机制控制论小课堂-4|电力市场改革/再设计、广义控制与机制控制论的提出

【机制控制论小课堂-4】

【本讲说明】本文是机制控制论小课堂系列的第四篇。前三讲已分别介绍了框架的基本结构（NTSM系统与四个核心模块）和哲学根基（第一性原理、系统观、次优理论、反直觉现象、实践论）。本篇回到机制控制论提出的初衷，从电力市场改革/再设计的必要性开始，讨论广义控制的概念，及建立一套系统的理论——机制控制论的必要性。在接下来的几篇里，我们将分别对NTSM系统、根因诊断、分阶段控制、工具箱等进行介绍。

电力市场改革/再设计、广义控制与机制控制论的提出

荆朝霞

（华南理工大学电力学院）

【摘要】机制控制论是一套面向复杂系统治理的通用方法论框架。本文回到机制控制论提出的初衷，系统阐述框架提出的现实背景与理论动机。首先从能源安全与电力市场改革的现实挑战出发，分析现有理论方法的不适应性；然后引入“广义控制”概念，说明在分散决策环境下如何通过对机制的设计与调控间接实现对技术系统的控制；最后梳理多学科研究的空白，提出机制控制论的基本定位。本文旨在为后续概念体系与诊断工具的介绍奠定基础。

【关键词】 机制控制论；能源治理；电力市场改革；广义控制；中观机制

Electricity Market Reform/Redesign, Generalized Control, and the Proposal of Mechanism Cybernetics

Zhaoxia Jing

（School of Electric Power Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, China）

English Abstract： Mechanism Cybernetics is a methodological framework for governing complex systems. This lecture returns to the original motivation of Mechanism Cybernetics and systematically presents its real-world background and theoretical drivers. It begins with the challenges of energy security and electricity market reform, highlighting the inadequacy of existing theories and design paradigms for new power systems. It then introduces the concept of “generalized control”, which refers to guiding the behavior of social actors through the design and adjustment of mechanisms (policies, rules, agreements) in a decentralized decision-making environment, thereby indirectly controlling physical/technical systems. Finally, it identifies the gaps across multiple disciplines and outlines the positioning of Mechanism Cybernetics. This lecture lays the foundation for subsequent lectures on conceptual systems and diagnostic tools.

Keywords: Mechanism Cybernetics; energy governance; electricity market reform; generalized control; meso‑mechanisms

核心观点

能源安全与电力市场改革：新能源高比例接入、极端气候频发、地缘冲突加剧，使能源安全再次成为国家治理核心议题。电力市场改革（或再设计）被寄予厚望，但现行理论与设计范式严重不适应新型电力系统的需求。
临时干预的“正反馈陷阱”：打补丁式的价格管制、补贴、收益回收等临时措施，短期内看似有效，长期却可能扭曲信号、放大扰动，形成“好心办坏事”的恶性循环。
广义控制：在分散决策的市场环境下，通过对各类机制（政策、规则、协议）的设计与调整，间接引导社会主体行为，进而实现对物理/技术系统的控制。这是从“集中优化直接控制”到“分散决策间接控制”的根本跃迁。
多学科理论缺口：经典经济学、机制设计理论、传统控制论、复杂系统理论等均未能系统解答“产品如何定义”“机制如何设计”“中观机制如何控制”等构造性问题，亟需跨学科的方法论整合。
机制控制论的定位：以中观治理问题为对象，以信号失灵为中心，从组织、产品、交易、规则、调控五个维度诊断困境根源，并形成从诊断到干预的工程化方法。该框架源于电力市场，但可推广至交通、平台经济、碳市场等复杂系统治理场景。

引言

电力市场中，负电价频发、独立售电公司大面积亏损、储能盈利困难、新能源投资风险加剧……这些现象看似各不相同，背后却有一个共同症结：市场信号失真。当价格不能反映真实的稀缺性和价值时，分散的市场主体就无法做出正确决策，资源必然错配，效率必然损失。

