2017年8月國家選擇南方（以廣東起步）等8個地區(qū)作為第一批電力現(xiàn)貨市場建設試點；2019年6月，8個試點地區(qū)全部完成電力現(xiàn)貨市場試運行；目前，許多地區(qū)電力現(xiàn)貨市場已經開始結算運行。電力現(xiàn)貨市場建設雖然已經取得實質性進展。但是，目前的成功似乎主要體現(xiàn)在現(xiàn)貨市場的市場模式、交易規(guī)則設計和技術支持系統(tǒng)建設上，現(xiàn)貨市場的功能并沒有充分發(fā)揮出來，也未產生對電力市場改革如決策者所期待“無現(xiàn)貨、不市場”那樣的重要影響。出現(xiàn)這個問題的原因較多，其中一個原因是目前我國現(xiàn)貨市場價格上下限設計不合理，而導致這個結果又與我們對電力現(xiàn)貨市場的經濟學功能把握不準確有關。
01.電力現(xiàn)貨市場的經濟學功能
三種簡單化的解釋
電力現(xiàn)貨市場最能體現(xiàn)電力市場技術經濟特征的市場，很難用簡單的語言解釋。目前有關電力現(xiàn)貨市場有三種過于簡單化的解釋，不僅不準確，也容易誤導決策者，不利于制定科學的電力價格上下限。
第一種解釋形成于現(xiàn)貨市場試點改革前，來自于政府相關部門和專家，認為“無現(xiàn)貨、不市場”，并且把中長期市場與現(xiàn)貨市場的功能分別解釋為“中長期市場規(guī)避風險，現(xiàn)貨市場發(fā)現(xiàn)價格”?！盁o現(xiàn)貨、不市場”強調現(xiàn)貨市場的重要性，雖然不明晰，卻也無可非議。但是，把現(xiàn)貨市場的功能主要定義為發(fā)現(xiàn)價格，則未必正確。事實上，與其說現(xiàn)貨市場發(fā)現(xiàn)價格，不如說現(xiàn)貨市場利用價格?，F(xiàn)貨市場本質功能是為電力供求在極短期，如次日或幾小時內甚至更短時間的不平衡提供一種市場化的平衡機制。進一步分析，現(xiàn)貨市場的價格受偶然因素影響變化很大，所產生的價格信號未必能夠作為長期投資信號，一般只能作為短期內交易雙方調整供求和優(yōu)化經營策略的依據。反過來，中長期交易只要交易機制完善、交易充分，如有電力期貨市場和期權市場伴隨，有投機商參與，其交易價格更有信號價值。
第二種解釋來自于媒體，稱現(xiàn)貨市場“一手交錢，一手交貨”，這種解釋可能來自詞典對一般商品市場現(xiàn)貨市場的解釋，即指市場上的買賣雙方成交后須在若干個交易日內辦理交割的金融市場，包括成交當日結算的現(xiàn)金交易和成交日后一周內結算的固定方式交易兩種。這種解釋強調了現(xiàn)貨市場兌現(xiàn)以前系列中長期交易并辦理結算的一個特征，但是，卻不是主要或根本特征。
第三種觀點也來自專家，認為“現(xiàn)貨市場的缺點是價格變化很快”。這種觀點對現(xiàn)貨市場價格變化摻雜了個人主觀色彩。其實，現(xiàn)貨市場是客觀的商品交易市場，價格變化很快不是缺點，只是特點。從另一個角度看，現(xiàn)貨市場價格變化很快是市場瞬間平衡的客觀要求，沒有這樣的價格不能快速實現(xiàn)平衡，因此，市場價格變化很快不僅僅是現(xiàn)貨市場的特點，還是現(xiàn)貨市場的優(yōu)點。
電力現(xiàn)貨市場的經濟學功能
一般商品現(xiàn)貨市場的偏差平衡機制。一般商品市場其實也有中長期交易市場和現(xiàn)貨市場，現(xiàn)貨市場通過存貨或者延遲需求等對中長期交易與實際供求的偏差進行調整，不像電力現(xiàn)貨市場這樣特殊，在市場體系中也沒有電力現(xiàn)貨市場這樣重要。一般商品市場中包括消費品市場和生產資料市場，在生產資料市場中，中長期市場交易的比例更大；而在消費品交易中，現(xiàn)貨市場交易的比例相對更大。不過，無論是生產資料市場還是消費品市場，中長期市場與現(xiàn)貨市場之間的邏輯關系相同，對于中長期交易在現(xiàn)貨市場上形成的供求偏差，一般商品市場有多種平衡機制，如圖1所示。
