電力市場改革給中國水泥工業(yè)帶來的挑戰(zhàn)和發(fā)展新機遇

印志松（中國中材國際工程股份有限公司（南京），江蘇 南京 211100）

0 引言

20世紀(jì)80年代的智利以及1990年英格蘭和威爾士開啟電力市場改革，掀起了電力工業(yè)改革的大幕，而這些成功的改革經(jīng)驗隨即受到廣泛關(guān)注，很多國家、美國很多州很快開始推行改革。然而，電力工業(yè)的改革在國際上并非一帆風(fēng)順，有些愿意維持現(xiàn)狀的國家，如韓國、印度、南非、泰國和馬來西亞等，一直在推遲或擱置改革。還有一些國家因各種原因，市場化改革并未如最初假定或承諾的那樣成功進行，像日本，改革受到壟斷性公用事業(yè)公司的阻礙，結(jié)果只有小于3%的發(fā)電來自于競爭性發(fā)電商，電力交易額很小，零售競爭幾乎不存在。又如美國的加利福尼亞州，除產(chǎn)生功能性獨立系統(tǒng)運營商，其他電力市場已經(jīng)基本回到2000～2001年危機之前的狀態(tài)。

電力市場改革的核心是提升效益，如果改革得以很好的執(zhí)行，勢必帶來效率的提升，同時投資規(guī)劃更為合理，運行更為可靠，運行成本也會降低，最終給用戶帶來更可靠、更經(jīng)濟的供電和更好的服務(wù)。

1 中國電力市場改革之路

中國電力行業(yè)改革始于1985年，一直延續(xù)至今，主要經(jīng)歷五個階段（見圖1）。

圖1 中國電力市場改革時間軸

（1）第一階段：建國初期到1985年實行的政企合一、垂直一體化壟斷的經(jīng)營階段，這個階段主要是計劃經(jīng)濟體制建立的時間段，國家壟斷了電力行業(yè)的各個環(huán)節(jié)，如發(fā)電、輸電等，但是由于計劃經(jīng)濟的特點，電力行業(yè)缺乏生產(chǎn)動力，逐漸導(dǎo)致電力供應(yīng)不足。

（2）第二階段：1985到1997打破行業(yè)壟斷，為改變電力不足狀況，發(fā)電側(cè)打破原先國家獨資壟斷的情況，鼓勵人們進行集資辦電。

（3）第三階段：電力行業(yè)打破行政壟斷，從1997到2002年，在這個階段內(nèi)，電力行業(yè)進行了公司化、商業(yè)化和重組等改革，實現(xiàn)了政企分開，政府不再壟斷電力行業(yè)，主要目標(biāo)是提升電力行業(yè)的經(jīng)濟技術(shù)效率，通過引入競爭機制減少補貼。

（4）第四階段：2002到2015年，在這個時間段內(nèi)，電力行業(yè)進行了市場化改革，按照“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”的原則，逐漸形成發(fā)電側(cè)的市場競爭格局。

（5）第五階段：2015年至今，相繼出臺了六個配套文件，特別是2015年頒布《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)[2015]9號），打破電網(wǎng)企業(yè)的售電專營權(quán)，向社會放開配售電業(yè)務(wù)，建立相對獨立規(guī)范運行的交易機構(gòu)，形成管住中間、放開兩頭的體制架構(gòu)。同時，在增量配電網(wǎng)領(lǐng)域，引入社會化資本投資。

2 電力市場改革面臨的挑戰(zhàn)

借鑒全球電力市場改革的成功經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)，中國電力市場改革除了要理清什么是最好的競爭市場形式和結(jié)構(gòu)，包括單一的電量市場還是電能市場加容量費模式等問題，更要關(guān)注因為近年來因為能源結(jié)構(gòu)、碳排放目標(biāo)等帶來的全新挑戰(zhàn)，主要問題如下：

（1）低碳能源結(jié)構(gòu)：2015年12月12日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》的近200個締約國通過了《巴黎協(xié)定》氣候協(xié)議，并于2016年4月22日正式簽署，同年11月4日正式生效。

2007年以來，為積極履行大國責(zé)任，我國成立了由國務(wù)院總理任組長的應(yīng)對氣候變化及節(jié)能減排領(lǐng)導(dǎo)小組，專門負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、制定與氣候變化有關(guān)的多項政策和措施。2017年12月19日，國家發(fā)改委召開電視電話會議，宣布全國碳市場正式啟動，并于12月20日正式印發(fā)了《全國碳排放權(quán)交易市場建設(shè)方案(發(fā)電行業(yè))》。標(biāo)志著我國通過市場機制、利用經(jīng)濟手段控制和減少碳排放進入嶄新的階段。