更令人困扰的是，面对这些问题，我们习惯于采取临时性、局部性的“打补丁”措施——价格管制、补贴、收益回收、强制交易比例等。这些措施短期内可能缓解症状，但长期看，它们常常扭曲信号、放大扰动，陷入“监管—新策略—再监管”的恶性循环。为什么“好心”总会“办坏事”？为什么有些问题越解决越复杂？

因为缺乏一套能够系统诊断机制失灵、设计有效干预的方法论。传统的经济学、控制论、机制设计理论各自提供了碎片化的工具，但面对电力市场这种涉及自然、技术、社会、经济深度耦合，产品种类多、主体类型多、社会影响大的领域，它们要么假设条件不成立，要么回避了“产品应该是什么”“机制如何整体设计”等前置问题。我们需要一个跨学科、可操作的工程化框架。

我们提出机制控制论（Mechanism Cybernetics），从“信号失败”的四种基本类型（缺失、偏离、耦合、特征不匹配）入手，建立穿透现象、分析根因、设计干预、引导演化的系统方法论。该框架源于笔者二十余年电力市场研究的实践积累，但其思想可推广至交通、碳市场、平台经济等复杂系统治理领域。

前面几篇小课堂文章已对机制控制论的总体框架与哲学支柱进行了初步介绍。本篇回到机制控制论提出的初衷，系统阐述框架的现实背景与理论动机。

首先，从能源安全出发，结合我国电力市场改革历程与当前挑战，讨论电力市场改革对理论创新的需求。接着，从问题根因的追溯、现有理论的适应性不足、能源治理的复杂性三个角度，进一步论证建立新理论与新方法的紧迫性。

在此基础上，引出“广义控制”的核心概念——即在分散决策的市场环境下，通过对机制（政策、规则、协议等）的设计与调整，间接引导社会主体行为，进而实现对物理/技术系统的控制。这一认识将电力市场设计问题纳入更一般的复杂系统治理范畴。

随后，简要点出现有经济学、控制论、复杂系统理论等在多学科割裂、理论与实践断层等方面的缺口。最后，提出机制控制论的总体定位：以中观治理问题为对象，以信号失灵为中心，从组织、产品、交易、规则、调控五个维度诊断困境根源，并形成从诊断到干预的工程化方法。

本篇作为系列第四讲，重点阐述现实需求与广义控制，为后续文章进一步在概念体系、诊断工具及设计路径的展开奠定基础。

1 电力市场改革/再改革及基础理论创新的需求

1.1 能源安全与电力机制体制改革

随着能源系统自身结构和特性的变化（高比例新能源、电力电子化、交直流混联等），以及极端气候频发、环境压力不断加大、国际关系日趋复杂等外部环境的变化，能源安全问题再次成为国家治理的核心议题之一。

注：能源安全在国际上一直是核心议题，但不同时期受关注程度不同。1970年代石油危机、2000年代油价飙升时是焦点；后来随着页岩气、可再生能源发展，关注度一度下降；近年极端气候、地缘冲突（如俄乌战争、中东局势）又将其推回前台。

作为能源系统核心行业的电力行业，其体制机制改革引起了广泛关注。其中的核心环节——电力市场改革或再设计，被认为是实现能源公平转型、保障新型电力系统安全、可靠、可负担的重要手段。

注：对于电力行业改革，术语使用存在多种表述，这里简要辨析。

电力行业改革通常包含两大层面：体制改革与市场机制建设。体制改革主要指行业组织结构、垄断环节分离、管理体制调整等“体制基础”方面的变革；市场机制建设则聚焦于交易产品、交易市场、交易规则等市场交易相关机制的设计与实施。常见的说法包括：

电力体制改革（广义上可涵盖两大层面，狭义上仅指体制基础改革）；
电力市场化改革（强调从计划体制向市场体制的整体转型过程）；
电力市场改革（通常侧重市场机制建设，但在不少语境下也泛化用于指代包括体制改革在内的整体改革进程）。

