我們不能忽視對于能源安全的重新審視。

安全，在社會、經(jīng)濟(jì)、政治領(lǐng)域，個體、集團(tuán)、社會與國家不同層面，通常都處于“優(yōu)先”的地位。但是這個優(yōu)先是跟什么比的，往往語焉不詳。結(jié)合現(xiàn)狀，當(dāng)前（仍）存在一些誤導(dǎo)性的本體論與認(rèn)識論，比如在某些情況下，為了追求極致安全性，需要投入大量資源和資金，導(dǎo)致其他領(lǐng)域的發(fā)展受限；另一方面，將安全視為最高目標(biāo)的趨向也可能導(dǎo)致過度的保護(hù)措施，進(jìn)而影響系統(tǒng)的靈活性和常態(tài)效率。

這些方法論一旦成為社會主流，影響大眾特別是決策者的心理，可能導(dǎo)致高昂的經(jīng)濟(jì)和社會成本，乃至不可承受的代價。最終，這在長期反而會損害保障安全的能力，從而造成穩(wěn)定秩序要求的落空。

電力部門在國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著第十五個五年計(jì)劃（2026-2030）的研究與制定陸續(xù)啟動，電改深化重新獲得動能，保供氛圍中如何處理安全關(guān)切與不確定性因素，變得尤為重要。

我們需要澄清一些關(guān)鍵概念，如波動、風(fēng)險(xiǎn)、不確定性、無知和主觀概率。這些概念幫助我們在實(shí)際操作中精確評估和管理安全需求，從而在電力系統(tǒng)的安全表現(xiàn)與其他優(yōu)先事項(xiàng)之間分配更加合理的關(guān)注、資源與投資。

本文旨在通過對已發(fā)生現(xiàn)象的分析，提出“可持續(xù)安全”（sustainedsecurity）的概念，既保證電力系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，又能在其他維度與方面實(shí)現(xiàn)有效率的進(jìn)展。

同時，以浙江省的“十五五”電力規(guī)劃研究為例，通過模擬與情景比較，我們希望能夠說明如何從規(guī)劃視角，測量、理解與有效管理安全關(guān)切。

安全關(guān)切的合理性

安全，就跟公正一樣，沒有人無時無刻不喜歡、不追求。電力系統(tǒng)業(yè)內(nèi)人士一再強(qiáng)調(diào)：在電力系統(tǒng)中，安全是永恒的主題。安全的目標(biāo)以及收益，正在成為各種投資與運(yùn)行行為合法的充分理由。

基礎(chǔ)設(shè)施提供者——電網(wǎng)公司最新強(qiáng)調(diào)：以堅(jiān)強(qiáng)特高壓和主網(wǎng)架為電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)，加強(qiáng)電力調(diào)控體系建設(shè)，提升電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，以“時時放心不下”的責(zé)任感做好電力保供工作。有了安全的合法性理由，一部分不符合市場規(guī)律的“電力特供”，以及一些其他的待改進(jìn)事項(xiàng)，都處于第二位的從屬因素了。

電源定價機(jī)制方面，發(fā)改委解釋推出煤電機(jī)組容量電價（有定向補(bǔ)貼的嫌疑討論）的理由，會提及：“更好保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)”。

煤電方面，國家能源局解釋了為何（在2020之后）加強(qiáng)煤電機(jī)組建設(shè)力度。核心原因就是保障能源安全。無論是為電力供應(yīng)兜底，還是支撐新能源增量發(fā)展，短期都離不開（擬人化的，不區(qū)分?jǐn)?shù)量/新舊的）煤電。

天然氣發(fā)電方面，行業(yè)精英在2023年底多次表示：為提高能源安全保障能力，四川、廣東、山東等多區(qū)域規(guī)劃增加天然氣發(fā)電規(guī)模，優(yōu)化調(diào)整電源結(jié)構(gòu)。

環(huán)保機(jī)構(gòu)紛紛強(qiáng)調(diào)，加強(qiáng)可再生能源有利于能源安全。一些重量級的學(xué)術(shù)泰斗多次重申：低碳轉(zhuǎn)型和能源安全并行不悖。

抽水蓄能的大規(guī)模建設(shè)被官方認(rèn)為是“保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要調(diào)節(jié)電源，是統(tǒng)籌發(fā)展和安全、保障能源安全、促進(jìn)新能源消納，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段”。雖然已經(jīng)有專家點(diǎn)題：再好的東西也是需要講程度的。

