2026电力现货市场改革、可再生能源消纳与火电调峰转型：来自机组层面的证据研究报告

电力现货市场改革、可再生能源消纳与火电调峰转型：来自机组层面的证据 张弛 王敏 杨宇彤 张文德 余淼杰 摘要：在“双碳”目标和新能源发电占比不断提升的背景下，如何通过电力现货市场机制解决新能源电力波动性问题，并支撑更多新能源消纳，已成为关键挑战。然而，关于电力现货市场对新能源消纳与发电结构调整的微观机制，当前缺乏直接的经验证据。本文利用山西省于2021 年 4 月 1 日启动并持续运行的电力现货市场作为准自然实验，基于机组—日度高频数据，采用非参数与参数化事件研究方法识别改革对不同类型发电机组运行的动态影响。研究发现：现货市场启动后，风电与光伏发电量显著上升，且在风光资源条件较好时增幅更为明显；火电机组发电量持续下降，同时启停频次显著增加，表明其由基荷供给逐步转向系统调峰角色。进一步的异质性分析显示，中型及新建火电机组发电量受负面冲击最大，大型机组凭借较低边际成本维持基荷运行，小型与老旧机组凭借更高灵活性和更低的有效边际成本承担主要调节和调峰功能。本文从机组微观行为层面揭示了电力现货市场通过“新能源优先出清—火电调峰转型”推动能源结构优化的作用机制，为全国深化电力市场化改革提供了重要实证依据。 关键词：电力现货市场；能源结构转型；新能源消纳；事件研究；碳达峰碳中和* 电力现货市场改革、可再生能源消纳与火电调峰转型： 来自机组层面的证据* 张弛王敏杨宇彤张文德余淼杰 摘要：在“双碳”目标和新能源发电占比不断提升的背景下，如何通过电力现货市场机制解决新能源电力波动性问题，并支撑更多新能源消纳，已成为关键挑战。然而，关于电力现货市场对新能源消纳与发电结构调整的微观机制，当前缺乏直接的经验证据。本文利用山西省于2021年4月1日启动并持续运行的电力现货市场作为准自然实验，基于机组—日度高频数据，采用非参数与参数化事件研究方法识别改革对不同类型发电机组运行的动态影响。研究发现：现货市场启动后，风电与光伏发电量显著上升，且在风光资源条件较好时增幅更为明显；火电机组发电量持续下降，同时启停频次显著增加，表明其由基荷供给逐步转向系统调峰角色。进一步的异质性分析显示，中型及新建火电机组发电量受负面冲击最大，大型机组凭借较低边际成本维持基荷运行，小型与老旧机组凭借更高灵活性和更低的有效边际成本承担主要调节和调峰功能。本文从机组微观行为层面揭示了电力现货市场通过“新能源优先出清—火电调峰转型”推动能源结构优化的作用机制，为全国深化电力市场化改革提供了重要实证依据。 关键词：电力现货市场；能源结构转型；新能源消纳；事件研究；碳达峰碳中和 一、引言 在气候变化问题日益严峻背景下①，中国政府在2020年宣布“碳达峰、碳中和”（以下简称“双碳”）目标，并在2025年9月进一步宣布新一轮国家自主贡献目标：到2035年，全经济范围温室气体净排放量比峰值下降7%-10%，非化石能源消费占比达到30%以上，风电和太阳能发电总装机容量达到2020年的6倍以上、力争达到36亿千瓦。实现上述目标，能源结构的低碳转型是关键路径，其核心在于在电力部门形成清洁电力对火电的规模化替代，并同步推进终端用能电气化。而大幅提升风电和光伏发电占比、实现其对火电的规模替代是实现上述目标的必由之路②。但风电和光伏发电天然带有间歇性和出力不确定性，从而对电力系统“实时平衡”的基本要求提出挑战。在现有技术条件下，高比例可再生能源接入主要依赖电网调度与系统灵活性资源，通过调整火电机组出力与启停行为，为风光波动提供调节支撑，从而实现新能源的有效消纳。 但在我国传统电力计划体制下，电力平衡主要以省为单位，发电计划在相当程度上以机组容量等指标为基础进行分配，机组运行遵循计划指令而非市场价格信号。尽管政策层面长期强调可再生能源电力的全额保障性收购，但在调度激励不足和风光装机快速扩张的双重作用下，“弃风、弃光”问题曾在2015—2017年间突显（北京大学国家发展研究院能源安全与国家发展研究中心等，2018；Auffhammeretal.