本文后文将根据具体语境使用不同术语，大多数情况下，“电力市场改革”取其广义用法，泛指包括体制改革和市场机制建设在内的所有相关改革。

电力市场的再设计主要是针对已经建立了较为成熟的电力市场的国家或地区，如英国、澳大利亚、美国。当前的电力市场和政策设计被认为无法满足支持能源系统高效和公正转型的需要，亟需对一些基础问题，如公共政策、市场模式、产品设计等进行基础性创新——重新设计或再设计。

1.2 中国电力市场改革历程与挑战

中国的电力体制改革起步于上世纪90年代，实现了政企分开、厂网分开，形成了以国家电网和南方电网两大电网公司以及以华能、大唐和国家能源集团等为代表的一批独立发电企业。2015年开启了新一轮电力体制改革，采用了一种特殊的改革路径：从建立独立售电公司、开展以月度电量为标的的省级中长期交易起步，逐渐推进现货市场建设、区域市场和全国统一电力市场建设。

中国新一轮电改成效显著：截至2025年底，现货市场覆盖全国绝大多数省份，新能源上网电量全面入市交易，全国统一电力市场体系初步建成。

但是，随着改革进入深水区，以及新型电力系统建设的推进，电力市场需要解决的问题也越来越复杂，通过体制机制创新来破解能源发展中难点、堵点问题的需求也更加迫切：

随着新能源发电占比逐渐升高，电力系统现有调节能力已经几乎用尽，调节能力已达临界状态。在新能源比例进一步提高、电力市场不断推进的环境下，如何确保电力系统的安全运行成为迫切需要解决的问题。
储能、虚拟电厂、需求响应等新型主体是未来电力系统提供灵活、廉价调节能力的重要、有发展潜力的资源，但当前由于电能量价格形成机制、辅助服务设计不够健全等原因，其发展更多依赖政策支持，仍缺乏完全通过市场获得充分价值、促进可持续发展的机制。
电力市场中，供给过剩（伴随负电价或地板价）与供给紧缺（伴随高电价）在年度、日内等不同时间尺度上频繁交替出现。作为传统电力市场基础理论的边际成本定价机制，在新型电力系统下是否仍然适用和有效，受到广泛质疑。
电力市场中市场操纵及不当市场行为频频出现，如发电及发售一体企业操纵市场价格、售电公司通过策略性报价在多市场交易中获取高额利润，市场监管难度不断加大。
新能源未来一段时间仍需快速高质量发展，但当前市场环境无法为投资者提供可预期的、稳定的收入；独立售电企业是电力市场活力的重要源泉，然而面临收入来源单一、受到较严格管制、风险管理工具缺失的问题。

1.3 解决问题需要找到造成问题的根源

加强电力市场建设，加强各种机制体制的协调，已经成为共识。但问题是：造成这一系列问题的根本原因是什么？如何加强市场建设？如何解决中长期和现货、批发和零售、省内和省间、能量和容量等各种市场不协调的问题？对改革和市场建设中出现的一些热点问题，我们经常采用能快速解决问题的临时性、局部性、修补性方法，如增加补贴机制、增加价格管制、增加收益回收机制、增加交易限制等。这些临时性干预形成的机制大多起到的是打补丁、“头痛医头、脚痛医脚”的效果，短期看可能解决了问题，但长期看可能让问题越来越突出，越来越严重。

我们需要透过现象看本质，找到问题的根源，然后从根源着手寻找能长期解决问题的方案，寻找能与长期最优方案协调的短期、临时性方案。

1.4 电力市场相关理论方法面临的挑战

当前支撑电力市场相关理论和方法面临两方面的挑战：一是设计范式的不适应（这里所说的“设计范式”，是指从电力系统基本功能的职责划分、风险分配、基础产品定义等角度构建的不同市场框架，如PJM的集中式市场与英国的分散式市场）；二是与能源相关政策的深度耦合。