以供大于求這種偏差為例，假設需方突然縮減生產計劃，商品消耗減少，形成現(xiàn)貨市場供大于求的狀態(tài)。需方有在現(xiàn)貨市場平衡供求的責任，如將多余商品Q2-Q1作為存貨留待以后生產周期使用，同時維持現(xiàn)貨市場P1、2的價格；或者降價（P1、2-P0）轉售給其它企業(yè)，將需量降低到真實的Q0的水平。對現(xiàn)貨市場供不應求的情況，由于偏差責任在供方，供方可以做的選擇有：供方動用庫存滿足需方，或者從其它供方高價購買相同商品滿足需方。由于雙方增加或動用庫存和市場轉售或高價購買在一般商品市場中沒有技術障礙，而且成本較低，成交量較少，因此，一般商品現(xiàn)貨市場相對不是特別重要。
電力現(xiàn)貨市場基本功能。了解一般商品市場現(xiàn)貨市場的偏差平衡方式及過程后，就容易認識電力現(xiàn)貨市場的基本功能及其特征。主要有兩點：第一，與一般商品市場一樣，電力現(xiàn)貨市場的基本功能是調整和平衡中長期交易偏差。《電力中長期交易基本規(guī)則》（發(fā)改能源規(guī)〔2020〕889號）第三條明確，電力中長期交易主要是指市場主體通過市場化方式開展的多年、年、季、月、周等日以上的電力交易。為了經濟可靠地滿足實時電力供應，電力市場分中長期市場和現(xiàn)貨市場兩個階段和多個交易品種不斷根據最新供求信息等進行偏差調整與滾動平衡。在中長期市場，年交易是對多年交易根據新的市場供求形勢等所做的偏差調整與滾動平衡；以此類推，周交易又是對月交易的偏差調整與滾動平衡。因此，現(xiàn)貨市場是對中長期市場偏差調整與滾動平衡的延續(xù)，只是時間粒度更小，直到完全接近真實的市場供求平衡狀態(tài)。（現(xiàn)貨市場基本功能如圖2所示）
第二，電力現(xiàn)貨市場偏差不確定性大，偏差平衡要求瞬間完成，方式較少，而且受系統(tǒng)和技術制約，這些特征使電力現(xiàn)貨市場偏差平衡非常復雜和非常困難，也彰顯了電力現(xiàn)貨市場的關鍵性和重要性。由于電能難以經濟地大規(guī)模儲存，一般商品現(xiàn)貨市場中常用而且非常有效的庫存調整方式在電力現(xiàn)貨市場中難以使用。由于電力產供銷各環(huán)節(jié)要求瞬間平衡，電力供求之間的生產或消費調整受到響應時間的嚴格限制，不僅技術障礙大，而且實現(xiàn)成本高。比如，一般火電機組發(fā)電出力極短期內很難調整，甚至抽水蓄能和化學儲能在技術上也難以很好地滿足需要。與一般商品現(xiàn)貨市場相比，電力現(xiàn)貨市場中用戶負荷需求調整更加困難。目前我國許多現(xiàn)貨市場試點的交易規(guī)則中都有“用戶報量不報價”的規(guī)定，其原因既有居民用戶暫時不具備參與現(xiàn)貨市場的投標和計量條件等原因，也有電力商品公用性要求。這種情況與一般商品現(xiàn)貨市場用戶大量參與現(xiàn)貨市場平衡有很大的區(qū)別。
02.電力現(xiàn)貨市場價格變化的原因及其特征
電力現(xiàn)貨市場價格變化的原因