全國碳市場經(jīng)過基礎(chǔ)建設(shè)、模擬運行后，2020年左右將正式啟動配額現(xiàn)貨交易，并在發(fā)電行業(yè)穩(wěn)定運行的情況下，逐步擴大市場覆蓋范圍。

根據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計年鑒2019年》數(shù)據(jù)顯示：2018年，中國因能源使用產(chǎn)生的二氧化碳排放量增長了2.2%，相較于近五年平均增速（0.5%）呈現(xiàn)顯著反彈，總量全球占比為27.8%，處于領(lǐng)先地位。因此，在沒有相對較高和穩(wěn)定的碳排放價格的情況下，競爭性市場本身要實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》氣候協(xié)議中的目標(biāo)還有很多工作要做。

（2）可再生能源：越來越多的政府更加注重發(fā)電燃料組合中可再生能源的比例，不僅為實現(xiàn)低碳目標(biāo)，可再生能源的發(fā)展還可以創(chuàng)造其他福利，諸如創(chuàng)造就業(yè)機會、實現(xiàn)可持續(xù)增長、保障電源安全等。

美國加利福尼亞州早已制定強制性可再生能源目標(biāo)，在德國也有到2020年實現(xiàn)可再生能源占比33%或到2050年達(dá)到80%的目標(biāo)。我國在2019年5月10日發(fā)布了《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機制的通知》（發(fā)改能源〔2019〕807號），明確規(guī)定各省級區(qū)域的可再生能源電量在電力消費中的占比目標(biāo)，分為兩級考核后與企業(yè)的信用記錄掛鉤，并引入嚴(yán)厲的獎懲機制，機制2019年模擬運行，2020年1月1日起，全面進行監(jiān)測評價和正式考核。

從2019年世界一次能源消費占比（圖2）可見，石油仍是最大的一次能源，煤炭位居第二，但其份額已經(jīng)在2018年下降至27%，為近15年最低點。天然氣占比上漲至24%，使之與煤炭的差距縮小至3個百分點。水電（7%）和核能（4%）的比重較為穩(wěn)定。可再生能源增長勢頭強勁，所占比重增至4%，緊隨核能之后。

圖2 世界一次能源消費占比

從可再生能源的消費來看（圖3），可再生能源（不包括水電）的發(fā)電量在2018年增長14%，略低于近十年內(nèi)平均增速。然而，從能源角度來看，2018年的增長（7100萬t油當(dāng)量）略低于2017年的創(chuàng)紀(jì)錄水平。中國貢獻45%的全球增長，其消費量已經(jīng)在過去十年內(nèi)完成20倍的增長。

（3）能源效率：能源行業(yè)的另一個當(dāng)務(wù)之急就是普遍地提高能源利用效率，尤其是在電力行業(yè)。如果能夠降低未來的需求增長，碳減排和可再生能源目標(biāo)將容易實現(xiàn)。

（4）分布式發(fā)電：各種類型的分布式發(fā)電技術(shù)的飛速發(fā)展，加上投資成本近年來快速下探，使分布式發(fā)電在效率和經(jīng)濟性上越來越具有競爭力。

分布式發(fā)電尤其是分布式光伏發(fā)電近年來得到大力的發(fā)展，同時分布式電源由于其自身的特點，大量的分布式電源接入帶來的配網(wǎng)運行管理問題、用戶互動需求以及多能源的互補高效利用，還有電源質(zhì)量和供電連續(xù)性、穩(wěn)定等問題?；蛟S等到儲能（含電化學(xué)儲能、相變儲能、機械儲能和電磁儲能）技術(shù)發(fā)展和投資成本進一步降低后能夠很好地解決這個問題。

圖3 可再生能源的消費

（5）需求參與：電力改革成為全球范圍內(nèi)日益受到重視的另一重要原因，是旨在吸引用戶為供需實時平衡的積極參與者，而非作為傳統(tǒng)模式下脫離市場、對市場價格信號反應(yīng)遲鈍的被動用電者。

