电改与保供：安全与稳定秩序关切

我们不能忽视对于能源安全的重新审视。

（来源：微信公众号“能源新媒” 文/张树伟 殷光治）

作者供职于卓尔德（北京）中心

安全，在社会、经济、政治领域，个体、集团、社会与国家不同层面，通常都处于“优先”的地位。但是这个优先是跟什么比的，往往语焉不详。结合现状，当前（仍）存在一些误导性的本体论与认识论，比如在某些情况下，为了追求极致安全性，需要投入大量资源和资金，导致其他领域的发展受限；另一方面，将安全视为最高目标的趋向也可能导致过度的保护措施，进而影响系统的灵活性和常态效率。

这些方法论一旦成为社会主流，影响大众特别是决策者的心理，可能导致高昂的经济和社会成本，乃至不可承受的代价。最终，这在长期反而会损害保障安全的能力，从而造成稳定秩序要求的落空。

电力部门在国家经济和社会发展中扮演着至关重要的角色。随着第十五个五年计划（2026-2030）的研究与制定陆续启动，电改深化重新获得动能，保供氛围中如何处理安全关切与不确定性因素，变得尤为重要。

我们需要澄清一些关键概念，如波动、风险、不确定性、无知和主观概率。这些概念帮助我们在实际操作中精确评估和管理安全需求，从而在电力系统的安全表现与其他优先事项之间分配更加合理的关注、资源与投资。

本文旨在通过对已发生现象的分析，提出“可持续安全”（sustainedsecurity）的概念，既保证电力系统的安全可靠稳定运行，又能在其他维度与方面实现有效率的进展。

同时，以浙江省的“十五五”电力规划研究为例，通过模拟与情景比较，我们希望能够说明如何从规划视角，测量、理解与有效管理安全关切。

安全关切的合理性

安全，就跟公正一样，没有人无时无刻不喜欢、不追求。电力系统业内人士一再强调：在电力系统中，安全是永恒的主题。安全的目标以及收益，正在成为各种投资与运行行为合法的充分理由。

基础设施提供者——电网公司最新强调：以坚强特高压和主网架为电网高质量发展的基础，加强电力调控体系建设，提升电网安全运行水平，以“时时放心不下”的责任感做好电力保供工作。有了安全的合法性理由，一部分不符合市场规律的“电力特供”，以及一些其他的待改进事项，都处于第二位的从属因素了。

电源定价机制方面，发改委解释推出煤电机组容量电价（有定向补贴的嫌疑讨论）的理由，会提及：“更好保障电力安全稳定供应”。

煤电方面，国家能源局解释了为何（在2020之后）加强煤电机组建设力度。核心原因就是保障能源安全。无论是为电力供应兜底，还是支撑新能源增量发展，短期都离不开（拟人化的，不区分数量/新旧的）煤电。

天然气发电方面，行业精英在2023年底多次表示：为提高能源安全保障能力，四川、广东、山东等多区域规划增加天然气发电规模，优化调整电源结构。

环保机构纷纷强调，加强可再生能源有利于能源安全。一些重量级的学术泰斗多次重申：低碳转型和能源安全并行不悖。

抽水蓄能的大规模建设被官方认为是“保障电网安全稳定运行的重要调节电源，是统筹发展和安全、保障能源安全、促进新能源消纳，实现电力系统高质量发展的重要手段”。虽然已经有专家点题：再好的东西也是需要讲程度的。

新型储能利用扩大方面，相关方试图证明：新型储能作为支撑新能源发挥主体电源作用的关键技术，是实现电力系统安全稳定运行的重要保障。

水电方面，从业者认为：加快实施流域水风光一体化开发，具有十分重要的意义。这有利于保障国家能源安全。

这些论断都具有其独特视角与价值。但是，从决策理性的视角来说，仅仅考虑某个选择在某个时期是否有好处或者优点是不充分的。

更重要的因素在于：（1）这个目标本身对整体利益的实现有多大价值，是否值得付出相应的成本。这可以称为“成本-效益检验”；（2）相比之下，是否有其他更好的选择可以实现同样的目标。这可以称为“成本有效性”的判断。