新型儲能利用擴(kuò)大方面，相關(guān)方試圖證明：新型儲能作為支撐新能源發(fā)揮主體電源作用的關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。

水電方面，從業(yè)者認(rèn)為：加快實(shí)施流域水風(fēng)光一體化開發(fā)，具有十分重要的意義。這有利于保障國家能源安全。

這些論斷都具有其獨(dú)特視角與價值。但是，從決策理性的視角來說，僅僅考慮某個選擇在某個時期是否有好處或者優(yōu)點(diǎn)是不充分的。

更重要的因素在于：（1）這個目標(biāo)本身對整體利益的實(shí)現(xiàn)有多大價值，是否值得付出相應(yīng)的成本。這可以稱為“成本-效益檢驗(yàn)”；（2）相比之下，是否有其他更好的選擇可以實(shí)現(xiàn)同樣的目標(biāo)。這可以稱為“成本有效性”的判斷。

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，只有當(dāng)一個選擇在這兩方面都占優(yōu)時，才可以認(rèn)為是理性的。

現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜性在于：一個政策、行動或者變化，其效益以及自身成本，受到市場環(huán)境、政策規(guī)則以及突發(fā)事件等不確定因素的影響。

比如煤價是500元/噸，還是2500元/噸，對于提供一度電的成本是將近5倍的差別。而未來（比如2026—2030年），煤價最終是500還是2500，站在目前的時點(diǎn)上（2024年6月），仍處于隨機(jī)狀態(tài)。只有賭博會“賭一邊，搏一把”，而騙子/瘋子才會認(rèn)為“它已經(jīng)在那里了，只是你們看不透！”。

厘清概念與區(qū)別

波動（variability）是穩(wěn)定的反義詞，指某個變量或指標(biāo)在一定時間內(nèi)上下起伏的變化情況。波動反映了事物發(fā)展過程中的不穩(wěn)定性和非連續(xù)性特征。

波動是一個中性詞，它僅描述變化的客觀情況，但并不表明這種變化是好是壞。平穩(wěn)的小幅波動通常是良性健康的表現(xiàn)，但劇烈的大起大落則意味著風(fēng)險(xiǎn)加大。

正如筆者之前反復(fù)強(qiáng)調(diào)的：波動并不是不確定性。光伏只在出太陽的時候才發(fā)電，因此是隨著日出日落以及有無云團(tuán)而高度波動的，晚上不發(fā)電——這很“確定”，也可以很穩(wěn)?。刻於际沁@個規(guī)律）。它需要有效預(yù)測與提前計(jì)劃予以應(yīng)對。

不確定性（uncertainty）指對事物發(fā)展的前景和結(jié)果缺乏把握、難以準(zhǔn)確預(yù)測的狀態(tài)。它是客觀存在的，是事物多樣性和復(fù)雜性的反映。不確定性廣泛存在于自然界和人類社會的方方面面。不確定性的極端情況就是一無所知“（ignorance），所謂”unknownunknows（學(xué)術(shù)界用radicaluncertainty界定）。

比如光伏出力水平，出現(xiàn)了過去50年從未有過天氣的影響。這種可能性存在，但是并不能預(yù)測。

風(fēng)險(xiǎn)（risk）指事先存在可能導(dǎo)致?lián)p失的不確定因素。典型就是扔硬幣賭大小，屬于理解概率現(xiàn)實(shí)含義的頻率學(xué)派。風(fēng)險(xiǎn)意味著結(jié)果具有超出一種可能的不確定性。風(fēng)險(xiǎn)的存在會對目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生負(fù)面影響。比如光伏出力水平，基于過去50年的天氣情況，顯示24小時后可能性在【0.1，0.9】之間。

主觀概率（subjectiveprobability）指根據(jù)個人的知識、經(jīng)驗(yàn)、信念等對不確定事件發(fā)生可能性所做出的概率判斷。屬于理解概率的主觀學(xué)派。不同于客觀的統(tǒng)計(jì)概率，主觀概率因人而異，帶有一定主觀性。在現(xiàn)實(shí)生活和商業(yè)決策中，主觀概率發(fā)揮著重要作用。很多時候我們無法獲得充分的客觀數(shù)據(jù)，只能依據(jù)對形式的主觀判斷，運(yùn)用主觀概率做出決策。

然而，主觀概率易受到認(rèn)知偏差、情緒波動等因素干擾。從“可負(fù)責(zé)”的視角，因?yàn)橹饔^概率設(shè)定的錯誤/損失如果由當(dāng)事人承擔(dān)，這對于整個社會并不構(gòu)成問題。