3 中國水泥工業(yè)綠色低碳、節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展

水泥工業(yè)是國民經(jīng)濟重要的基礎(chǔ)原材料及制品行業(yè)，也是資源能源消耗型產(chǎn)業(yè)和有害氣體、粉塵排放的重點控制行業(yè)，更是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、開展資源綜合利用的重點行業(yè)，對社會、經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展有著極為重要的影響和作用。

歷經(jīng)幾代人的努力，中國水泥工業(yè)成功實現(xiàn)了由小到大，從弱到強的歷史性跨越；實現(xiàn)了從計劃經(jīng)濟體制到社會主義市場經(jīng)濟體制的根本轉(zhuǎn)變；也實現(xiàn)了從產(chǎn)品嚴(yán)重短缺，到產(chǎn)量、消費量均居世界第一的轉(zhuǎn)變，從主要生產(chǎn)技術(shù)和裝備依賴進口，到國產(chǎn)新型干法技術(shù)裝備出口的轉(zhuǎn)變，以中國中材國際為代表的中國水泥工程技術(shù)出口已占國際水泥工程市場份額的70%以上，使水泥工程技術(shù)實現(xiàn)了從引進、消化、吸收、跟跑、并跑，到創(chuàng)新、發(fā)展、引領(lǐng)的歷史性超越。我們正由世界水泥生產(chǎn)大國，向世界水泥強國邁進。

作為我國最大的固廢處置和資源綜合利用的制造業(yè)，水泥工業(yè)每年為國家消納6億t以上的工業(yè)廢渣。資源利用、能效環(huán)保、綠色低碳，是行業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。中國水泥工業(yè)能耗指標(biāo)世界先進，全國水泥生產(chǎn)平均可比熟料綜合能耗小于1140kg標(biāo)準(zhǔn)煤/t，水泥綜合能耗小于930kg標(biāo)準(zhǔn)煤/t，部分重點地區(qū)水泥企業(yè)環(huán)保實現(xiàn)超低排放，水泥窯廢氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放指標(biāo)分別為10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3，環(huán)保指標(biāo)世界領(lǐng)先。有1065條熟料生產(chǎn)線裝備余熱發(fā)電裝置，總裝機容量7 472 MW，發(fā)電能力達(dá)483億kWh/年。中國建材、海螺水泥等一批大集團已紛紛研發(fā)推廣智能礦山、智能生產(chǎn)技術(shù)，全國有39家水泥企業(yè)入選國家工信部綠色工廠名單。世界第一套對窯尾煙氣中CO2進行捕集和利用（CCSU）裝置在海螺水泥投入商業(yè)運行，處置技術(shù)世界領(lǐng)先。

得益于中國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長和工業(yè)化、城市化的全面推進，以及城鄉(xiāng)大規(guī)模的基本建設(shè)，中國的水泥工業(yè)取得了長足的進步和高速發(fā)展，在能源的使用效率方面，近十年來也取得了顯著的進步，但與國際先進水平和國家節(jié)能減排的要求相比還有很大的改進和挖掘的潛力。因此，我們要充分認(rèn)識水泥工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位及其先行特征，依托科技創(chuàng)新，進一步推進水泥工業(yè)的節(jié)能減排，保持與國民經(jīng)濟其他行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)中國水泥工業(yè)綠色、環(huán)保、可持續(xù)的健康發(fā)展。

表1為中國水泥工業(yè)節(jié)能和減排潛力分析，要達(dá)到上述的能耗目標(biāo)，就必須提高替代原燃料的比例，調(diào)整電力結(jié)構(gòu)，這樣SO2、CO2、NOx排放因子和水泥熟料比例才能逐漸達(dá)到最佳技術(shù)水平。

4 中國水泥工業(yè)的電力結(jié)構(gòu)發(fā)展新思路

4.1 深化參與需求響應(yīng)機制

需求響應(yīng)是指在用電高峰時段或系統(tǒng)安全可靠性存在風(fēng)險時，電力用戶根據(jù)用電價格信號或激勵協(xié)議要求，自主減少或者增加某時段用電負(fù)荷。電改后我國將逐漸形成基于市場的需求響應(yīng)機制，包括中長期電能市場、現(xiàn)貨能量市場、輔助服務(wù)市場、容量市場等。市場化定價的長效、高效機制，有利于激發(fā)需求響應(yīng)資源開發(fā)的積極性，尤其是差異化、個性化資源；同時也促進拓展需求響應(yīng)的功能范圍，需求側(cè)資源通過參與調(diào)峰、備用和調(diào)頻等，不僅促進電力供需平衡、提高系統(tǒng)可靠性、提高負(fù)荷率，而且可以一定程度上促進可再生能源消納、促進先進機組高效運行、推動節(jié)能減排、提高能源系統(tǒng)經(jīng)濟性。