严谨地说，只有当一个选择在这两方面都占优时，才可以认为是理性的。

现实的复杂性在于：一个政策、行动或者变化，其效益以及自身成本，受到市场环境、政策规则以及突发事件等不确定因素的影响。

比如煤价是500元/吨，还是2500元/吨，对于提供一度电的成本是将近5倍的差别。而未来（比如2026—2030年），煤价最终是500还是2500，站在目前的时点上（2024年6月），仍处于随机状态。只有赌博会“赌一边，搏一把”，而骗子/疯子才会认为“它已经在那里了，只是你们看不透！”。

厘清概念与区别

波动（variability）是稳定的反义词，指某个变量或指标在一定时间内上下起伏的变化情况。波动反映了事物发展过程中的不稳定性和非连续性特征。

波动是一个中性词，它仅描述变化的客观情况，但并不表明这种变化是好是坏。平稳的小幅波动通常是良性健康的表现，但剧烈的大起大落则意味着风险加大。

正如笔者之前反复强调的：波动并不是不确定性。光伏只在出太阳的时候才发电，因此是随着日出日落以及有无云团而高度波动的，晚上不发电——这很“确定”，也可以很稳健（每天都是这个规律）。它需要有效预测与提前计划予以应对。

不确定性（uncertainty）指对事物发展的前景和结果缺乏把握、难以准确预测的状态。它是客观存在的，是事物多样性和复杂性的反映。不确定性广泛存在于自然界和人类社会的方方面面。不确定性的极端情况就是一无所知“（ignorance），所谓”unknownunknows（学术界用radicaluncertainty界定）。

比如光伏出力水平，出现了过去50年从未有过天气的影响。这种可能性存在，但是并不能预测。

风险（risk）指事先存在可能导致损失的不确定因素。典型就是扔硬币赌大小，属于理解概率现实含义的频率学派。风险意味着结果具有超出一种可能的不确定性。风险的存在会对目标的实现产生负面影响。比如光伏出力水平，基于过去50年的天气情况，显示24小时后可能性在【0.1，0.9】之间。

主观概率（subjectiveprobability）指根据个人的知识、经验、信念等对不确定事件发生可能性所做出的概率判断。属于理解概率的主观学派。不同于客观的统计概率，主观概率因人而异，带有一定主观性。在现实生活和商业决策中，主观概率发挥着重要作用。很多时候我们无法获得充分的客观数据，只能依据对形式的主观判断，运用主观概率做出决策。

然而，主观概率易受到认知偏差、情绪波动等因素干扰。从“可负责”的视角，因为主观概率设定的错误/损失如果由当事人承担，这对于整个社会并不构成问题。

经典概率下的决策理论（线性期望）在处理小概率、高影响事件时存在不足。因为它在测量（measure）极小事件上缺乏敏感性。这会导致一些反直觉的结果。例如为了赚取微薄利益——比如1分钱——人们甚至冒生命危险，比如愿意承担被陨石击中的极小风险，只要这个风险足够小。

在本文中，我们设定不确定性的范围，并假设没有发生黑天鹅。这里，黑天鹅意味着一种前所未有、超出历史范围的程度或水平。拿破仑曾经说过：防患于未然的煎熬高过可以避免的危险，有时还不如听天由命。

统计科学方法的有限性，基于归纳的知识创造范式，以及不可知事件的无法测量特点，都决定了我们必须把未来某些可能性/某部分结局交给运气。在此之前，我们从宿命机制、概率范式做好自己的充分努力。这正应了我国的某些古话：天时地利人和；谋事在人，成事在天。

而在浙江案例的模拟中，不确定性的范围源自历史上出现过的所有情况——比如2022年我国沿海煤炭价格曾经一度出现2500元/吨的天价。

确定性VS随机性规划

按照我国国民经济规划运行的时间节点，目前正是一个进行十五五（2026-2030）规划设计前期研讨的阶段。按照总体系统最优的基本价值观，进行电力系统的规划，广泛涉及电网以及电源的规模、结构、布局与投资的规划研究，具有部门管理、集体意志形成、利益相关方协调等多方面的价值。

