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张树伟:正负号、量级与重要性——再谈可再生能源并网的电价影响

2025-08-08 来源:《风能》杂志作者:张树伟 浏览数:17

在本期专栏文章中,笔者针对可再生能源发展之于电力部门电价的影响问题,聚焦于基本逻辑与事实的澄清

丹麦学者Bjorn Lomborg 于2025 年的第一天,在《华尔街日报》上发表过一篇文章1,讨论了一个看似矛盾的现象:许多地区的风电和光伏成本持续下降,在电力装机规模与发电量中所在的比重日益提升,但电力系统的整体价格却呈上升之势。国内媒体同仁非常勤奋敏锐,在第一时间作了全文翻译报道2

按照“有没有维基百科页面”这个标准,Bjorn 也算有名了(https:// en.wikipedia.org/wiki/Bj%C3%B8rn_Lomborg)。他是一个著名的“气候应对怀疑论者”,但这并不意味着他否认气候变化的存在,或否认人类活动的影响。相反,Bjorn 的核心观点更倾向于认为,人类在减缓气候变化方面的能力有限,直接投入过多资源去“阻止”它是徒劳的,不如将重点放在“适应(adaptation)”上。比如,增强基础设施抗灾能力,而非一味减少碳排放。

Bjorn 因著作《怀疑论环境学家》(The Skeptical Environmentalist)3 而受到科学界的广泛批评,甚至被指控违反科学伦理。丹麦科学不端行为委员会曾对此书进行评估,结论是:“无法证明Bjorn故意在科学上不诚实,尽管他确实违反了科学实践规则,因为他对研究结果的解读超出了他所引用作者的结论。” Bjorn的研究方法长期以来被批评为“断章取义(cherry picking)”,即只选择有利于自己观点的数据,而忽略可能挑战其立场的研究成果。

前述《华尔街日报》文章似乎符合这一特点⸺截取了某个时间片段(snapshot),而不探讨更长时间尺度的变化。例如,该文章没有讨论在可再生能源大规模出现前,电价是否已经很高。如果原本就高,现在的高电价(跨地区比较)又能够说明什么呢?再则,Bjorn 的分析并未清晰区分因果关系⸺到底是可再生能源导致电价上升,还是尽管有了可再生能源,电价依然上升?以及其他因素,如天然气价格、输配电成本、关停核电、碳价格等的影响。

在本期专栏文章中,笔者针对可再生能源发展之于电力部门电价的影响问题,聚焦于基本逻辑与事实的澄清,包括:

首先, 明确正负号的方向性问题⸺到底可再生能源是推高还是压低了电价?

其次,讨论影响的量级⸺它的作用是10% 级别的小幅波动,还是1倍、甚至10 倍的变化?

最后,是其在消费者负担中的重要性⸺相比其他电价决定因素,可再生能源影响到底占多大比重?

正负号——理性逻辑的力量

分析电价变化时,首先必须弄清楚正负号。正因素与负因素是一个基本性质问题,类似于“相吸还是相斥”,但并不是一个容易理清的问题。因为,现实中观察到的结果往往是太多因素共同作用,彼此互动之后的;当一种可能性成为现实(realized),其他可能就观察不到了。

例如,一个孩子每晚将玩具弄得满地都是,而第二天醒来后,玩具却“神奇地”回到了柜子里。孩子可能误以为玩具自己回去了,但真正的因果关系是父母在夜间帮他整理过。同样,电价变化受多重因素影响,必须剥离其他因素的影响,才能界定某个因素的单一影响。

在笔者工作的领域,有一个流行的教条原则:复杂模型用于理清机理,简单模型用于验证因果4。无论因素有多少,我们至少可以逻辑推断某一特定因素的贡献正负。如果某种电源的边际成本较低,且占比持续增加,它对整体电价的影响大概率是下行的。反之,如果一种能源价格剧烈波动,且是系统中的边际定价者,它的成本变化将更直接地传导至终端电价。以此推论,风、光等可再生能源的大规模接入,在大部分情况下应具有降低长期电价的趋势5

具体到电价问题,周期性波动的考量至关重要。无风、无光时的电价确实会比风、光条件良好时高得多,这种现象在日周期内尤为明显。然而,当我们拉长时间尺度,将这些波动平滑到年度平均水平,价格的稳定性往往会大幅提升。相比之下,如果天然气价格(在中国更多对应煤炭)翻倍,其影响将贯穿全年,并直接推高终端电价。因此,虽然每小时的电价可能存在剧烈波动,但从宏观经济角度来看,与持续数月或数年的高电价(如2021―2022 年全球能源危机期间的情况)相比,这种日内波动对整体较长时间电价水平的影响小得多。而较长时间的电价,才是对消费者负担有意义的指标。

欧盟对电力价格危机的定义6 是:只有当电力批发市场的价格至少达到前5 年平均价格的2.5 倍,且这种情况预计持续至少6 个月时,才可宣布电价危机。背后的考量逻辑是,短期波动可能很剧烈,但它对于长期负担并没有含义。相比于偶尔出现的“令人咋舌”的高电价,高电价对应的电量有多少,才是更有意义的。

量级:这种稳定作用到底有多大?