經(jīng)典概率下的決策理論（線性期望）在處理小概率、高影響事件時存在不足。因?yàn)樗跍y量（measure）極小事件上缺乏敏感性。這會導(dǎo)致一些反直覺的結(jié)果。例如為了賺取微薄利益——比如1分錢——人們甚至冒生命危險(xiǎn)，比如愿意承擔(dān)被隕石擊中的極小風(fēng)險(xiǎn)，只要這個風(fēng)險(xiǎn)足夠小。

在本文中，我們設(shè)定不確定性的范圍，并假設(shè)沒有發(fā)生黑天鵝。這里，黑天鵝意味著一種前所未有、超出歷史范圍的程度或水平。拿破侖曾經(jīng)說過：防患于未然的煎熬高過可以避免的危險(xiǎn)，有時還不如聽天由命。

統(tǒng)計(jì)科學(xué)方法的有限性，基于歸納的知識創(chuàng)造范式，以及不可知事件的無法測量特點(diǎn)，都決定了我們必須把未來某些可能性/某部分結(jié)局交給運(yùn)氣。在此之前，我們從宿命機(jī)制、概率范式做好自己的充分努力。這正應(yīng)了我國的某些古話：天時地利人和；謀事在人，成事在天。

而在浙江案例的模擬中，不確定性的范圍源自歷史上出現(xiàn)過的所有情況——比如2022年我國沿海煤炭價格曾經(jīng)一度出現(xiàn)2500元/噸的天價。

確定性VS隨機(jī)性規(guī)劃

按照我國國民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃運(yùn)行的時間節(jié)點(diǎn)，目前正是一個進(jìn)行十五五（2026-2030）規(guī)劃設(shè)計(jì)前期研討的階段。按照總體系統(tǒng)最優(yōu)的基本價值觀，進(jìn)行電力系統(tǒng)的規(guī)劃，廣泛涉及電網(wǎng)以及電源的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、布局與投資的規(guī)劃研究，具有部門管理、集體意志形成、利益相關(guān)方協(xié)調(diào)等多方面的價值。

然而，電力系統(tǒng)規(guī)劃面臨諸多不確定性因素的影響，這些因素可能會顯著改變規(guī)劃結(jié)果。比如：

●電力需求/最大負(fù)荷。受宏觀經(jīng)濟(jì)、技術(shù)進(jìn)步、電氣化進(jìn)展、天氣等因素的驅(qū)動，需求可能保持繼續(xù)增長與大幅波動。尤其是最大負(fù)荷的變動尤其具有變數(shù)，受眾多經(jīng)濟(jì)、社會與技術(shù)因素的驅(qū)動。

●技術(shù)表現(xiàn)與進(jìn)步。新技術(shù)如風(fēng)電光伏、儲能、需求側(cè)響應(yīng)、分布式能源等的技術(shù)經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)存在不確定性，會影響電源結(jié)構(gòu)中的最優(yōu)技術(shù)選擇。

●化石能源價格。我國的電力系統(tǒng)仍是以化石能源發(fā)電為主的，所以化石能源價格波動是影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的最重要方面。

●關(guān)注區(qū)域外的外來電數(shù)量與價格。外來電的數(shù)量與價格通常都不存在時間/空間一致性安排，因此在實(shí)際運(yùn)行層面，到底發(fā)揮何種作用存在較大不確定性。

●可再生能源出力波動與單調(diào)變化。風(fēng)光出力受天氣影響。如果天氣預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確，那么對風(fēng)光出力的估計(jì)就不可能準(zhǔn)確。同時，氣候系統(tǒng)可能存在某種長期單調(diào)趨勢，比如目前出現(xiàn)的水電出力下降的趨勢性現(xiàn)象。

●其他。比如建設(shè)周期的不確定性，以及運(yùn)行中的設(shè)備故障等。

如何考慮這些因素，在方法論上存在兩種優(yōu)化規(guī)劃范式。

首先是確定性規(guī)劃。這意味著所有參數(shù)都是已知且固定的，比如基于統(tǒng)計(jì)的平均值，基于抽樣的典型值等。目標(biāo)是在給定約束條件下，找到一組決策變量的值，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最大或最小。由于不存在不確定性，因此最優(yōu)解是唯一的，稱為確定性最優(yōu)解。

另一個方法是隨機(jī)性規(guī)劃。即部分或全部參數(shù)被認(rèn)為是隨機(jī)變量，其概率分布是已知的。目標(biāo)是在隨機(jī)參數(shù)的不同（不同世界）實(shí)現(xiàn)下，找到一組決策變量的值，使目標(biāo)函數(shù)期望值（概率*不同世界狀態(tài)）達(dá)到最大或最小。