，2021）。随着以风电和光伏为代表的间歇性电源占比持续提升，电力系统正由以可调节化石能源为主导的供给结构，转向由边际成本接近于零且出力高度不确定的间歇性电源所主导的新型结构。这一结构性变化不仅重塑了电力生产的技术约束，也对传统依赖行政计划配置发电权的调度机制提出了根本挑战：当供给具有显著波动性且不同电源边际成本高度异质时，如何通过市场价格机制实现有效资源配置与系统灵活性供给结构，成为能源转型进程中的核心经济学问题。 围绕这一转型约束，2015年我国新一轮电力体制改革明确提出“逐步建立以中长期交易规避风险，以现货市场发现价格，交易品种齐全、功能完善的电力市场”③。此轮改革的核心在于构建有效竞争的市场体系，使电力价格更充分地反映供需与系统约束，并为 机组灵活运行提供激励。在此政策框架下，国家发展改革委于2017年确定南方（以广东起步）、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃等8个地区作为第一批电力现货市场建设试点，中国电力现货市场建设进入加速发展阶段。其中，山西于2021年4月1日启动电力现货市场不间断运行，成为我国最早实现不间断运行、且连续运行时间最长的省级电力现货市场。截至2025年6月，山西、广东、山东、甘肃、蒙西、湖北等6个省级现货市场已转入正式运行。这些试点地区结合自身实际，在市场模式、价格机制、交易规则等方面进行了差异化探索，为全国统一电力市场建设积累了制度经验。 电力现货市场改革的本质，在于以实时价格信号替代行政分配规则，使电力系统能够在随机供给冲击下按照边际成本进行动态出清。从理论上看，这一制度安排应当带来两方面的资源重配效应：其一，边际成本较低的新能源机组将在价格机制下获得更高的出清概率，从而促进可再生能源消纳；其二，具备调节能力的火电机组将通过出力调整与启停决策内生提供系统灵活性，实现对新能源波动性的市场化响应。由此，电力系统有望从“火电基荷—新能源补充”的传统格局，转向“新能源优先—火电灵活调节”的新型运行模式。然而，对于市场机制如何在机组层面内生改变发电行为与灵活性供给结构，现有研究多依赖省级或系统层面的宏观统计数据，或基于电力系统模拟方法进行反事实推演，尚缺乏直接的微观经验证据。本文利用山西省电力现货市场于2021年4月1日启动不间断运行这一准自然实验，基于参与现货交易的547台发电机组日度高频面板数据，采用事件研究框架识别现货市场改革对不同类型机组发电行为的动态影响。 本文结论如下。首先，基准回归结果表明，现货市场启动后，风电和光伏机组发电量呈现持续显著的正向增长，而火电机组发电量则逐步下降，且这一分化趋势在政策实施后第4至第6周趋于稳定并显著。上述结论在扩展时间窗口（±8周）、剔除过渡期扰动的甜甜圈设定、加入政策前二次时间趋势、控制统调负荷，以及基于100次随机时点安慰剂分布的随机推断检验等多项稳健性设定下均保持成立。 其次，机制检验从三个层面进一步揭示了现货市场驱动能源结构转型的内在逻辑。第一，新能源资源禀赋条件与现货市场机制的交互结果显示：在风速较高或光照时长较长的时段，现货市场对新能源发电量的促进作用更为显著，尤其对出力不确定性更强的风电更为突出，印证了市场化出清机制在可发时段有效放大新能源出力优势的传导路径。第二，对火电机组运行行为的多维分析表明，现货市场通过缩减火电机组的发电量、降低发电概 率和提高日均启停频次推动实现调峰功能，体现出火电由稳定基荷供给向系统灵活调节角色的系统性转型。第三，基于装机容量与机组年龄的异质性分析表明现货市场推动了火电行业内部的结构性重组。装机容量在300-600MW区间的中型机组受到的负向冲击最大，政策后平均发电量约下降34%；大型机组（≥600MW）凭借较低边际成本维持基荷运行，发电量总体未显著变化；小型机组（<300MW）日均启停频次提升约8倍，体现出更强的调峰参与特征。在机组年龄维度，新机组（投产不足15年）在现货市场启动后面临发电量显著收缩，政策后平均下降约27%。