电力市场改革给中国水泥工业带来的挑战和发展新机遇

印志松（中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏 南京 211100）

0 引言

20世纪80年代的智利以及1990年英格兰和威尔士开启电力市场改革，掀起了电力工业改革的大幕，而这些成功的改革经验随即受到广泛关注，很多国家、美国很多州很快开始推行改革。然而，电力工业的改革在国际上并非一帆风顺，有些愿意维持现状的国家，如韩国、印度、南非、泰国和马来西亚等，一直在推迟或搁置改革。还有一些国家因各种原因，市场化改革并未如最初假定或承诺的那样成功进行，像日本，改革受到垄断性公用事业公司的阻碍，结果只有小于3%的发电来自于竞争性发电商，电力交易额很小，零售竞争几乎不存在。又如美国的加利福尼亚州，除产生功能性独立系统运营商，其他电力市场已经基本回到2000～2001年危机之前的状态。

电力市场改革的核心是提升效益，如果改革得以很好的执行，势必带来效率的提升，同时投资规划更为合理，运行更为可靠，运行成本也会降低，最终给用户带来更可靠、更经济的供电和更好的服务。

1 中国电力市场改革之路

中国电力行业改革始于1985年，一直延续至今，主要经历五个阶段（见图1）。

图1 中国电力市场改革时间轴

（1）第一阶段：建国初期到1985年实行的政企合一、垂直一体化垄断的经营阶段，这个阶段主要是计划经济体制建立的时间段，国家垄断了电力行业的各个环节，如发电、输电等，但是由于计划经济的特点，电力行业缺乏生产动力，逐渐导致电力供应不足。

（2）第二阶段：1985到1997打破行业垄断，为改变电力不足状况，发电侧打破原先国家独资垄断的情况，鼓励人们进行集资办电。

（3）第三阶段：电力行业打破行政垄断，从1997到2002年，在这个阶段内，电力行业进行了公司化、商业化和重组等改革，实现了政企分开，政府不再垄断电力行业，主要目标是提升电力行业的经济技术效率，通过引入竞争机制减少补贴。

（4）第四阶段：2002到2015年，在这个时间段内，电力行业进行了市场化改革，按照“厂网分开、竞价上网”的原则，逐渐形成发电侧的市场竞争格局。

（5）第五阶段：2015年至今，相继出台了六个配套文件，特别是2015年颁布《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发[2015]9号），打破电网企业的售电专营权，向社会放开配售电业务，建立相对独立规范运行的交易机构，形成管住中间、放开两头的体制架构。同时，在增量配电网领域，引入社会化资本投资。

2 电力市场改革面临的挑战

借鉴全球电力市场改革的成功经验和失败教训，中国电力市场改革除了要理清什么是最好的竞争市场形式和结构，包括单一的电量市场还是电能市场加容量费模式等问题，更要关注因为近年来因为能源结构、碳排放目标等带来的全新挑战，主要问题如下：

（1）低碳能源结构：2015年12月12日，《联合国气候变化框架公约》的近200个缔约国通过了《巴黎协定》气候协议，并于2016年4月22日正式签署，同年11月4日正式生效。

2007年以来，为积极履行大国责任，我国成立了由国务院总理任组长的应对气候变化及节能减排领导小组，专门负责协调、制定与气候变化有关的多项政策和措施。2017年12月19日，国家发改委召开电视电话会议，宣布全国碳市场正式启动，并于12月20日正式印发了《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》。标志着我国通过市场机制、利用经济手段控制和减少碳排放进入崭新的阶段。

全国碳市场经过基础建设、模拟运行后，2020年左右将正式启动配额现货交易，并在发电行业稳定运行的情况下，逐步扩大市场覆盖范围。

根据《BP世界能源统计年鉴2019年》数据显示：2018年，中国因能源使用产生的二氧化碳排放量增长了2.2%，相较于近五年平均增速（0.5%）呈现显著反弹，总量全球占比为27.8%，处于领先地位。因此，在没有相对较高和稳定的碳排放价格的情况下，竞争性市场本身要实现《巴黎协定》气候协议中的目标还有很多工作要做。