理論上，對于風(fēng)光出力的不確定性，確定性規(guī)劃+足夠的備用，可以等價于隨機(jī)性規(guī)劃的結(jié)果。出于數(shù)據(jù)可得性與不確定性程度的考慮，以下案例暫只考慮煤炭價格不確定性帶給系統(tǒng)最優(yōu)結(jié)構(gòu)與最優(yōu)運(yùn)行的影響。

浙江案例模擬

我們采用幾種“情景”模擬2030年的優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)。這些情景同樣滿足系統(tǒng)充足性與安全關(guān)切的約束，但反映了對未來如何發(fā)展的不同理解。通過將這些情景互相比較，以及與2023年的實(shí)際情況進(jìn)行比較，我們可以得出政策和行動含義。

一個基準(zhǔn)信息是，2023年前后，浙江系統(tǒng)面臨較大充足性資源不足的壓力（2023-Operation）。

2022年財(cái)新報(bào)道，全國統(tǒng)一電力市場在當(dāng)年首次推出了省間電力現(xiàn)貨交易，交易最高限價10元/度。據(jù)財(cái)新了解，浙江為了在省間交易市場搶電量，經(jīng)常需要報(bào)高價，常以每度5元、7元甚至頂格10元的價格來買電。2022年7-8月，國網(wǎng)浙江電力公司從福建、山西等地買了不少高價電量。即便如此，浙江電力供應(yīng)仍無法滿足需求，因此部分工商業(yè)用戶在7-8月還實(shí)施了有序用電。

上市公司浙能電力公開的年度報(bào)告披露，2022年，在迎峰度夏期間（62天），共有26天的最高用電負(fù)荷破億千瓦，燃煤機(jī)組平均負(fù)荷率為87.4%，日最高負(fù)荷率接近93%。

事后來看，即使在極端高負(fù)荷的情況下，電網(wǎng)仍會保有至少7%的“向上”熱備用空間。此時這些機(jī)組不再增加出力，而系統(tǒng)運(yùn)營者去采購短期內(nèi)價格極高的外來電，如部分非正式信源顯示的10元/千瓦時。

面臨高峰負(fù)荷到底是多少的事先不確定性，保有7%的余量是否過于保守，是個需要細(xì)致討論的問題。全年來看，全部本地發(fā)電量中，煤電發(fā)電比重仍在60%；考慮外來電，總用電量中，1/3煤電，1/3外來電（這已經(jīng)超過了美國加州進(jìn)口電力的程度），1/3核電+可再生。

從本地與外來電資源來看，浙江的本地可控裝機(jī)已經(jīng)低于最大負(fù)荷，這意味著固有的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橥鈦淼娘L(fēng)險(xiǎn)總是高于本地，這是物理特性決定的。浙江的發(fā)電資源充足性正面臨挑戰(zhàn)，新增本地電源是保證電力系統(tǒng)安全的基本舉措。

如果基于2023年的煤炭價格（1000元/噸標(biāo)煤），假設(shè)未來世界是高度穩(wěn)定的，保持在這一水平。那么浙江在2030年的電力系統(tǒng)呈現(xiàn)“三足鼎立”情景，1/3煤電、1/3風(fēng)光、1/3其他，無儲能的角色。

如果基于煤炭未來價格總體上漲的預(yù)期（期望值1400元/噸，有不對稱的概率下降與上升，最低500元，最高2500元）進(jìn)行確定性規(guī)劃優(yōu)化。結(jié)果顯示：系統(tǒng)的容量擴(kuò)張以風(fēng)光為主，新建煤電主要替代退役到期的舊煤電，總量有所下降。相比穩(wěn)定世界，光伏的裝機(jī)進(jìn)一步增加，對沖煤炭價格平均意義上“上漲”的風(fēng)險(xiǎn)。

最后是不確定性的未來?；诓煌禾績r格水平的世界，進(jìn)行隨機(jī)優(yōu)化。系統(tǒng)呈現(xiàn)高度多元化的結(jié)構(gòu)，高效煤電進(jìn)一步增加，而天然氣機(jī)組也有明顯增加，對沖煤炭價格大幅上升的風(fēng)險(xiǎn)，并與風(fēng)光形成高度互補(bǔ)關(guān)系；陸上風(fēng)電與光伏都接近其地理面積約束下的最大值，為電力系統(tǒng)提供最廉價的電源選擇。