而老旧机组（投产15年及以上）发电量总体稳定，但启停频次显著提高，表明老机组在摊薄资本成本后具备更低的有效边际成本，在现货竞争中承担了更多调峰职能。总体而言，电力系统正由传统火电基荷、新能源补充格局，向新能源优先出清、火电灵活调节的市场化运行模式加速转型，电力现货市场通过边际成本竞争机制在微观机组层面实现了发电资源的有效配置。 本文贡献主要体现在三个方面。首先，区别于依赖宏观统计或模拟分析的既有研究，本文基于机组层高频微观数据识别电力现货市场对新能源消纳与火电运行行为的因果影响，为理解电力市场化改革的微观基础提供直接证据。其次，在机制识别上，本文从资源禀赋交互、运行行为调整及机组异质性三个维度系统揭示了现货市场通过边际成本竞争重塑发电结构与火电调峰功能的微观路径，丰富了电力市场设计与新能源整合的经济学证据。最后，在政策含义上，研究结果表明现货市场在提升系统运行效率与促进新能源消纳方面具有显著作用，但同时也可能对新建火电投资形成短期财务压力，因而需要与容量补偿等长期投资激励机制相配套，以兼顾效率提升与供给安全。 本文余章节安排如下：第二节对相关文献进行梳理；第三节说明山西省电力现货市场建设背景；第四节说明数据来源与研究设计；第五节报告基准回归结果、稳健性检验和一系列机制检验结果；第六节总结。 二、文献综述 与本文研究最相关的文献主要是以下两支：电力市场化改革，以及电力市场化改革对可再生能源电力消纳的影响。 （1）电力市场化改革。从国际经验来看，电力行业长期被视为自然垄断并接受成本加成式监管，但在需求波动、燃料价格冲击与技术进步背景下，传统体制往往伴随价格信 号扭曲与调度低效（Joskow & Schmalensee，1986；Hunt，2002；Joskow，2008）。自20世纪80年代以来，英国、智利、北欧以及美国部分州陆续推进发输配售环节的分拆、引入竞争性批发市场并建立独立系统运营机构，相关研究围绕改革是否降低成本并改善福利展开系统评估（Borenstein，2005；Newbery & Pollitt，1997；Newbery，2000；Newbery，2002；Joskow，2008）。在机组效率与成本层面，Fabrizio et al.（2007）利用美国监管重组的自然实验发现市场化改革改善了发电效率；Mansur&White（2008）发现美国PJM市场从双边交易转向集中式拍卖后，市场效率和总福利均大幅提升；Cicala（2022）进一步表明市场化调度与跨区协调能够显著降低发电成本并提升跨区域交易收益。与此同时，市场化并不必然意味着充分竞争：围绕加州危机的研究指出，有限输电能力与市场势力会造成显著的配置无效率与价格扭曲（Borenstein et al., 2002；Borenstein，2002），而纵向安排与长期合约能够在一定程度上抑制现货市场的市场势力（Bushnell et al.，2008；Mansur，2008）。Borenstein & Holland（2005）强调零售端价格刚性会削弱批发市场的效率并影响投资激励。进一步地，Ryan（2021）利用印度电力市场的投标数据与结构模型表明输电扩容可显著提高市场盈余；Hausman（2025）则从政治经济学角度研究美国中西部市场，揭示了市场整合带来的福利改进伴随显著的企业利润再分配，从而可能引发改革阻力。 与欧美相对成熟的批发市场不同，中国电力体制改革在计划调度、交叉补贴与省间壁垒等制度约束下渐进推进。既有研究一方面讨论改革对价格形成、资源配置与福利分配的总体影响。在宏观层面，郑新业等（2022）系统梳理了中国深化电力体制改革的整体进展与成效，为理解市场化建设的方向与面临的挑战提供了全局视角。在具体机制与微观影响层面，冯永晟（2014）从纵向结构配置效率出发强调竞争与监管的权衡。俞秀梅和王敏（2020）基于居民阶梯电价改革的微观证据表明价格信号能够引导用电行为调整。围绕广东等电力市场化改革试点的研究进一