需求數(shù)量和結構的變化。電力現(xiàn)貨市場中電力負荷需求曲線由無數(shù)電力用戶的負荷需求曲線在一定同時率基礎上疊加而成，由于氣候變化、生產調整包括事故、大型活動等多種原因，單一大用戶和足夠多小用戶的電力需求變化都會引起現(xiàn)貨市場中電力需求的有意義變化。當實際需求大于中長期合同中的預測供應或購買數(shù)量時，現(xiàn)貨市場價格增加；當實際需求小于相應值時，現(xiàn)貨市場價格降低。如圖3所示，當市場需求水平較低時，現(xiàn)貨市場較小的需求變化對應于成本相對較低的較大范圍的生產能力變化；但是，當負荷需求水平很高時，現(xiàn)貨市場相同的需求變化將需要最高成本機組在較小范圍內的變化調整，會形成更高和更敏感的價格。進一步分析，實際需求的變化還可以分為總需求的變化和需求結構的變化。如不同地區(qū)或不同電壓等級用電需求結構的變化，在系統(tǒng)最優(yōu)出清價格的計算中必然會引起節(jié)點電價的變化，從而也導致現(xiàn)貨市場價格的變化。
供給數(shù)量和結構的變化。隨著新能源發(fā)電裝機容量的增加，電力現(xiàn)貨市場中供給的變化越來越明顯。大量波動性可再生能源參與市場交易將改變現(xiàn)貨市場供給曲線，根據勞倫斯伯克利實驗室（LBNL）針對美國四個區(qū)域電力市場的分析，當波動性可再生能源（風力、光伏）發(fā)電容量比例提升至40%時，四個區(qū)域現(xiàn)貨市場價格波動增幅在2～4倍之間。其中，高比例光伏對價格波動的影響尤為突出，變化最大的德克薩斯州（光伏發(fā)電、風電裝機比例分別為30%和10%）現(xiàn)貨市場價格波動增幅可達6.6倍。供給數(shù)量的變化在現(xiàn)貨市場中主要有天氣和事故等原因引起的供給變化，如圖3所示，如氣候突然變化降低了水電出力，使后面高成本機組順序替代發(fā)電，最終提高現(xiàn)貨市場價格，圖中所示高峰負荷電價從P2上漲到P’2，2001年美國加州電力危機就有這個原因。
市場模式的差異。電力市場有集中式和分散式兩種典型模式。集中式模式充分體現(xiàn)了電力系統(tǒng)生產經營特征，把電力生產與電力交易分開，生產按最低成本原則由調度機構統(tǒng)一組織；中長期交易合同按差價合同簽訂，現(xiàn)貨市場采用全電量集中競價。分散式市場模式更接近于一般商品市場，中長期合同按物理合同簽訂，交易雙方確定發(fā)用電曲線后，提交調度機構執(zhí)行；同時在現(xiàn)貨市場只對偏差電量集中競價。集中式模式把現(xiàn)貨市場價格機制應用于全部電量的最優(yōu)分配，資源配置效率更高，同時市場成交價格變化較大。分散式模式電價變化較小，但對電網技術條件和市場條件要求較高。集中式市場模式面臨更大的價格變化，目前我國8個現(xiàn)貨市場試點地區(qū)中有廣東等6個地區(qū)采用了集中式市場模式，但與四川、蒙西等地分散式模式在成交價格上的區(qū)別目前還沒有顯示出來。
市場體系的影響。主要指中長期市場中分時間周期的交易品種和金融市場對現(xiàn)貨市場價格變化的影響。如圖2所示，理論上，中長期交易中分時間周期的交易品種越多，市場偏差調整與滾動平衡越充分，現(xiàn)貨市場的價格變化越小。另外，期貨期權等衍生金融市場也對現(xiàn)貨市場會產生影響。有研究表明，北歐電力期貨對現(xiàn)貨的引導關系遠大于現(xiàn)貨對期貨的引導關系,期貨市場的價格變化領先于現(xiàn)貨市場的價格變化,期貨市場在價格發(fā)現(xiàn)中起到了主導作用，北歐電力期貨具有較好的價格發(fā)現(xiàn)功能。
需求響應時間。由于電能公用性，電力市場供求關系以供給跟隨需求為特征。電能以光速傳輸，要求生產、輸送和使用同時完成。電力生產技術特征要求電力系統(tǒng)和發(fā)電機組盡可能縮短需求響應時間。如圖3所示，發(fā)電機組響應時間慢，在功能上不得不將這些機組從發(fā)電序列中退出，并導致高成本機組的替代進入，最終提高了現(xiàn)貨市場價格。如果有大量機組響應時間跟不上需求變化，較多機組退出后使極少數(shù)響應時間短的發(fā)電機組獲得稀缺性，從而產生稀缺性定價，為現(xiàn)貨市場價格劇烈變化奠定基礎。