（2）可再生能源：越来越多的政府更加注重发电燃料组合中可再生能源的比例，不仅为实现低碳目标，可再生能源的发展还可以创造其他福利，诸如创造就业机会、实现可持续增长、保障电源安全等。

美国加利福尼亚州早已制定强制性可再生能源目标，在德国也有到2020年实现可再生能源占比33%或到2050年达到80%的目标。我国在2019年5月10日发布了《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》（发改能源〔2019〕807号），明确规定各省级区域的可再生能源电量在电力消费中的占比目标，分为两级考核后与企业的信用记录挂钩，并引入严厉的奖惩机制，机制2019年模拟运行，2020年1月1日起，全面进行监测评价和正式考核。

从2019年世界一次能源消费占比（图2）可见，石油仍是最大的一次能源，煤炭位居第二，但其份额已经在2018年下降至27%，为近15年最低点。天然气占比上涨至24%，使之与煤炭的差距缩小至3个百分点。水电（7%）和核能（4%）的比重较为稳定。可再生能源增长势头强劲，所占比重增至4%，紧随核能之后。

图2 世界一次能源消费占比

从可再生能源的消费来看（图3），可再生能源（不包括水电）的发电量在2018年增长14%，略低于近十年内平均增速。然而，从能源角度来看，2018年的增长（7100万t油当量）略低于2017年的创纪录水平。中国贡献45%的全球增长，其消费量已经在过去十年内完成20倍的增长。

（3）能源效率：能源行业的另一个当务之急就是普遍地提高能源利用效率，尤其是在电力行业。如果能够降低未来的需求增长，碳减排和可再生能源目标将容易实现。

（4）分布式发电：各种类型的分布式发电技术的飞速发展，加上投资成本近年来快速下探，使分布式发电在效率和经济性上越来越具有竞争力。

分布式发电尤其是分布式光伏发电近年来得到大力的发展，同时分布式电源由于其自身的特点，大量的分布式电源接入带来的配网运行管理问题、用户互动需求以及多能源的互补高效利用，还有电源质量和供电连续性、稳定等问题。或许等到储能（含电化学储能、相变储能、机械储能和电磁储能）技术发展和投资成本进一步降低后能够很好地解决这个问题。

图3 可再生能源的消费

（5）需求参与：电力改革成为全球范围内日益受到重视的另一重要原因，是旨在吸引用户为供需实时平衡的积极参与者，而非作为传统模式下脱离市场、对市场价格信号反应迟钝的被动用电者。

3 中国水泥工业绿色低碳、节能减排的可持续发展

水泥工业是国民经济重要的基础原材料及制品行业，也是资源能源消耗型产业和有害气体、粉尘排放的重点控制行业，更是发展循环经济、开展资源综合利用的重点行业，对社会、经济和环境协调发展有着极为重要的影响和作用。

历经几代人的努力，中国水泥工业成功实现了由小到大，从弱到强的历史性跨越；实现了从计划经济体制到社会主义市场经济体制的根本转变；也实现了从产品严重短缺，到产量、消费量均居世界第一的转变，从主要生产技术和装备依赖进口，到国产新型干法技术装备出口的转变，以中国中材国际为代表的中国水泥工程技术出口已占国际水泥工程市场份额的70%以上，使水泥工程技术实现了从引进、消化、吸收、跟跑、并跑，到创新、发展、引领的历史性超越。我们正由世界水泥生产大国，向世界水泥强国迈进。

作为我国最大的固废处置和资源综合利用的制造业，水泥工业每年为国家消纳6亿t以上的工业废渣。资源利用、能效环保、绿色低碳，是行业高质量可持续发展的目标。中国水泥工业能耗指标世界先进，全国水泥生产平均可比熟料综合能耗小于1140kg标准煤/t，水泥综合能耗小于930kg标准煤/t，部分重点地区水泥企业环保实现超低排放，水泥窑废气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放指标分别为10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3，环保指标世界领先。有1065条熟料生产线装备余热发电装置，总装机容量7 472 MW，发电能力达483亿kWh/年。中国建材、海螺水泥等一批大集团已纷纷研发推广智能矿山、智能生产技术，全国有39家水泥企业入选国家工信部绿色工厂名单。世界第一套对窑尾烟气中CO2进行捕集和利用（CCSU）装置在海螺水泥投入商业运行，处置技术世界领先。