表1 中國水泥工業(yè)的能耗

根據(jù)水泥企業(yè)的生產(chǎn)特性和用電屬性，水泥企業(yè)可以依托負(fù)荷集成商或售電公司，與發(fā)電企業(yè)自行協(xié)商個性化的交易方案，包括協(xié)商制定分時電價、尖峰電價等價格套餐，開展多年、年度、季度、月度、周等日以上電能量交易，通過雙邊自主協(xié)商、集中競價兩種方式確定交易量和交易價格。這種個性化的交易協(xié)議有利于更自主、靈活的負(fù)荷匹配，一方面可最大限度地降低水泥企業(yè)的用電成本，另一方面也凸顯出水泥工業(yè)等大工業(yè)用電企業(yè)在需求響應(yīng)機制中的重要性，有利于精準(zhǔn)促進可再生能源的消納和先進火電機組的高效運行。

4.2 加快水泥工業(yè)廠內(nèi)清潔能源的利用和建設(shè)

在可再生能源中，風(fēng)能和太陽能發(fā)展非常快，原因是成本降低和政府強有力的政策支持。國際能源署最新數(shù)據(jù)顯示，2018年全球發(fā)電量達(dá)到26.672萬億kWh，其中化石能源發(fā)電占比64%，可再生能源占比26%，核能占比10%。國家能源局表示，我國力爭到2020年基本解決棄水、棄風(fēng)、棄光的問題，到2020年和2030年非化石能源占一次能源消費的比重為15%和20%，到2050年清潔能源成為主體能源的目標(biāo)。

2020年1月21日，工業(yè)和信息化部科技司發(fā)布《水泥行業(yè)綠色工廠評價導(dǎo)則》，其中第7.1.6條規(guī)定：水泥工廠宜建有廠區(qū)分布式光伏電站、智能微電網(wǎng)，適用時采用風(fēng)能、生物質(zhì)能和地源熱泵等，提高生產(chǎn)過程中可再生能源使用比例。

分布式可再生能源是電力市場改革中極其重要的內(nèi)容，中國能源結(jié)構(gòu)正進入深刻的變革時代?！笆奈濉币?guī)劃期間，以光伏為代表的清潔能源將成為未來能源的主力軍，也是水泥工業(yè)利用清潔能源實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)低耗、綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展的方向。由于水泥工廠擁有大面積的屋頂和空地，又有自身穩(wěn)定的用電需求，隨著國家一系列節(jié)能減排的強制性政策的逐步實施，也為水泥工廠建設(shè)分布式光伏發(fā)電提供了很好的投資機遇，不僅可以實現(xiàn)降低用電成本、減少化石能源消耗、減少污染物排放的作用，又能夠為企業(yè)帶來長期的投資效益（光伏電站使用壽命為25～30年），利國利民，具有很好的社會和經(jīng)濟效益。

4.3 積極探索儲能技術(shù)在水泥工業(yè)中的應(yīng)用

儲能技術(shù)是第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是新能源發(fā)展的核心技術(shù)之一。儲能具有消除晝夜峰谷差，實現(xiàn)平滑輸出、調(diào)峰調(diào)頻和備用容量的作用，滿足了新能源發(fā)電平穩(wěn)、安全接入電網(wǎng)的要求，可有效減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。

最近的十多年來，多種儲能技術(shù)，包括中溫儲熱技術(shù)、深冷儲能、鋰離子電池、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超級電容、鈉硫電池、全釩液流電池、鎳氫電池等，在全球范圍內(nèi)取得了長足發(fā)展，儲能技術(shù)種類及應(yīng)用領(lǐng)域見圖4，2019年全球儲能市場規(guī)模見圖5。這些儲能技術(shù)在使用壽命、功率和容量的規(guī)模化、運行可靠性、系統(tǒng)制造成本等方面已經(jīng)獲得了突破，但是各國都仍處于應(yīng)用的初級階段，尚未大規(guī)模投入應(yīng)用的原因在于：（1）各種儲能技術(shù)繁多，儲能技術(shù)線路競相亮相，造成用戶不知如何使用和選擇；（2）相關(guān)技術(shù)及真實性能成熟度有待提高；（3）價格偏高。迄今為止，只有抽水蓄能、傳統(tǒng)壓縮空氣儲能技術(shù)、電化學(xué)蓄電池技術(shù)被認(rèn)為是成熟的儲能技術(shù)。