一方面，包括中国在内的大多数国家和地区的电力市场设计范式，仍基于几十年前以火电等传统电源为主的电力系统，不适应当前风光高比例的情况。那时，大部分电源被视为可预测、可调控的对象，系统基本控制方式是“源随荷动”。市场设计方面普遍有以下特征：市场设计普遍以分时电能量为基础产品，辅助服务简单分摊，部分服务义务化。随着风光等新能源比例逐渐增大，辅助服务设计不标准、不完全，电能量价格波动大等问题越来越突出。

另一方面，随着能源系统治理与环境治理、国家安全等问题深度耦合，传统的电力市场设计方法——将电力系统、电力市场视为封闭系统，将能源政策视为固定的外部机制——已无法适应市场机制、经济体制与能源政策密切耦合的现实。政策的类型越来越多，影响范围越来越大，并且频繁变动，对电力市场的交易和价格产生深刻影响。随着现货市场时段的缩短、市场范围的扩大，一些政策设计方面的问题很容易在市场中迅速传导，在某些情况下产生正反馈回路，被不断放大。

1.5 复杂系统角度看能源治理与电力市场设计

电力体制机制改革是能源治理问题的核心议题。从系统角度看，问题的根源是：能源系统治理与环境治理、国家安全等问题深度耦合，内部结构与外部环境快速变化，能源治理系统已成为典型的开放复杂巨系统（OCGS）。缺乏系统性考虑的解决方案和缺乏长期考虑的临时干预手段，可能带来反直觉、未预料的后果，影响能源系统整体和长远目标的实现。

图1 能源系统成为开放复杂巨系统

1.6 建立新的电力市场和能源政策设计理论的需求

能源治理领域的一系列挑战、现有市场设计理论和方法层面的不足，已经引起学术界、公共政策制定者、行业从业者的广泛关注。一方面，现有理论基础大多起源于几十年前火电为主的年代，与新型电力系统特点不适应；另一方面，电力改革具有极大地区差异性，无法直接照搬。因此，需要能支撑改革持续进行、能源系统高质量发展的理论和方法。包括美国、英国、澳大利亚、欧盟在内的国家和地区都在探索从电力市场底层的基础设计角度进行重新设计，并尝试建立基于系统论、控制论的方法来对能源、电力市场领域的相关机制进行解释和分析。

2 市场环境下的广义控制

2.1 计划体制下的集中优化和控制

为了实现衣食住行多方面的需求，我们建立、形成了各种技术系统及社会系统，如交通系统、电力系统、社会保障体系、学术生态系统等。为了实现具体目标（如电力系统的安全稳定供应），我们需要对技术系统进行控制，如控制电网设备的开合状态、控制发电机组的出力水平。

集中控制和管理的计划体制下，人们通过对物理/技术系统的直接控制来实现各种目标。各类目标、约束都通过集中优化的统一模型体现，并由“有形的手”——政府、公共机构或其授权的机构——来实现。

图2 集中优化下的“直接控制”

2.2 复杂领域集中优化控制面临的挑战

对复杂领域的治理问题，从数学上可以看作一种复杂的大系统最优化问题。其建模、求解存在以下难点：复杂系统中通常包含大规模、具有异质属性的多种类型的能动主体，个体偏好信息难以准确获得；复杂系统治理的最优化常常是高维、非线性问题，难以准确、快速集中求解；集中优化用于解决经济、社会问题常常存在寻租、激励等方面的问题。

2.3 市场环境下通过“无形的手”的分散控制

基于分散优化、分散控制理念的市场体制下，人们通过亚当·斯密所描述的“无形的手”，引导市场中各主体的分散决策，最终间接实现对物理/技术系统的控制。

价格是市场环境下传递信息、引导资源配置的核心信号，也是市场机制发挥作用的主要途径。在完全竞争的完美市场中，价格完全由供需关系决定，其他所有因素只能通过影响供需来间接影响价格。一般认为，对竞争性市场，不需要人为的设计，无形的手可以自发引导相关市场的形成，引导交易的进行，引导基于个人利益最大化的分散决策最终导向全社会福利最大化的结果。

