電力市場改革給中國水泥工業帶來的挑戰和發展新機遇

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，掀起了電力工業改革的大幕，而這些成功的改革經驗隨即受到廣泛關注，很多國家、美國很多州很快開始推行改革。然而，電力工業的改革在國際上并非一帆風順，有些愿意維持現狀的國家，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公司的阻礙，結果只有小于3%的發電來自于競爭性發電商，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，除產生功能性獨立系統運營商，其他電力市場已經基本回到2000～2001年危機之前的狀態。

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

1 中國電力市場改革之路

中國電力行業改革始于1985年，一直延續至今，主要經歷五個階段（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營階段，這個階段主要是計劃經濟體制建立的時間段，國家壟斷了電力行業的各個環節，如發電、輸電等，但是由于計劃經濟的特點，電力行業缺乏生產動力，逐漸導致電力供應不足。

（2）第二階段：1985到1997打破行業壟斷，為改變電力不足狀況，發電側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：電力行業打破行政壟斷，從1997到2002年，在這個階段內，電力行業進行了公司化、商業化和重組等改革，實現了政企分開，政府不再壟斷電力行業，主要目標是提升電力行業的經濟技術效率，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，電力行業進行了市場化改革，按照“廠網分開、競價上網”的原則，逐漸形成發電側的市場競爭格局。

（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《中共中央國務院關于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發[2015]9號），打破電網企業的售電專營權，向社會放開配售電業務，建立相對獨立規范運行的交易機構，形成管住中間、放開兩頭的體制架構。同時，在增量配電網領域，引入社會化資本投資。

2 電力市場改革面臨的挑戰

借鑒全球電力市場改革的成功經驗和失敗教訓，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構，包括單一的電量市場還是電能市場加容量費模式等問題，更要關注因為近年來因為能源結構、碳排放目標等帶來的全新挑戰，主要問題如下：

（1）低碳能源結構：2015年12月12日，《聯合國氣候變化框架公約》的近200個締約國通過了《巴黎協定》氣候協議，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，為積極履行大國責任，我國成立了由國務院總理任組長的應對氣候變化及節能減排領導小組，專門負責協調、制定與氣候變化有關的多項政策和措施。2017年12月19日，國家發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日正式印發了《全國碳排放權交易市場建設方案(發電行業)》。標志著我國通過市場機制、利用經濟手段控制和減少碳排放進入嶄新的階段。

全國碳市場經過基礎建設、模擬運行后，2020年左右將正式啟動配額現貨交易，并在發電行業穩定運行的情況下，逐步擴大市場覆蓋范圍。

根據《BP世界能源統計年鑒2019年》數據顯示：2018年，中國因能源使用產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%）呈現顯著反彈，總量全球占比為27.8%，處于領先地位。因此，在沒有相對較高和穩定的碳排放價格的情況下，競爭性市場本身要實現《巴黎協定》氣候協議中的目標還有很多工作要做。

（2）可再生能源：越來越多的政府更加注重發電燃料組合中可再生能源的比例，不僅為實現低碳目標，可再生能源的發展還可以創造其他福利，諸如創造就業機會、實現可持續增長、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，在德國也有到2020年實現可再生能源占比33%或到2050年達到80%的目標。我國在2019年5月10日發布了《關于建立健全可再生能源電力消納保障機制的通知》（發改能源〔2019〕807號），明確規定各省級區域的可再生能源電量在電力消費中的占比目標，分為兩級考核后與企業的信用記錄掛鉤，并引入嚴厲的獎懲機制，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）的發電量在2018年增長14%，略低于近十年內平均增速。然而，從能源角度來看，2018年的增長（7100萬t油當量）略低于2017年的創紀錄水平。中國貢獻45%的全球增長，其消費量已經在過去十年內完成20倍的增長。

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

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

分布式發電尤其是分布式光伏發電近年來得到大力的發展，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，還有電源質量和供電連續性、穩定等問題。或許等到儲能（含電化學儲能、相變儲能、機械儲能和電磁儲能）技術發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，而非作為傳統模式下脫離市場、對市場價格信號反應遲鈍的被動用電者。