得益于中国经济的持续高速增长和工业化、城市化的全面推进，以及城乡大规模的基本建设，中国的水泥工业取得了长足的进步和高速发展，在能源的使用效率方面，近十年来也取得了显著的进步，但与国际先进水平和国家节能减排的要求相比还有很大的改进和挖掘的潜力。因此，我们要充分认识水泥工业在国民经济中的重要地位及其先行特征，依托科技创新，进一步推进水泥工业的节能减排，保持与国民经济其他行业的协调发展，实现中国水泥工业绿色、环保、可持续的健康发展。

表1为中国水泥工业节能和减排潜力分析，要达到上述的能耗目标，就必须提高替代原燃料的比例，调整电力结构，这样SO2、CO2、NOx排放因子和水泥熟料比例才能逐渐达到最佳技术水平。

4 中国水泥工业的电力结构发展新思路

4.1 深化参与需求响应机制

需求响应是指在用电高峰时段或系统安全可靠性存在风险时，电力用户根据用电价格信号或激励协议要求，自主减少或者增加某时段用电负荷。电改后我国将逐渐形成基于市场的需求响应机制，包括中长期电能市场、现货能量市场、辅助服务市场、容量市场等。市场化定价的长效、高效机制，有利于激发需求响应资源开发的积极性，尤其是差异化、个性化资源；同时也促进拓展需求响应的功能范围，需求侧资源通过参与调峰、备用和调频等，不仅促进电力供需平衡、提高系统可靠性、提高负荷率，而且可以一定程度上促进可再生能源消纳、促进先进机组高效运行、推动节能减排、提高能源系统经济性。

表1 中国水泥工业的能耗

根据水泥企业的生产特性和用电属性，水泥企业可以依托负荷集成商或售电公司，与发电企业自行协商个性化的交易方案，包括协商制定分时电价、尖峰电价等价格套餐，开展多年、年度、季度、月度、周等日以上电能量交易，通过双边自主协商、集中竞价两种方式确定交易量和交易价格。这种个性化的交易协议有利于更自主、灵活的负荷匹配，一方面可最大限度地降低水泥企业的用电成本，另一方面也凸显出水泥工业等大工业用电企业在需求响应机制中的重要性，有利于精准促进可再生能源的消纳和先进火电机组的高效运行。

4.2 加快水泥工业厂内清洁能源的利用和建设

在可再生能源中，风能和太阳能发展非常快，原因是成本降低和政府强有力的政策支持。国际能源署最新数据显示，2018年全球发电量达到26.672万亿kWh，其中化石能源发电占比64%，可再生能源占比26%，核能占比10%。国家能源局表示，我国力争到2020年基本解决弃水、弃风、弃光的问题，到2020年和2030年非化石能源占一次能源消费的比重为15%和20%，到2050年清洁能源成为主体能源的目标。

2020年1月21日，工业和信息化部科技司发布《水泥行业绿色工厂评价导则》，其中第7.1.6条规定：水泥工厂宜建有厂区分布式光伏电站、智能微电网，适用时采用风能、生物质能和地源热泵等，提高生产过程中可再生能源使用比例。

分布式可再生能源是电力市场改革中极其重要的内容，中国能源结构正进入深刻的变革时代。“十四五”规划期间，以光伏为代表的清洁能源将成为未来能源的主力军，也是水泥工业利用清洁能源实现优质低耗、绿色环保可持续发展的方向。由于水泥工厂拥有大面积的屋顶和空地，又有自身稳定的用电需求，随着国家一系列节能减排的强制性政策的逐步实施，也为水泥工厂建设分布式光伏发电提供了很好的投资机遇，不仅可以实现降低用电成本、减少化石能源消耗、减少污染物排放的作用，又能够为企业带来长期的投资效益（光伏电站使用寿命为25～30年），利国利民，具有很好的社会和经济效益。

