姚建刚 湖南大学电气与信息工程学院二级教授，享受国务院政府特殊津贴专家。曾先后担任国家电监会电力市场特聘专家、中华电力教育协会常务理事、国家电网公司智能电网专家组成员、中国电力市场论坛指导委员会主任、湖南省电力系统专委副主任等。主持完成国家级、省部级项目30多项，获省部级一、二、三等奖励十多项，出版专著8部，发表论文200多篇，获国内外发明专利32项。
■本报记者 贺春禄 通讯员 周婕
1882年7月26日，中国第一盏电灯在上海外滩被“点”亮，从此开启了中国电力工业的历史。而回溯这一百多年的发展历程，中国电能的供源结构与市场交易问题引发了该领域专家长期的思考。
由于我国富煤、缺油、少气的特殊能源结构，长期以来煤电始终处于主导地位。但随着节能环保要求的进一步深入，如何降低发电能耗与排放已经成为燃眉之急。同时，因迟迟未能建立市场化的发电交易模式而基本上依赖计划调度等，我国火电、水电等机组之间的发电权交易与并网始终未能达到经济最优化。
是否能找到一种集经济性与节能环保于一体的发电交易新模式？答案是肯定的。
日前，中国电力交易市场研究的代表人物、湖南大学电气与信息工程学院教授姚建刚在湖南长沙向记者展示了其已获得中国与美国两项发明专利的一种发电交易新模式。
落伍于发展需求的现行模式
从今年7月1日开始，与中国老百姓日常生活密不可分的电价，已正式进入“阶梯电价”时代。截至目前，已公布的省区市阶梯电价方案中超过九成均提高了首档电量标准。实行阶梯电价即意味着涨价，已成为普罗大众的共识。
姚建刚认为，在广大农民、工人和普通劳动者仍无法承受高价电力的时候，保持电力的廉价应是电力市场化改革的重要目标。
与此同时，随着我国全社会用电量的快速发展，节能减排压力也日益增大。刚出台的《节能减排“十二五”规划》对电力行业减排提出明确要求：到2015年，火电行业二氧化硫排放量800万吨，较2010年下降16%；火电行业氮氧化物排放量750吨，较2010年下降29%。
在1994年就着手研究电力市场交易的姚建刚看来，要想真正解决减少能耗、降低电价等问题，必须先从建立市场化的发电竞价交易着手。
据了解，目前全世界包括中国在内已有近百个国家实施了或正在进行电力交易市场改革。国外发电竞价交易主要采用“单一的市场报价竞争”模式，即报价低的企业优先排序上网。姚建刚指出，这种模式可以直观控制变量、市场规则简洁，但是难以兼顾能耗与排放，在计划经济体制向市场经济过渡时期矛盾突出。
目前，我国则主要采用计划调度、节能调度与发电权转让三种模式。
已实施多年的计划调度要求电厂按照政府核定的上网电价和年度上网电量调控目标实施调度，目前我国大部分省市均采用这种方式。这种完全的计划体制虽然能达到购电成本优化、上网电价稳定等目的，但却使得发电企业对降低发电成本缺乏积极性。
姚建刚说：“许多发电企业把建豪华办公大楼的钱都折算成了发电成本，进而抬高了上网电价。”
2007年底启动的节能发电调度模式，要求按照发电侧的一次能源种类和能耗排放指标进行排序上网，目前已在江苏、贵州等5省试点。
“这种模式理论上是节能的，电价也可由政府直接控制，但现在许多发电企业都虚报机组的煤耗指标以达到上网的目的，政府要测算核实非常困难，而且远距离输电和能耗很难兼顾。”姚建刚说。
而对于部分的市场化交易——从2007年开始推广的发电权转让模式，姚建刚认为，根据政府分配的发电权指标进行交易的确能达到一定的节能效果。“但这只属于粗疏的发电计划或发电指标买卖，而且已出现类似我国改革开放初期倒卖钢铁指标的不正常现象。”
可见以上几种模式均各有利弊，仍缺乏一种能完全将经济性与减低能耗结合的先进体制。姚建刚指出：“由于中国的特殊国情，只有真正实现发电竞价上网市场化，才能倒逼发电企业主动降低成本与能耗。”
兼具物理与金融的新模式
中国社科院工业经济研究所能源研究室副研究员白枚指出：“电力竞价上网就是各个发电厂根据生产成本向国家电网自行申报上网电价，然后由电网公司根据报价有选择性地预购发电量，报价高的电厂会失去发电计划，这是一种优胜劣汰的改革方案。”
在国内外均未找到合适的市场化电力竞价上网模式之时，兼具电气工程与经济学专业背景的姚建刚独辟蹊径，于2007年提出了一种“基于电网减少SO2排放的发电机组实时集中控制方法（专利200710090000.5）”。