然而，电力系统规划面临诸多不确定性因素的影响，这些因素可能会显著改变规划结果。比如：

●电力需求/最大负荷。受宏观经济、技术进步、电气化进展、天气等因素的驱动，需求可能保持继续增长与大幅波动。尤其是最大负荷的变动尤其具有变数，受众多经济、社会与技术因素的驱动。

●技术表现与进步。新技术如风电光伏、储能、需求侧响应、分布式能源等的技术经济表现存在不确定性，会影响电源结构中的最优技术选择。

●化石能源价格。我国的电力系统仍是以化石能源发电为主的，所以化石能源价格波动是影响系统经济性的最重要方面。

●关注区域外的外来电数量与价格。外来电的数量与价格通常都不存在时间/空间一致性安排，因此在实际运行层面，到底发挥何种作用存在较大不确定性。

●可再生能源出力波动与单调变化。风光出力受天气影响。如果天气预报不准确，那么对风光出力的估计就不可能准确。同时，气候系统可能存在某种长期单调趋势，比如目前出现的水电出力下降的趋势性现象。

●其他。比如建设周期的不确定性，以及运行中的设备故障等。

如何考虑这些因素，在方法论上存在两种优化规划范式。

首先是确定性规划。这意味着所有参数都是已知且固定的，比如基于统计的平均值，基于抽样的典型值等。目标是在给定约束条件下，找到一组决策变量的值，使目标函数达到最大或最小。由于不存在不确定性，因此最优解是唯一的，称为确定性最优解。

另一个方法是随机性规划。即部分或全部参数被认为是随机变量，其概率分布是已知的。目标是在随机参数的不同（不同世界）实现下，找到一组决策变量的值，使目标函数期望值（概率*不同世界状态）达到最大或最小。

理论上，对于风光出力的不确定性，确定性规划+足够的备用，可以等价于随机性规划的结果。出于数据可得性与不确定性程度的考虑，以下案例暂只考虑煤炭价格不确定性带给系统最优结构与最优运行的影响。

浙江案例模拟

我们采用几种“情景”模拟2030年的优化电源结构。这些情景同样满足系统充足性与安全关切的约束，但反映了对未来如何发展的不同理解。通过将这些情景互相比较，以及与2023年的实际情况进行比较，我们可以得出政策和行动含义。

一个基准信息是，2023年前后，浙江系统面临较大充足性资源不足的压力（2023-Operation）。

2022年报道，全国统一电力市场在当年首次推出了省间电力现货交易，交易最高限价10元/度。据了解，浙江为了在省间交易市场抢电量，经常需要报高价，常以每度5元、7元甚至顶格10元的价格来买电。2022年7-8月，国网浙江电力公司从福建、山西等地买了不少高价电量。即便如此，浙江电力供应仍无法满足需求，因此部分工商业用户在7-8月还实施了有序用电。

上市公司浙能电力公开的年度报告披露，2022年，在迎峰度夏期间（62天），共有26天的最高用电负荷破亿千瓦，燃煤机组平均负荷率为87.4%，日最高负荷率接近93%。

事后来看，即使在极端高负荷的情况下，电网仍会保有至少7%的“向上”热备用空间。此时这些机组不再增加出力，而系统运营者去采购短期内价格极高的外来电，如部分非正式信源显示的10元/千瓦时。

面临高峰负荷到底是多少的事先不确定性，保有7%的余量是否过于保守，是个需要细致讨论的问题。全年来看，全部本地发电量中，煤电发电比重仍在60%；考虑外来电，总用电量中，1/3煤电，1/3外来电（这已经超过了美国加州进口电力的程度），1/3核电+可再生。

从本地与外来电资源来看，浙江的本地可控装机已经低于最大负荷，这意味着固有的系统风险，因为外来的风险总是高于本地，这是物理特性决定的。浙江的发电资源充足性正面临挑战，新增本地电源是保证电力系统安全的基本举措。

如果基于2023年的煤炭价格（1000元/吨标煤），假设未来世界是高度稳定的，保持在这一水平。那么浙江在2030年的电力系统呈现“三足鼎立”情景，1/3煤电、1/3风光、1/3其他，无储能的角色。