輸電堵塞。在沒有輸電堵塞的情況下，現(xiàn)貨市場會形成統(tǒng)一的節(jié)點出清價格，否則就會出現(xiàn)多個節(jié)點出清價格。例如2019年5月15日廣東全省共有206個節(jié)點，有200個節(jié)點出清價格；最低價格為207.3654元/兆瓦時，最高價格為446.8303元/兆瓦時。
電力現(xiàn)貨市場價格變化的特征
價格變化是基本手段。如上所述，現(xiàn)貨市場不是發(fā)現(xiàn)價格，而是利用價格在極短時間內調節(jié)有彈性的供給和需求，解決中長期交易的偏差問題。在現(xiàn)貨市場出現(xiàn)前，電網調度機構把系統(tǒng)平衡作為公共服務以調度指令的方式要求有能力的市場主體提供，但是，沒有明確的責任分擔和補償機制，系統(tǒng)平衡責任在發(fā)電企業(yè)和用戶之間，不同發(fā)電企業(yè)之間，不同用戶之間，甚至包括電網企業(yè)和發(fā)電企業(yè)、電力用戶之間的分配缺乏公平和透明機制，比如，“兩個細則”把系統(tǒng)平衡責任全部界定給發(fā)電企業(yè)，既不公平，考核與獎懲機制也不合理?，F(xiàn)貨市場利用市場價格機制公平合理地解決偏差平衡問題，是電力市場深化改革的必然選擇。由于現(xiàn)貨市場時間粒度小，市場主體響應時間不夠充分，市場競爭更加激烈，在市場成交價格水平上，成本的依據作用越來越輕微，市場競爭作用甚至價格策略影響越來越大。相比于中長期交易價格，現(xiàn)貨市場成交價格不具備可比性，也沒有必要比較，能夠維持實時平衡的價格就是合理的價格。因此，價格變化是現(xiàn)貨市場的本質要求；如果因為價格風險而限制價格變化，就失去了現(xiàn)貨市場建設的意義。
價格易變性。隨著經濟社會發(fā)展，電力市場需求曲線如日負荷曲線變化更大，一天之內往往有多個高峰和低谷，而且不同季度有明顯的差異，日負荷率和年負荷率逐漸降低等。這些負荷特性再與現(xiàn)貨市場中上述五個主要影響因素結合起來，使現(xiàn)貨市場價格呈現(xiàn)明顯的易變性，圖4是某日廣東日前和實時市場成交價格曲線，可能看出，即使有嚴格的價格上下限限制，兩個現(xiàn)貨市場成交價格變化也相對較大。從數(shù)學的角度，邊際出清節(jié)點電價計算中，以上各因素的較小變化經過微分計算放大后，可能會產生較大的價格變化。
“價格釘”（price spike）現(xiàn)象。“價格釘”指價格在瞬間大幅度提高后迅速回落，從而在實時價格曲線上形成釘子一樣圖形的價格變化現(xiàn)象?！皟r格釘”往往發(fā)生在實時市場中，突然的供給或需求變化發(fā)生后，需求或供給瞬間不能充分跟隨調整到位，資源稀缺性出現(xiàn)，市場主體采用稀缺性定價，結果導致瞬間價格飛漲；等到其它市場主體響應后，稀缺性很快消失，定價方法也回歸到成本基礎，價格迅速回落至初始水平，產生“價格釘”現(xiàn)象。2019年8月13日，美國德州電價暴漲至9000美元/兆瓦時，折合人民幣63元/千瓦時，如圖5所示。雖然“價格釘”產生了很高的價格，但由于延續(xù)時間短，收益變化并不太大。
03.現(xiàn)貨價格上下限的經濟學原理
價格上下限的定價方法
現(xiàn)貨市場價格上下限主要采用兩種定價方法。
會計成本定價法。這種方法基本思路是現(xiàn)貨市場價格也應該符合管制定價原則，補償成本并獲得合理報酬。實際操作中又可以分為平均成本法和邊際成本法。例如按平均成本法確定價格上限，首先要明確價格上限的適用情景，如負荷高峰的時候和機組運行狀態(tài)等；其次，計算相應情景下電力生產經營總成本和平均成本；然后，以平均成本作為價格上限。邊際成本定價在斯威普（F，C．Schweppe）實時電價理論中有明確的計算公式。與短期市場邊際成本計算只可變成本不同，實時電價理論中的邊際成本定價先按可變成本計算出邊際電價后，又按總收入等于總成本的原則對邊際電價進行了相應調整，這樣的邊際成本定價與平均成本電價差異不大。會計成本定價是一種管制定價方法，對中長期交易可能更適用，對現(xiàn)貨市場這種特別強調市場機制作用的市場，可能并不適用，甚至還會限制現(xiàn)貨市場作用的發(fā)揮。
