电力市场中负电价的“前世今生”
自电力市场化以来,多个省市交易电价时常出现“负电价”情况,引发市场疑问甚至恐慌–“我用电还能赚钱?”“这是不是电力系统出现bug了”,其实电力市场交易中,负电价是一个正常现象,甚至是一个特别常见的现象。
比如2026年1月1日至25日,某省电力现货市场实时出清价格跌破-0.1元/千瓦时的时段达272小时,占比42.83%,2月份负电价时长占比甚至进一步攀升至63%。
首先我们需要明确负电价不是异常,它是市场正在积极有效调节的标志,电能量价格往往受着市场机制+物理约束等约束,在此背景下,负电价出现是市场正常调节以及保证资源最合理分配的体现。
其次我们要明白负电价≠负电费。目前我们电力市场分为批发市场和零售市场。
目前发电市场才会产生负电价,这过程我们普通用户不会参与。
我们的电费账单=电能费用+输配电价+政府基金及其他附加,并不是只有电能费用,在此累加下,真正的负电费是非常难产生的。
同时对于电力市场交易来说,往往是中长期+实时合同交易,中长期合同是压舱石,在中长期合约的约束下,综合电价也很难出现负数,负电价往往是瞬时电价产生的。
那么瞬时的负电价如何产生的?
我们先要清楚,目前国内主流的电价确定方式是系统边界电价即SMP,他指的是在某一特定时间点,满足系统当前总负荷需求的最后被调度的机组的报价,作为该时段所有被调度发电机组的统一结算价格。
但注意的是,SMP是一种理想的情况,他代表整个系统大统一的电价,但往往忽略了电网阻塞的成本,它是一种理想情况或在系统里电网阻塞不严重几乎可以忽略的情况。但实际情况是目前阻塞与网损几乎无处不在,那么我们就要引入一个新的定义——节点边际电价即LMP。
LMP=SMP+阻塞成本+网损成本
定义为:电力市场在特定时间电网某一节点上,增加/减少一单位符合所需最低的边际成本。而我们今天要主要聊的便是节点负电价的产生(还有一种是因为供应过剩为了避免弃电产生更高成本而产生的瞬时价格低于0的出清信号,这个逻辑较为简单,不再做过多赘述)。
在此背景下负电价产生的原因可以具体阐述为:当输电网络出现阻塞时,各个节点供应一个电力负荷增量的最小成本不同,也就是在各个节点的电能价值不同。由于输电网络阻塞,在一个给定节点的电力负荷增量无法完全由发电成本敢低节点的可用发电容量来供应,而是需要调节各个节点的发电注入,由此导致的系统总供给成本增加量也就是节点电价出现无法直观理解的现象,某些情况下甚至会出现节点价格为负数的情况。
它不是异常,是为了在线路阻塞的情况下去满足所有物理规则时的最优解决方案。
我们首先明确LMP的计算实际情况要满足两个核心要点——1、遵循系统边际电价逻辑即报价最低的可用机组;2、潮流功率满足基尔霍夫定律(一个节点的电流流入与流出的总和必须为零;沿着任何闭合回路的电压总和为零;主路潮流功率=支路潮流功率*2)。
让我们先看一个理想案例(即系统无阻塞)

(图一)
假设用户负荷需求750mw,节点2、节点3电站情况如图所示,按照价格优先原则先选取节点2资源,之后选用节点3资源,在无阻塞情况下,综合系统输电线路如下方图所示。该系统下任一节点每增加1mw的用电负荷,需要B电站提高做功,节点边际电价为300元/mwh。
但实际的系统存在阻塞等情况,考虑电网阻塞及电路限制,设线路三输电限制400mw,那线路三满载后A、B电站已经无法满足节点1客户负荷需求,引入价格更高电站C供给。在不考虑负荷情况下,每个节点的边际价格都是由他们节点所在电站的实际价格决定,但出现如图阻塞后,1.3节点不变,节点2因为潮流物理限制,节点2不再适用以上结论。

(图二)
此时,我们来看下对于节点2的节点边际电价情况。

(图三)
可以看到节点2增加1MW不在能通过简单观察得出,而是要通过一定计算,根据潮流普遍性原理,任何节点注入功率变化都将引发全网潮流得重新分布。(上图下方两个线路图)
如上图设电站B(节点3)新增出力P3,电站A(节点1)新增出力P1,要帮节点2新增1MW负荷。
可得方程:
1/3P3-1/3P1=0
1/3P3+2/3P1+2/3P3+1/3P1=P3+P1=1
解得:
P2=P3=0.5
节点2边际电价=0.5*650+0.5*300=475
节点3:300元
节点1:650元
那么负电价又是如何产生的呢,我们重新设定一种限制情况,线路1输电限制200MW,那么在现货交易中,电能交易可能会如下图所示。

(图四)
可以看到和我们常规看到不同,在电网阻塞背景下调用价格最低的电站A不再是最优的方案!而是调用电站B。
此时调用电站A不在是对系统的最优方案,因此如果在此背景下要使节点2新增1MW负荷需要电站B和电站C来共同承担,同时不能使线路1潮流越限。我们效仿图3来看下此时的线路潮流情况,如图红色代表电站B(节点3)出力,黄色代表电站C(节点1)出力。

上图所示列方程:
1/3P3+2/3P1=0(线路1由于潮流限制,其潮流变化量必须是0)
P1+P3=1
求解:P3=2
P1=-1
节点2边际电价=2*300+650*(-1)=-50元