如果基于煤炭未来价格总体上涨的预期（期望值1400元/吨，有不对称的概率下降与上升，最低500元，最高2500元）进行确定性规划优化。结果显示：系统的容量扩张以风光为主，新建煤电主要替代退役到期的旧煤电，总量有所下降。相比稳定世界，光伏的装机进一步增加，对冲煤炭价格平均意义上“上涨”的风险。

最后是不确定性的未来。基于不同煤炭价格水平的世界，进行随机优化。系统呈现高度多元化的结构，高效煤电进一步增加，而天然气机组也有明显增加，对冲煤炭价格大幅上升的风险，并与风光形成高度互补关系；陆上风电与光伏都接近其地理面积约束下的最大值，为电力系统提供最廉价的电源选择。

在气候异常越来越频繁的今天，我们也要考虑风光由于气候变化出力大幅下降的极端情景。结果显示：煤电装机进一步扩张到接近70GW，趋近目前江苏的水平。而风光装机停滞不前，维持在目前水平。这样的电力系统，面临天气变化是韧性很强的，虽然面对煤价波动是脆弱的。

具体的情景结果及其比较，限于篇幅，我们不在此做更详细的论述。或许以后可以再单独讨论。但是总体上，结果对应出的是成本最小化的电力系统。

一个非常明确的结果是：系统的最优电源结构，对煤炭价格水平非常敏感。它的影响甚至超过其他不确定性因素。

总结

我们生活在一个日益失去确定性的世界与社会环境中。

从经典概率论的视角来看，一个充满不确定性的世界，相比确定性的世界，无疑存在风险溢价。我们需要为各种可能出现的情况（比如肥尾风险）做好准备，在不同的平行世界中保持稳健。从主观概率与绝对规避某些风险的视角出发，我们需要立足于资源有限的现实，将可以计算的部分解析化、理性化，而将无法测量、感知、知晓的部分交给天；从金融市场成功参与者、每天读书6小时的畅销书作家Taleb的黑天鹅理论来看，我们需要培养反脆弱（anti-fragile）的能力，并且主动承担风险，建立自身在这个游戏中的生存哲学。

电力系统的安全关切，绝大部分可以通过“充足备用”予以解决。充足而不过度，这一程度非常重要，也非常困难。这个问题上，结合装机容量已经大幅过剩的确切现状，决策者更加需要的是克制。

我们需要的，不是无法操作、无法想象、无法彼此负责的底线思维，而是常态－应急状态两分法。最近出台的《能源法》对此有着非常可贵的理解——正式确定了“应急状态”的具体操作与政府分工方式。

我国电力系统存在的最大问题，不在于忽略不确定性；而是当不确定性变得确定的时候，不根据新的经济理性更新决策，而受之前“稳定”（非稳健）约束的束缚。比如：运行只（应）考虑运行成本；当煤价下降的时候，（应）多用煤，反之煤价上升的时候，（应）多用天然气。

由此来看，我们需要追求“可持续安全”。安全从来不是不计代价需要实现的目标，通常需要程度上的精确考量。更有价值与意义讨论的问题不是“如何最大程度保证安全，甚至万无一失”，而是“如何在不削弱安全表现的情况下，在其他维度取得进展”。

浙江案例显示：发展未来电力系统存在多种路径选择，但是一个足够多元化的电力系统大体在安全上是更合适的。在缺乏明确碳约束与碳成本体现的情况下，面临各种需求与供给侧的不确定性风险，随机规划方法论给出的多元化电源方案是同时稳健与具有韧性的。

当下，燃料价格的波动风险，跟天气预测不准带来的可再生出力不确定性，在我国区分必要性不大。在政府对燃料价格波动的容忍度非常之低的情况下，燃料价格变化就意味着占主体的化石燃料机组的出力激励不足，从而出力水平相比其最大能力而打折扣。这在数量上类似“小风、无光”情况下风电、光伏大幅低于其额定功率的常态情况。希望以上内容引发更多的公共讨论。

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