在标准电力市场中,可再生能源的扩张可以减少天然气作为边际定价电源的使用频率,从而降低天然气价格波动对电力价格的传导效应。从这个角度来看,可再生能源的进一步发展,本质上可以被视为电力市场抵御化石燃料价格波动的“稳定器”。

多大程度上具有“稳定”作用?回答具体的影响量级的问题,需要超越文字表达,而必须借助数字概念。最直接的方式是构建“反事实”场景:如果某一区域的风电、光伏装机规模减少1%,在相同需求条件下,电网需要用什么电源填补空缺?成本电价如何变化?

最新建模研究结果7 显示,2024年在欧洲天然气主导的电力市场,天然气价格每上涨1 欧元,电价(年)平均涨幅为1.4 欧元。然而,如果可再生能源扩张超出原定规划的10%,这种敏感性(β-sensitivity)将降低至0.8 欧元;若扩张30%,该数值可进一步降至0.5 欧元,即天然气价格对电价的影响力将削弱约60%。此外,在特定国家的市场数据中,可再生能源每增加1%,市场年度平均电价下降0.4%~0.6%,但具体幅度仍受电力市场结构和政策环境的影响。

中国的情况如何?由于煤电机组的高度同质化,可再生能源的扩张虽然会挤出一部分燃煤发电,但边际定价的“主导权”依然掌握在煤电手中,且剩余煤电机组的运行特性与被替代机组并无显著差异。与天然气主导的电力市场相比,可再生能源增加对整体电价的影响量级可能更小。也就是说,即使在风、光发展的情况下,整个电力系统提供一个额外发电的边际成本始终是煤耗。这根源于风、光占比仍然很低,以及煤电的同质化特征。

重要性:批发电价对终端消费者的实际影响

从价格传导的角度来看,批发电价仅是终端电价的一部分,其波动对居民用户的直接影响相对有限。例如,在批发电价约0.05 元/kWh 时,居民端的终端电价约0.30 元/kWh(接近于德国2019 年的情况)。即便批发电价飙升6 倍(类似于2022―2023 年电力能量危机期间),如果终端电价的其他构成部分不变,理论上涨幅会接近100%。但在政策对冲下,上涨幅度通常会被削弱。例如,德国在2022 年调整电价结构,将5~6 欧分的可再生能源附加费移除。

然而,在工商业领域,批发电价的占比更高,且价格波动对产业结构的影响更直接。随着欧洲电价自2016年以来的高企,部分高耗能产业(如化学化工、金属冶炼)开始调整供应链环节,乃至向成本较低的地区转移,例如,由本地生产甲醇、氨等化工前体,转向直接进口成品。这一变化使得高耗能工业的用能量显著下降。2024 年,欧洲总体工业电价基本回落至2019 年的水平8,即便天然气价格仍高出新冠疫情前水平的1 倍左右。高电价不仅影响短期运营成本,还可能触发长期的产业结构调整。

托尔斯泰曾说过:“幸福的家庭都是相似的,不幸的家庭各有各的不幸。”这一点同样适用于企业在面对能源价格上涨时的状况。总体数据平均往往掩盖了群体内部个体企业的巨大差异——一些企业因长期合同锁定了较低电价,而另一些企业则因合同到期或交易对象破产,不得不在高价市场上重新签约,承受远高于新冠疫情前的能源成本。

对于那些无法承受高电价的企业,如果现金流断裂或生产基地被迫外迁,这种影响往往是不可逆的。即便未来能源价格回落,原有的生产模式和市场份额可能无法恢复,这是“熔断效应”。这个调整过程无疑是痛苦的。然而,从长期来看,如果能源成本难以回到从前的水平,从比较优势视角来看,产业结构调整便是不可避免的。

小结

要有效抑制未来可能的电价上涨,加快可再生能源的发展,使之成为市场的“价格稳定器”至关重要。当然,随着可再生能源占比的提升,短期内的价格波动可能加剧,但这种波动并非负面,而是市场为吸引新的储能和灵活性资源投资所必须释放的信号。短期价格波动,有助于推动更先进的调度技术与更具弹性的电力系统。

目前,中国风电和光伏的总发电量占比约为16%, 而在其份额达到40%~50% 前(预计在2030―2035 年前后实现),不必担心可再生能源会推高电力系统的总成本。真正值得关注的风险仍是,煤炭或天然气价格的剧烈波动,需求端持续高速增长,或更极端的外部冲击。

备注:

1: /opinion/green-electricity-costs-a-bundle-wind-solar-data-analysis-power-prices-259344f4

2: https://mp.weixin.qq.com/s/6SCqqxBa9hhp0b96w3cTPw

3: /Skeptical-Environmentalist-Measuring-State-World/dp/0521010683

4: Bushnell, J. B., & Smith, A. (2024). Modeling Uncertainty in Climate Policy: An Application to the US IRA (Working Paper 32830). National Bureau of Economic Research; https://doi.org/10.3386/w32830.

5: 在这里,必然会有同行提出“系统成本”的问题。然而,这一观点需要进一步论证,即系统成本的增加是否足以抵消可再生能源在长期成本上已降低50%以上的事实。限于篇幅,本文暂且搁置对这一“程度”的讨论,留待在今后的专栏文章中进行分析。

6: https://data.consilium.europa.eu/doc/document/ST-143392023-INIT/en/pdf

7: Simon, D. N. (2025). Power price stability and the insurance value of renewable technologies. Nature Energy.

8: https://www.energiefirmen.de/news/ticker/bdew-strompreisanalyse-industrie-strompreise-in-deutschland-sinken-2024-um-30-prozent-gegenueber-vorjahr-artikel7148


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