2.4 政府和公共机构对市场的干预与调控及“再次进入市场”

现实社会中，几乎没有一个市场完全符合完全竞争市场的理想条件。大多数市场都或多或少受到人为或社会因素的影响，尤其是对电力市场这类技术经济特性复杂、具有外部性、公共品、自然垄断等特性的市场，无论是市场的设计还是运行，都需要政府进行干预和调控。

上世纪七八十年代开始，国际范围开启了一轮对电力、电信等具有自然垄断属性的公共事业行业进行解除管制或放松管制的改革。大多国家和地区的电力体制改革即在此环境下开启。

近年来，随着国际范围内对环境议题的日益关注，电力市场与整个能源系统，甚至整体经济、社会更加密切耦合，电力市场建设的很多环节需要政府的干预，很多国家和地区出现了政府退出电力领域直接治理后“重新进入市场”的趋势。

以电力市场为例，其至少在以下方面受到政府和公共机构的影响：

税收和补贴：如碳税、对新能源发电的补贴；
价格/收益管制：如对报价、出清价的管制，以及收益回收机制；
市场准入和市场交易规则：如新能源、储能准入规则，现货市场出清模型、定价规则，不平衡资金分摊规则；
市场监管、管理规则：如市场力管制规则、信用管理规则等。

2.5 需要集中设计的市场

从以上分析看到，电力市场这类具有复杂结构和特性、以及广泛社会影响和外部性的市场中的各类机制，在一定程度上可以看作需要进行集中设计的“机制”。这些被设计的机制将直接或间接干预市场中各类价格的形成，最终影响资源配置和社会福利分配。

2.6 市场环境下通过机制对物理/技术系统的间接控制

市场体制和分散决策下，决定治理系统目标能否实现的关键因素有两个相互关联的因素：价格和机制。各种机制作用在社会主体上，形成各种产品或服务的价格；各类主体在共同的价格体系下决策，影响、控制物理技术系统的状态。这就是市场体制和分散决策环境下“无形的手”发挥作用的机理：

机制 → 价格 → 主体行为 → 物理技术系统状态 → 系统预期目标

因此，对需要较多公共干预、市场设计的治理领域，在市场环境下，对物理/技术系统的控制，可以通过对各种“机制”的设计（或者说“控制”）来间接实现。

2.7 从广义调度到广义控制

笔者在2025年10月30日博鳌举行的第六届新型电力系统国际论坛上，首次提出了“广义调度”的概念。这里将其发展为涵盖更广泛控制对象的“广义控制”概念：

【19】[广义控制]对复杂系统治理问题，广义控制是指在分散决策的市场环境下，通过对各类机制（政策、规则、协议等）的设计与调整，间接引导社会主体的行为，进而实现对物理/技术系统的控制方式。

图3 市场体制和分散决策下无形的手通过各种机制发挥作用

3 机制控制论的提出

3.1 现有理论的缺口

对复杂治理领域出现的许多市场失灵问题与政策困境来说，解决问题的关键不仅在于发现问题和有“决心”解决，而常常在于缺乏一套能帮助决策者和执行者穿透现象、分析根因，从而设计和制定可操作的、具有整体优化效果和长期效益的解决方案的方法论和工具。

图4 相关问题的解决需要支持机制协调设计和控制的方法论

尽管系统科学、控制论、经济学等学科已发展出制度分析、机制设计相关的理论与工具，但面对电力市场这种涉及自然、技术、社会、经济深度耦合，产品种类多、主体类型多、社会影响大的领域——其机制需要“科学设计”（即市场与价格无法完全自发形成，必须依靠人为、专业的设计）——现有理论无论从支撑深度还是适应性上，都显不足。