4.3 积极探索储能技术在水泥工业中的应用

储能技术是第三次工业革命的关键技术之一，也是新能源发展的核心技术之一。储能具有消除昼夜峰谷差，实现平滑输出、调峰调频和备用容量的作用，满足了新能源发电平稳、安全接入电网的要求，可有效减少弃风、弃光现象。

最近的十多年来，多种储能技术，包括中温储热技术、深冷储能、锂离子电池、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容、钠硫电池、全钒液流电池、镍氢电池等，在全球范围内取得了长足发展，储能技术种类及应用领域见图4，2019年全球储能市场规模见图5。这些储能技术在使用寿命、功率和容量的规模化、运行可靠性、系统制造成本等方面已经获得了突破，但是各国都仍处于应用的初级阶段，尚未大规模投入应用的原因在于：（1）各种储能技术繁多，储能技术线路竞相亮相，造成用户不知如何使用和选择；（2）相关技术及真实性能成熟度有待提高；（3）价格偏高。迄今为止，只有抽水蓄能、传统压缩空气储能技术、电化学蓄电池技术被认为是成熟的储能技术。

图4 储能技术种类和应用领域

图5 2019年全球储能市场规模

目前，国内水泥工业实行两部制电价，由基本电价、电度电价和功率因数调整电费三部分构成。基本电价是指按用户受电变压器（kVA）或最大需量（kW）计算的电价；电度电价是指按用户实用电量（kW）计算的电价（有峰、平、谷电价之分）；功率因数调整电费是根据用户月加权平均功率因数调整减收或增收的电费。

水泥工业的用电负荷具有负荷波动较大，尖峰负荷出现的概率较少等特性，容易造成主变压器容量配置过大，基本电价过高。由于水泥工业的生产调度受水泥市场调控等因素影响较大，往往无法自主地避开峰值电费，也是造成水泥生产电费过高、影响整体的生产成本的主要原因。因此，水泥工厂完全可以通过选择合理的储能形式来实现降低主变容量、峰谷套利等功能，最终达到降本增效之目的，见图6。

最新的统计数据显示，2016年我国可再生能源发电装机容量为5.7亿kW，2017年达6.5亿kW，占全部电力装机的36.6%。预计到2022年将达到9.5亿kW。随着中国水泥工业新能源、智能微电网等逐步发展，储能技术也将会发挥出更大、更广的作用，推进水泥工业的节能降耗和绿色发展。

图6 峰谷套利示意图

5 结论

进入21世纪，中国电力市场的改革进入了全新的时代，国家在不断吸取以往改革的经验和教训的基础上，推出各种政策来大力推进电力市场的改革。2019～2020年是可再生能源平价的重要时间段，也是电力市场改革的关键期。通过消纳保障机制、平价上网、配网放开等一系列政策，为可再生能源的持续发展打开更大的空间。未来，随着新能源成本的逐渐下降和消纳等技术问题的解决，可再生能源在真正平价之后，必将迎来新的发展时代，在传统能源经历向低碳转型的变革过程中，将全面带动中国水泥工业走上更加积极和更具可持续性的健康发展之路。

电力市场改革是世界性课题，牵涉到各行各业。作为用电大户的水泥工业，更多的研究和关注其发展趋势，积极利用好其发展成果，为水泥工业的节能减排和绿色发展带来更多有益的帮助。随着可再生能源和储能技术的发展，可再生能源的成本将进一步下降，而未来光伏发电将是配网盈利的主要环节之一，而可再生能源的推动力量将从激励发电转为引导用电，以电力用户的需求来引导可再生能源的发展。

当前，中国水泥工业也全面进入了产业布局调整、经营模式调整、产业结构优化的新征程。在节能减排的基础上，逐步推出了绿色评价、绿色标准、绿色生产与应用的全方位新要求。我们将依托持续、全面的技术创新，在新能源、电力市场领域进行积极的开拓和进取，努力将中国电力市场改革过程中先进、绿色的技术和产业及时应用、服务于水泥工业，推进水泥产业智能化升级，推进中国水泥工业绿色、智慧和可持续的高质量发展。