機會成本法。機會成本法 (Opportunity cost approach)是指在無市場價格的情況下，資源使用的成本可以用所犧牲的替代用途的收入來估算。機會成本定價就是把稀缺資源的使用成本作為定價的依據，而前者又用替代用途的收益來估算。國外電力現(xiàn)貨市場價格上限普遍用電力失負荷價值（value of lost load，VOLL)計算，即把由于缺電而對國民經濟等造成的損失作為現(xiàn)貨市場價格上限。
價格上下限的應用情景及其形成
價格上限發(fā)生在負荷尖峰時段。隨著負荷需求不斷增加，能夠參與投標滿足需求的機組越來越少，電能稀缺性逐步體現(xiàn)，出現(xiàn)發(fā)電企業(yè)拍賣稀缺性發(fā)電能力，用戶競爭性提高報價滿足需求的情景。如圖6所示，三個用戶分別提交包括一定消費者剩余的P1報價，零消費者剩余的較高報價P2和零消費者剩余的最高報價P3，第三個用戶以P3價格中標。在這個價格水平，消費者剩余為零，生產者剩余最大化，社會剩余也最大化，等于圖中面積A+B+C，市場均衡實現(xiàn)負荷緊缺時的最優(yōu)均衡，成交價格等于用戶零消費者剩余時的最大報價，即用電效益最好的用戶的失負荷價值。
價格下限發(fā)生在負荷低谷時段。隨著負荷需求不斷降低，發(fā)電機組的負荷水平越來越小，開始觸動發(fā)電機組安全出力水平，電能需求的稀缺性逐步體現(xiàn)。出現(xiàn)用戶拍賣用電需求，發(fā)電機組競爭性地降低價格保證發(fā)電出力的情景。如圖7所示，三個用戶分別提交包括一定生產者剩余的P1’報價，零生產者剩余的較低報價P2’和零生產者剩余的最低報價P3’，第三個用戶以P3’價格中標。在這個價格水平，生產者剩余為零，消費者剩余最大化，社會剩余也最大化，等于圖中面積A’+B’+B’’+C’,市場均衡實現(xiàn)需求稀缺時的最優(yōu)均衡，成交價格等于用戶零生產者剩余時的最低報價。因為有啟停機成本的存在，這個報價很可能為負電價；負值的程度取決于發(fā)電機組包括啟停機成本在內的停機損失的大小，停機損失越大，負電價越低。圖7中分別對應于報價和P2’報價P3’的面積B’’和面積B’’+C’表示兩個投標機組的啟停費用。
04.國內外現(xiàn)貨市場價格上下限規(guī)則及其比較
目前我國試點地區(qū)現(xiàn)貨市場價格上下限
我國試點地區(qū)電力現(xiàn)貨市場不僅制定價格上限，同時還制定了價格下限。部分現(xiàn)貨市場價格上下限如表1所示。從表中可以看出，第一，我國電力現(xiàn)貨市場價格上下限在制定方法上偏向于采用會計成本定價法。廣東1元/千瓦時和浙江、山東0.8元/千瓦時的投標價格上限略高于電網內最大發(fā)電成本，甘肅和四川的投標價格上限則與電網內最大發(fā)電成本基本相同。各地現(xiàn)貨市場最低限價基本上都定為零，與電網內最小發(fā)電邊際成本基本相同。第二，同時制定了價格上下限。價格上限限制市場主體獲得明顯超過成本的收益，價格下限避免市場主體在現(xiàn)貨市場上惡性競爭。出清價格上下限不同地區(qū)差異較大，主要與各地省間電力交易數(shù)量及價格水平有關，與本文研究的問題關系不大。
國外現(xiàn)貨市場價格上下限