经典经济学（尤其是新古典完全竞争模型）以竞争充分、产品同质、信息完全、无交易成本为前提，而这些条件在电力市场中几乎都不自动成立，需要精心的制度设计。
产业组织经济学、信息经济学、制度经济学等分支大幅放松了完全竞争市场的假设，并在规制政策、信息揭示机制、产权结构等方面积累了丰富的设计性成果。然而，这些学科的主流研究仍侧重于分析给定制度框架下的行为与博弈均衡，或解释已有制度的演化与绩效。以信息经济学的核心工具——机制设计理论为例，它虽是典型的“构造性”理论，但其分析起点通常假设“产品与服务已给定”，不回答“产品应该是什么”这一前置问题。而电力市场设计面临的核心挑战则更为基础和“构造性”——给定优化目标，如何从零到一设计产品定义、交易规则和调控机制？如何系统性地解决产品缺失、价值耦合、激励不相容等结构性问题？这些问题对经典理论的分析范围提出了超越。
传统控制理论在结构分析、反馈分析、稳定性分析等方面成果丰硕，但主要针对物理‑技术系统；维纳的控制论及其分支（如经济控制论、管理控制论）考虑了人与社会的影响，却未将各种“机制”，特别是行业市场交易层面的中观机制（产品定义、交易规则、定价结算规则）作为直接的控制对象。
复杂系统理论（如复杂适应系统、开放复杂巨系统等）为理解NTSM系统的涌现行为与演化规律提供了重要视角，但其方法论多停留在描述与解释层面，尚未形成可直接用于机制设计与控制的工程化工具。
数学、哲学、信息等许多相关学科领域的理论、方法也可用于能源复杂治理问题，但这些理论和方法大多仅从单一视角切入，无法将多个学科的洞察、方法、模型与工具整合起来指导实际问题的解决。

在能源领域，薛禹胜院士提出了“能源的信息-物理-社会系统（CPSSE）”框架及“整体保熵还原思维（WRT）”，将整体论与还原论结合，为能源-环境-经济（EEE）巨系统超大时空尺度下的演化机理分析、规划运行控制及市场政策分析等提供了系统论工具，并已在多个领域得到应用验证。该框架为系统性认知奠定了基础，但如何进一步应用于机制的具体设计，仍有待深化。

图5 多学科融合框架的需求

3.2 机制控制论框架要点

理论与方法之间的割裂、理论与实践的断层，驱动我们从真实问题出发，尝试构建一套能够统一处理机制诊断、机制体系设计与动态控制的跨学科方法论框架——机制控制论（Mechanism Cybernetics）。该框架源于能源、源于电力市场，但从中提炼的一些方法、思想也可用于具有类似特性的复杂系统治理问题。以下从研究范畴、研究对象与方法、研究重点、实施与学科等角度对机制控制论框架进行介绍，说明其适用范围。

研究范畴：以中观层面——某个行业（如能源电力）的治理问题为对象，将其作为开放巨系统，同时考虑宏观政策与微观行为的互动。
研究对象与方法：以行业相关的法律法规、市场机制、公共政策等机制为整体对象，从五个维度（组织、产品、交易、规则、调控）出发，以信号失灵为中心分析治理困境的根源。
研究重点：不仅关注现有产品下的规则设计，更重视生产力变化下从组织体系到产品体系的结构性变革。
实施与学科：建立多学科概念工程，促进理论工具融合；通过成熟度评估、仿真与沙盒实验实现落地。

4 总结

本篇从能源安全与电力市场改革的现实挑战出发，系统分析了现行理论与设计范式的不适应性，揭示了临时性干预措施“好心办坏事”的内在机制——正反馈陷阱。在此基础上，提出了“广义控制”的概念：在分散决策的市场环境下，通过对机制的设计与调整，间接引导社会主体行为，进而实现对技术系统的控制。这一认识将电力市场改革纳入更一般的复杂系统治理范畴。

通过梳理经典经济学、机制设计理论、控制论等学科在应对此类问题时的缺口，本文明确了机制控制论的基本定位：以中观治理问题为对象，以信号失灵为中心，从组织、产品、交易、规则、调控五个维度诊断困境根源，并形成从诊断到干预的工程化方法。

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