電力交易首章：電力供應的價值鏈與趨勢

02-03

交能團隊整理德國亞琛工業大學（RWTH-Aachen University）電力設備和能源經濟研究院（IAEW）各種資料，經該所所長Albert Moser教授指導，整合提煉德國經驗，推出電力生產與電力交易領域深度學習系列，致力降低行業門檻。

電力從生產、傳輸、交易到最終供應到終端用戶側，每個部分都有其獨有的價值。物理上電力作為二次能源，由一次能源轉化而來，隨後通過高壓遠距離傳輸和中低壓電網的分配，最終送達到終端消費者的手中。

該物理價值鏈的起點為一次能源的開採，其中一次能源又可以分為以下幾種：

化石能源如石煤、褐煤、石油和天然氣；
核能如鈾235，鈈238以及其他各類由放射性物質加工而成的原料；
可再生能源如太陽能、風能、水利發電、生物質能和地熱能。

人類利用化石能源有著較長的歷史和經驗，目前全球也已經形成了成熟的化石能源開採和貿易的完整鏈條。除了褐煤大多數在開採地直接燃燒轉化為電能，其他各類化石能源都擁有全球化的交易市場，發電方可以有多重渠道獲取到此類一次能源。核能的開採也具有一定的地域特徵，但是鑒於核能的技術壁壘和危險性，目前並沒有開放的市場形成。可再生能源受到地區性資源稟賦的影響很大，一般只能在特定的地區開發。

一次能源到電能的轉化也由於其自身的特點分為以下幾種類型：

由蒸汽或者燃燒後生成的高壓廢氣驅動汽輪機，再驅動發電機轉子而完成化學能到熱能，最後到電能轉化的火力發電，煤電、天然氣發電和燃油發電以及核電都可以歸類為此類電廠；
將自然界的水資源中蘊含的動能和勢能通過水輪機轉化為電能的水力發電廠，其中包含了徑流式、壩式、潮汐式和抽水蓄能式水電廠；
將空氣動能通過風力發電機轉化為電能的風力發電廠，分為陸上和海上風電廠兩類；
不通過機械能作為中間傳輸介質，直接將太陽能轉化為電能的光伏電廠

傳統電力工業中，人們更關注電力在物理上的價值鏈，認為電能在燃料開發、轉化、傳輸和分配過程中完成了價值的構建。然而電力不僅僅是一個物理上的概念，還必須考慮其作為一個商品在時間和空間上的經濟學價值。

從電力的所有權上看，電力在發電端產生後，經過電力批發和零售交易最終抵達消費者的手中，這一經濟學意義上的分配過程也具有不可忽略的價值。在壟斷電力經濟時期，電力在物理上和經濟學上的價值鏈條由大型垂直一體化電力企業壟斷，而隨著電力系統的改革和開放，輸電網由於其自然壟斷的屬性，將從電力增值鏈條中獨立出來，在其他環節充分的引入競爭。

為了更好的完成電力在物理和經濟學意義上的轉移，整個電力經濟的制度設計必須考慮電力的幾個特殊屬性：

電力在目前的技術水平下仍然不可以大規模的儲存；
電力作為國民經濟學的重要基礎設施，必須保證供應的穩定；
電力的傳輸主要通過電網來進行

可見，電力是一個有著獨特屬性的商品，其符合商品的一般特性，又必須要遵循一定的物理規律。

包括中美在內的195國在《巴黎協議》中承諾把全球平均氣溫升幅控制在工業革命前水平以上低於2℃之內，並努力將氣溫升幅限制在工業化前水平以上1.5℃之內。

以德國為例，其政府在以《巴黎協議》的精神制定的《氣候保護規劃2050》中，更希望在2050年以前將溫室氣體排放量降低80%至95%，在本世紀後半期實現氣候中和的目標。按照2030年應該達到的階段目標，德國溫室氣體排放至少在1990年基礎上減低55%。

針對電力行業，德國政府在麥斯堡決議中為2020年設定了以下目標：

可再生能源承擔25%到30%的電力供應
分散式電熱聯產承擔25%的電力供應

由此，德國電力系統未來會容納越來越多的可再生能源發電機組和分散式能源發電機組。此外，由於2011年日本福島核事件，德國加速了棄核的進程，使得可再生能源的發展更為利好。這對電力供應結構和電力交易價格形成機制都會產生深遠影響。

相比西方發達國家，我國在總體上還將保持較強勁的經濟增長，社會用電需求依然不斷增加。但在現階段經濟下行壓力下，電力需求增速放緩，供需趨於寬鬆，局部地區出現供應過剩。電力供應的發展要依靠依靠創新和深化改革，實行調整存量和做優增量並重。

《電力發展「十三五」規劃》提出我國電力建設要實現統籌兼顧、清潔低碳的綠色、安全、協調發展，並提出以下的具體目標：

電能占終端能源消費比重達到 27%
可再生能源發電裝機量佔比達到39%，發電量佔比達到31%

為實現這個目標，需要優先布局建設和利用清潔能源，提高電網接納和優化配置多種能源的能力，滿足多元用戶供需互動。實現能源生產和消費的綜合調配。藉助電力體制改革的契機，發揮價格在市場調節和分配方面的決定性作用，做大電量市場，提高電力設備利用率，同時降低用電成本，實現供需方雙贏。

可再生能源，特別是光伏和風電，發電比重的增加對未來電力供應提出了挑戰：

可再生能源發電出力曲線存在波動，有時甚至有較大梯度
可再生能源只有小部分能作為基荷電源
可再生能源出力只能有限預測

這些因素導致了電力供應系統中必須保留更多的備用容量，也降低了傳統火電機組的運行時間，並對其運行的靈活性提出了更高要求。正因為如此，燃氣機組以其靈活起停，在低運行時間下的高經濟性優勢，裝機容量也在不斷增加。這都旨在解決新能源併網，這一將來電力供應和交易過程中遇到的首要問題。