國外電力現(xiàn)貨市場普遍制定了價格上限，表2列出了部分國家電力現(xiàn)貨市場價格上限的具體情況。從表中可以看出國外現(xiàn)貨市場價格限制有這樣幾個明顯的特點。第一，沒有價格下限限制，這意味著市場主體可以投出任意低價。監(jiān)管機構認為低價有利于增加消費者福利，不需要監(jiān)管。第二，國外現(xiàn)貨市場價格上限在制定方法上普遍采用了機會成本定價法，即將用戶的失負荷價值或停止用電所產生的損失確定為價格上限。第三，價格上限水平很高。比如美國五個市場都采用了1000美元/兆瓦時的價格上限，而且沒有區(qū)分成交價格上限(Price Cap)和投標價格上限（Offer Cap)。這個價格是正常平均批發(fā)電價30～40美元/兆瓦時的25～33倍，給現(xiàn)貨市場價格變化提供了充足的空間。
國內外電力現(xiàn)貨市場價格上下限比較及啟示
如果說國內外電力現(xiàn)貨市場模式與主要交易規(guī)則基本相同的話，那么在現(xiàn)貨市場價格上下限這個規(guī)則上，國內外有著根本的區(qū)別。第一，定價方法不同，我國以會計成本法為依據，國外則以機會成本法具體講以失負荷價值為依據。我國定價方法強調成本回收和合理收益，國外則強調市場功能和價格機制作用。國內外定價目標和方法完全不同。第二，定價水平差異很大。我國價格上下限與發(fā)電成本基本相當。價格上限略高于電網內最大發(fā)電成本，大約是現(xiàn)貨市場平均成交價格的3倍；價格下限與電網內最小發(fā)電成本相當。國外價格上限是正常平均成交價格的30倍，大約是我國的十倍。
現(xiàn)貨市場價格上下限規(guī)則反映了對現(xiàn)貨市場的基本認識，對現(xiàn)貨市場功能起重要作用。比較國內外現(xiàn)貨市場價格上下限規(guī)則，我們可以發(fā)現(xiàn)，第一，目前我國現(xiàn)貨市場改革試點沒有充分認識現(xiàn)貨市場的經濟功能，把現(xiàn)貨市場與其它市場等同起來，以風險管理為理由，硬是把一個充滿活力的市場窒息成一個缺乏變化的市場，失去了現(xiàn)貨市場建設的經濟意義。應該還原現(xiàn)貨市場的風險屬性，同時建設電力金融市場，以市場手段而不是行政措施管理市場風險。第二，要采用世界通用的機會成本法或失負荷價值確定現(xiàn)貨市場價格上下限。價格上限等于用電效益最好的邊際用戶放棄用電的經濟損失，這個損失最簡單的可以參考試點地區(qū)單位電量的產值確定。如廣東省2019年國內生產總值107671.07億元，社會用電量6695.85億千瓦時，單位千瓦時的產值為16.08元，這樣，廣東電力現(xiàn)貨市場價格上限為確定為16.08元/千瓦時。價格下限等于停機損失最大的邊際發(fā)電機組的單位電量停機損失，不確定因素相對更多，需要確定幾種停機情景，按單位電量的機組停機綜合損失的負值確定。例如，廣東省60萬千瓦燃煤機組溫態(tài)啟動費48萬元，價格下限發(fā)生的情景是在早晨1點至6點五個小時的低谷負荷時段，機組為了不停機而不得不降低電價，假設機組負荷率為0.7，機組在低谷負荷時段可發(fā)的電量為60×10000×0.7×5=2100000千瓦時，這樣僅僅考慮啟動費用的單位電量的停機損失為48×10000/2100000=0.23元/千瓦時，即廣東現(xiàn)貨市場的價格下限為-0.23元/千瓦時。因此，根據本文提出方法測算，廣東現(xiàn)貨市場價格上下限分別為16.08元/千瓦時和-0.23元/千瓦時，與目前實施的投標上下限有較大的差異。（本文得到教育部人文社科重點研究基地重大項目“競爭政策在電力產業(yè)的適用性與難點問題研究”（18JJD79001）資助）
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年08期，作者供職于長沙理工大學電價研究中心