在氣候異常越來越頻繁的今天，我們也要考慮風(fēng)光由于氣候變化出力大幅下降的極端情景。結(jié)果顯示：煤電裝機(jī)進(jìn)一步擴(kuò)張到接近70GW，趨近目前江蘇的水平。而風(fēng)光裝機(jī)停滯不前，維持在目前水平。這樣的電力系統(tǒng)，面臨天氣變化是韌性很強(qiáng)的，雖然面對煤價波動是脆弱的。

具體的情景結(jié)果及其比較，限于篇幅，我們不在此做更詳細(xì)的論述?；蛟S以后可以再單獨(dú)討論。但是總體上，結(jié)果對應(yīng)出的是成本最小化的電力系統(tǒng)。

一個非常明確的結(jié)果是：系統(tǒng)的最優(yōu)電源結(jié)構(gòu)，對煤炭價格水平非常敏感。它的影響甚至超過其他不確定性因素。

總結(jié)

我們生活在一個日益失去確定性的世界與社會環(huán)境中。

從經(jīng)典概率論的視角來看，一個充滿不確定性的世界，相比確定性的世界，無疑存在風(fēng)險(xiǎn)溢價。我們需要為各種可能出現(xiàn)的情況（比如肥尾風(fēng)險(xiǎn)）做好準(zhǔn)備，在不同的平行世界中保持穩(wěn)健。從主觀概率與絕對規(guī)避某些風(fēng)險(xiǎn)的視角出發(fā)，我們需要立足于資源有限的現(xiàn)實(shí)，將可以計(jì)算的部分解析化、理性化，而將無法測量、感知、知曉的部分交給天；從金融市場成功參與者、每天讀書6小時的暢銷書作家Taleb的黑天鵝理論來看，我們需要培養(yǎng)反脆弱（anti-fragile）的能力，并且主動承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，建立自身在這個游戲中的生存哲學(xué)。

電力系統(tǒng)的安全關(guān)切，絕大部分可以通過“充足備用”予以解決。充足而不過度，這一程度非常重要，也非常困難。這個問題上，結(jié)合裝機(jī)容量已經(jīng)大幅過剩的確切現(xiàn)狀，決策者更加需要的是克制。

我們需要的，不是無法操作、無法想象、無法彼此負(fù)責(zé)的底線思維，而是常態(tài)－應(yīng)急狀態(tài)兩分法。最近出臺的《能源法》對此有著非?？少F的理解——正式確定了“應(yīng)急狀態(tài)”的具體操作與政府分工方式。

我國電力系統(tǒng)存在的最大問題，不在于忽略不確定性；而是當(dāng)不確定性變得確定的時候，不根據(jù)新的經(jīng)濟(jì)理性更新決策，而受之前“穩(wěn)定”（非穩(wěn)?。┘s束的束縛。比如：運(yùn)行只（應(yīng)）考慮運(yùn)行成本；當(dāng)煤價下降的時候，（應(yīng)）多用煤，反之煤價上升的時候，（應(yīng)）多用天然氣。

由此來看，我們需要追求“可持續(xù)安全”。安全從來不是不計(jì)代價需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，通常需要程度上的精確考量。更有價值與意義討論的問題不是“如何最大程度保證安全，甚至萬無一失”，而是“如何在不削弱安全表現(xiàn)的情況下，在其他維度取得進(jìn)展”。

浙江案例顯示：發(fā)展未來電力系統(tǒng)存在多種路徑選擇，但是一個足夠多元化的電力系統(tǒng)大體在安全上是更合適的。在缺乏明確碳約束與碳成本體現(xiàn)的情況下，面臨各種需求與供給側(cè)的不確定性風(fēng)險(xiǎn)，隨機(jī)規(guī)劃方法論給出的多元化電源方案是同時穩(wěn)健與具有韌性的。

當(dāng)下，燃料價格的波動風(fēng)險(xiǎn)，跟天氣預(yù)測不準(zhǔn)帶來的可再生出力不確定性，在我國區(qū)分必要性不大。在政府對燃料價格波動的容忍度非常之低的情況下，燃料價格變化就意味著占主體的化石燃料機(jī)組的出力激勵不足，從而出力水平相比其最大能力而打折扣。這在數(shù)量上類似“小風(fēng)、無光”情況下風(fēng)電、光伏大幅低于其額定功率的常態(tài)情況。希望以上內(nèi)容引發(fā)更多的公共討論。

文/張樹偉 殷光治

作者供職于卓爾德（北京）中心