圖4 儲能技術(shù)種類和應(yīng)用領(lǐng)域

圖5 2019年全球儲能市場規(guī)模

目前，國內(nèi)水泥工業(yè)實行兩部制電價，由基本電價、電度電價和功率因數(shù)調(diào)整電費三部分構(gòu)成?；倦妰r是指按用戶受電變壓器（kVA）或最大需量（kW）計算的電價；電度電價是指按用戶實用電量（kW）計算的電價（有峰、平、谷電價之分）；功率因數(shù)調(diào)整電費是根據(jù)用戶月加權(quán)平均功率因數(shù)調(diào)整減收或增收的電費。

水泥工業(yè)的用電負(fù)荷具有負(fù)荷波動較大，尖峰負(fù)荷出現(xiàn)的概率較少等特性，容易造成主變壓器容量配置過大，基本電價過高。由于水泥工業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度受水泥市場調(diào)控等因素影響較大，往往無法自主地避開峰值電費，也是造成水泥生產(chǎn)電費過高、影響整體的生產(chǎn)成本的主要原因。因此，水泥工廠完全可以通過選擇合理的儲能形式來實現(xiàn)降低主變?nèi)萘俊⒎骞忍桌裙δ?，最終達(dá)到降本增效之目的，見圖6。

最新的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年我國可再生能源發(fā)電裝機容量為5.7億kW，2017年達(dá)6.5億kW，占全部電力裝機的36.6%。預(yù)計到2022年將達(dá)到9.5億kW。隨著中國水泥工業(yè)新能源、智能微電網(wǎng)等逐步發(fā)展，儲能技術(shù)也將會發(fā)揮出更大、更廣的作用，推進水泥工業(yè)的節(jié)能降耗和綠色發(fā)展。

圖6 峰谷套利示意圖

5 結(jié)論

進入21世紀(jì)，中國電力市場的改革進入了全新的時代，國家在不斷吸取以往改革的經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，推出各種政策來大力推進電力市場的改革。2019～2020年是可再生能源平價的重要時間段，也是電力市場改革的關(guān)鍵期。通過消納保障機制、平價上網(wǎng)、配網(wǎng)放開等一系列政策，為可再生能源的持續(xù)發(fā)展打開更大的空間。未來，隨著新能源成本的逐漸下降和消納等技術(shù)問題的解決，可再生能源在真正平價之后，必將迎來新的發(fā)展時代，在傳統(tǒng)能源經(jīng)歷向低碳轉(zhuǎn)型的變革過程中，將全面帶動中國水泥工業(yè)走上更加積極和更具可持續(xù)性的健康發(fā)展之路。

電力市場改革是世界性課題，牽涉到各行各業(yè)。作為用電大戶的水泥工業(yè)，更多的研究和關(guān)注其發(fā)展趨勢，積極利用好其發(fā)展成果，為水泥工業(yè)的節(jié)能減排和綠色發(fā)展帶來更多有益的幫助。隨著可再生能源和儲能技術(shù)的發(fā)展，可再生能源的成本將進一步下降，而未來光伏發(fā)電將是配網(wǎng)盈利的主要環(huán)節(jié)之一，而可再生能源的推動力量將從激勵發(fā)電轉(zhuǎn)為引導(dǎo)用電，以電力用戶的需求來引導(dǎo)可再生能源的發(fā)展。

當(dāng)前，中國水泥工業(yè)也全面進入了產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整、經(jīng)營模式調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的新征程。在節(jié)能減排的基礎(chǔ)上，逐步推出了綠色評價、綠色標(biāo)準(zhǔn)、綠色生產(chǎn)與應(yīng)用的全方位新要求。我們將依托持續(xù)、全面的技術(shù)創(chuàng)新，在新能源、電力市場領(lǐng)域進行積極的開拓和進取，努力將中國電力市場改革過程中先進、綠色的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)及時應(yīng)用、服務(wù)于水泥工業(yè)，推進水泥產(chǎn)業(yè)智能化升級，推進中國水泥工業(yè)綠色、智慧和可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展。