3 中國水泥工業綠色低碳、節能減排的可持續發展

水泥工業是國民經濟重要的基礎原材料及制品行業，也是資源能源消耗型產業和有害氣體、粉塵排放的重點控制行業，更是發展循環經濟、開展資源綜合利用的重點行業，對社會、經濟和環境協調發展有著極為重要的影響和作用。

歷經幾代人的努力，中國水泥工業成功實現了由小到大，從弱到強的歷史性跨越；實現了從計劃經濟體制到社會主義市場經濟體制的根本轉變；也實現了從產品嚴重短缺，到產量、消費量均居世界第一的轉變，從主要生產技術和裝備依賴進口，到國產新型干法技術裝備出口的轉變，以中國中材國際為代表的中國水泥工程技術出口已占國際水泥工程市場份額的70%以上，使水泥工程技術實現了從引進、消化、吸收、跟跑、并跑，到創新、發展、引領的歷史性超越。我們正由世界水泥生產大國，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，水泥工業每年為國家消納6億t以上的工業廢渣。資源利用、能效環保、綠色低碳，是行業高質量可持續發展的目標。中國水泥工業能耗指標世界先進，全國水泥生產平均可比熟料綜合能耗小于1140kg標準煤/t，水泥綜合能耗小于930kg標準煤/t，部分重點地區水泥企業環保實現超低排放，水泥窯廢氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放指標分別為10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3，環保指標世界領先。有1065條熟料生產線裝備余熱發電裝置，總裝機容量7 472 MW，發電能力達483億kWh/年。中國建材、海螺水泥等一批大集團已紛紛研發推廣智能礦山、智能生產技術，全國有39家水泥企業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運行，處置技術世界領先。

得益于中國經濟的持續高速增長和工業化、城市化的全面推進，以及城鄉大規模的基本建設，中國的水泥工業取得了長足的進步和高速發展，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，我們要充分認識水泥工業在國民經濟中的重要地位及其先行特征，依托科技創新，進一步推進水泥工業的節能減排，保持與國民經濟其他行業的協調發展，實現中國水泥工業綠色、環保、可持續的健康發展。

表1為中國水泥工業節能和減排潛力分析，要達到上述的能耗目標，就必須提高替代原燃料的比例，調整電力結構，這樣SO2、CO2、NOx排放因子和水泥熟料比例才能逐漸達到最佳技術水平。

4 中國水泥工業的電力結構發展新思路

4.1 深化參與需求響應機制

需求響應是指在用電高峰時段或系統安全可靠性存在風險時，電力用戶根據用電價格信號或激勵協議要求，自主減少或者增加某時段用電負荷。電改后我國將逐漸形成基于市場的需求響應機制，包括中長期電能市場、現貨能量市場、輔助服務市場、容量市場等。市場化定價的長效、高效機制，有利于激發需求響應資源開發的積極性，尤其是差異化、個性化資源；同時也促進拓展需求響應的功能范圍，需求側資源通過參與調峰、備用和調頻等，不僅促進電力供需平衡、提高系統可靠性、提高負荷率，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、推動節能減排、提高能源系統經濟性。

表1 中國水泥工業的能耗

根據水泥企業的生產特性和用電屬性，水泥企業可以依托負荷集成商或售電公司，與發電企業自行協商個性化的交易方案，包括協商制定分時電價、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議有利于更自主、靈活的負荷匹配，一方面可最大限度地降低水泥企業的用電成本，另一方面也凸顯出水泥工業等大工業用電企業在需求響應機制中的重要性，有利于精準促進可再生能源的消納和先進火電機組的高效運行。

4.2 加快水泥工業廠內清潔能源的利用和建設

在可再生能源中，風能和太陽能發展非常快，原因是成本降低和政府強有力的政策支持。國際能源署最新數據顯示，2018年全球發電量達到26.672萬億kWh，其中化石能源發電占比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、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。

