实价值上下波动。因此,碳达峰、碳中和目标下的能源产品比价关系应引起各方高度重视。

与其他商品市场不同,能源生产、储运、配售、消费等往往需通过各类网络实现,如电网、热网、燃气网等。这些网络本质上传递的都是能量,只是表现形式不同,因此可统称为能量网络。能量网络包含不同类型的能源子网(电网、热网、燃气网等),而各种子网间又通过能量转换设备(发电机、泵、空调和热水器等)相连。同时,随着信息通信技术(ICT)快速发展,在物理层面能量网络的基础上,可建立基于自动化、互联网技术和“大云物移智链”等新兴技术的信息网络,以对能源生产、储运和利用进行调控。此外,电力与能源商品的交易及价值传递还形成了价值网络。

因此,电力与能源传输共形成三层网络结构:第一层为能量网络(受基尔霍夫定律、热力学/传热学定律等规律支配),第二层为信息网络(受信息/通信、优化/控制等规律支配),第三层为价值网络(受价值规律支配)。三层网络紧密耦合、相互关联,其中价值网络是电力与能源价格体系的基础,且受能量网络物理规律制约。

我国的合理电价

应更多考虑价值网络约束


根据国家发改委、国家能源局印发的电力体制改革相关配套文件,电力现货市场主要开展日前、日内、实时电能量交易。其中,节点电价是指在满足各类设备和资源运行特性和约束条件的情况下,在某一节点增加单位负荷需求时的边际成本,即在某时间、某地点以最低成本“多消费1度电”所需增加的成本。

节点电价=系统能量价格+阻塞价格+网损价格。节点电价理论是基于优化调度模型、在满足各种约束条件下的资源优化配置电价,所以它和经济调度、最优潮流有着深刻联系。其中,最优潮流(或安全约束经济调度)模型求解过程中对应节点有功功率的拉格朗日乘子(影子价格)即为节点电价。节点电价看似完美,但却是基于“工程师思路”设计的,对电价体系的社会经济特征体现不够。

节点电价采用的物理潮流模型属于第一层能量网络层模型,但电能交易关系包括比物理电网更多的社会和经济属性,即第三层价值网络层关系,并不完全服从物理潮流定律。节点电价主要在以美国为代表的电力市场中应用,欧洲电力市场主要采用分区电价。目前我国仍处在工业化中后期,存在发展不平衡不充分的问题,因此电价水平要适应各地新时代新型工业化的要求。同时,我国幅员辽阔,各地区要素水平和资源禀赋差异大,若建立完全自由竞争的统一电力市场,可能扩大区域间经济发展水平的差异,与区域协调发展的国家战略目标背道而驰。

此外,电厂类型、所处位置、投资运行时间不同带来的发电成本差异也使其难以在同一平台竞争。由于这些原因,我国的合理电价不能仅建立在物理电网模型(潮流模型)的基础上,而应更多考虑地区经济发展水平、发电机组类型和用户所属行业的差异,即价值网络的约束。

合理的能源比价

可实现“节能”等同于“省钱”


节能技术旨在完成同样产量的前提下,节约能量消耗,即减少单位产值的能量总成本。能量总成本包含节能技术运用后的能量成本和设备成本及负效应成本等,如果这些成本总和超过节能技术运用前的总成本,这样的节能技术只有社会效益而没有经济效益。同时,当采用某种节能技术后导致能量成本提高,这种现象往往是由类能源比价不合理所致。

现阶段供能系统的分析方法主要有能量分析法和火用(exergy)分析法。其中,能量分析法的重点在于能量“数量”变化,但由于热力学第二定律揭示的过程不可逆性,能量在传递、转换中对外做功的能力将不断下降,即能量“品质”不断下降。仅考虑能量数量变化而忽略能量品质变化,无法真正指导科学用能。火用是能量对外做功能力的量度,指当系统由一任意状态可逆地变化到与环境相平衡的状态时,理论上可以转换为其他形式的那部分能量。

节能本质是实现节火用。火用分析法关注能量传递中火用的变化,给出供能系统各环节火用损的分布情况,并充分发掘供能系统的节能潜力。火用分析法和能量分析法都是从供能系统的能耗特性角度进行分析,但在实际应用中,供能系统的经济特性具有同等甚至更高的重要性。因此,研究人员在供能系统性能分析中采用了火用经济学(ExergyEconomics)的分析方法,综合考虑供能系统的热力学性能和经济效益,力图在保证经济性的前提下最大程度节能。

能源的合理比价需建立在火用经济性优化的基础上。通过合理确定燃料(化学火用)、电力(电火用)、热力(不同温度的热火用)等能源的比价,可使供能系统的能效和经济性实现统一,即节能率与“节资率”相近或一致。在这种能源价格体系下,“节能”与“省钱”具有等价关系,将促进节能技术开发和应用。



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