姚建刚认为，机组上网价格随着出力的增加而单调递增与机组单位能耗随着出力的增加而单调递减之间存在的矛盾，是该模式建立的理论基础。
如某市场允许一个容量600MW的发电机组在其出力范围内最多分成10个出力段报价，第一段为420MW，以后每增加20MW为一个出力段。那么440MW出力段的报价必须高于420MW的报价，460MW出力段的报价必须高于440MW的报价，并以此类推。
姚建刚说：“这是一种国际通行的、基于电力供需平衡市场规律制定的规则，即单调递增。从电力市场的全局看，机组带高负荷必定是电力需求的高峰负荷时段，而高峰时段随之带来的高电价的表象也符合市场规律。”
“但就在机组带高负荷之际，其单位能耗也随之降低。换言之，机组在低负荷时单位发电成本高，在高负荷时单位发电成本低。” “根据这种与能耗特性相背离的价格信号去引导发电资源优化配置的技术，我认为既不符合市场规律也不符合电力生产的技术特点和自然科学法则。”姚建刚说。
在此基础上，姚建刚提出了新的交易调度模式，让发电厂商先分别同时向市场交易中心与电力调度中心申报电力销售价格与机组能耗。市场交易中心按报价高低进行合同匹配，调度中心按能耗高低进行调度上网。结算中心通过已开发出的专利软件自动匹配两组数据，再根据不同的结算规则与发电厂商进行结算（见下图）。
这种交易调度模式的前提是，交易中心必须具有对发电机组报价进行最高售价与最低购价、次高售价与次低购价……相撮合成交的权力。在当前过渡期，可先由国家分配发电指标，然后再全电量交易较为合适。
姚建刚强调：“售价与购价这两组数据在结算中心自动匹配后，出让价高且能耗高的发电机组虽然在调度中心因排序过低而无法上网，但它们可以把发电合同转卖给匹配的耗能低机组实现交易盈利。同样，能耗低的机组如发电能力有剩余，可以通过购买高能耗机组的合同指标发电。”
与现行的发电权交易不同的是，这种模式充分考虑了经济性与节能性，高成本机组可采用双边合同的方式将发电份额转给其他高效低耗机组。姚建刚说：“这种模式如一把双刃剑，迫使发电机组报价回归真实成本。所产生的博弈效果可以使电网企业效益不变，发电上网电价稳定，但总体节能效果却显著增加。”
这套模式将电力市场分解成为物理系统和金融系统，所有市场主体在市场交易中心以价格为信号，通过竞争为各自的电力电量进行价值发现，以取得合同为最终目标。
在电网调度中心（物理系统）则以能耗或变动成本为信号，由调度机构统一优化安排发电，或寻求替代与被替代，以发电机组能否参与物理运行以及实际发了多少电为标准。
推广应用是难题
我国在东北等地曾推行过电力竞价改革试点，但均以失败而告终。国家发展改革委价格司有关负责人不久前表示，我国将深化资源性产品价格改革，选择部分电力供需较为宽松的地区开展竞价上网试点。
姚建刚的这项新电力交易模式在2007年获得中国发明专利后，去年又获得美国发明专利。据国家电网湖南省电力公司电力交易中心高级工程师欧阳永熙介绍，现有的交易机制均是“头痛医头脚痛医脚”， 姚建刚这项基于新型专利技术的模式则解决了电力竞价上网科学技术的核心问题。
在欧阳永熙看来，这项“躲在深闺人未识”的新模式非常值得推广：“推行这种模式的技术基础都已经具备，推行时基本没有障碍。例如交易中心、调度中心和结算中心都是已经存在的机构，只要匹配软件即可立刻运行。而且，与任何电价的形成机制完全兼容，也不会对电网运行的物理系统造成任何影响。”
在听取姚建刚的电力竞价新模式介绍后，湖南电力公司有关负责人就曾表示，一旦此模式能够获准推广，湖南有意向进行先行试点。
一位不愿透露姓名的国家电网交易中心负责人也表示：“这种模式是电力交易市场改革的一项伟大创举。”
万事俱备，只欠东风。
对于现在的姚建刚而言，辛苦多年研发出的这套新模式如何能让政府与业内更多的人知晓是最大的难题。而在目前电力市场化机制不健全的情形下，如何推广难觅门路与契机。
姚建刚希望，能让更多政府决策部门相关负责人了解这套模式。他表示：“在发电机组不进行节能改造的基础上，这套模式能明显降低能耗与排放，而且能推动中国电力市场的改革，今后甚至可以将电力商品作为期货买卖。”
《中国科学报》 (2012-11-08 8 专题)