2020年1月21日，工業和信息化部科技司發布《水泥行業綠色工廠評價導則》，其中第7.1.6條規定：水泥工廠宜建有廠區分布式光伏電站、智能微電網，適用時采用風能、生物質能和地源熱泵等，提高生產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容，中國能源結構正進入深刻的變革時代。“十四五”規劃期間，以光伏為代表的清潔能源將成為未來能源的主力軍，也是水泥工業利用清潔能源實現優質低耗、綠色環保可持續發展的方向。由于水泥工廠擁有大面積的屋頂和空地，又有自身穩定的用電需求，隨著國家一系列節能減排的強制性政策的逐步實施，也為水泥工廠建設分布式光伏發電提供了很好的投資機遇，不僅可以實現降低用電成本、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濟效益。

4.3 積極探索儲能技術在水泥工業中的應用

儲能技術是第三次工業革命的關鍵技術之一，也是新能源發展的核心技術之一。儲能具有消除晝夜峰谷差，實現平滑輸出、調峰調頻和備用容量的作用，滿足了新能源發電平穩、安全接入電網的要求，可有效減少棄風、棄光現象。

最近的十多年來，多種儲能技術，包括中溫儲熱技術、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，在全球范圍內取得了長足發展，儲能技術種類及應用領域見圖4，2019年全球儲能市場規模見圖5。這些儲能技術在使用壽命、功率和容量的規模化、運行可靠性、系統制造成本等方面已經獲得了突破，但是各國都仍處于應用的初級階段，尚未大規模投入應用的原因在于：（1）各種儲能技術繁多，儲能技術線路競相亮相，造成用戶不知如何使用和選擇；（2）相關技術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、傳統壓縮空氣儲能技術、電化學蓄電池技術被認為是成熟的儲能技術。

圖4 儲能技術種類和應用領域

圖5 2019年全球儲能市場規模

目前，國內水泥工業實行兩部制電價，由基本電價、電度電價和功率因數調整電費三部分構成。基本電價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）；功率因數調整電費是根據用戶月加權平均功率因數調整減收或增收的電費。

水泥工業的用電負荷具有負荷波動較大，尖峰負荷出現的概率較少等特性，容易造成主變壓器容量配置過大，基本電價過高。由于水泥工業的生產調度受水泥市場調控等因素影響較大，往往無法自主地避開峰值電費，也是造成水泥生產電費過高、影響整體的生產成本的主要原因。因此，水泥工廠完全可以通過選擇合理的儲能形式來實現降低主變容量、峰谷套利等功能，最終達到降本增效之目的，見圖6。

最新的統計數據顯示，2016年我國可再生能源發電裝機容量為5.7億kW，2017年達6.5億kW，占全部電力裝機的36.6%。預計到2022年將達到9.5億kW。隨著中國水泥工業新能源、智能微電網等逐步發展，儲能技術也將會發揮出更大、更廣的作用，推進水泥工業的節能降耗和綠色發展。

圖6 峰谷套利示意圖

5 結論

進入21世紀，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驗和教訓的基礎上，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鍵期。通過消納保障機制、平價上網、配網放開等一系列政策，為可再生能源的持續發展打開更大的空間。未來，隨著新能源成本的逐漸下降和消納等技術問題的解決，可再生能源在真正平價之后，必將迎來新的發展時代，在傳統能源經歷向低碳轉型的變革過程中，將全面帶動中國水泥工業走上更加積極和更具可持續性的健康發展之路。

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

當前，中國水泥工業也全面進入了產業布局調整、經營模式調整、產業結構優化的新征程。在節能減排的基礎上，逐步推出了綠色評價、綠色標準、綠色生產與應用的全方位新要求。我們將依托持續、全面的技術創新，在新能源、電力市場領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、綠色的技術和產業及時應用、服務于水泥工業，推進水泥產業智能化升級，推進中國水泥工業綠色、智慧和可持續的高質量發展。