水电与火电交互作用对电力价格波动的动态影响机制及极端情景下的市场稳定性研究

本研究通过VAR和QVAR模型，揭示了水电主导系统中水库容量与火电商品价格对电价波动的差异化影响。发现常态下水库容量是主要波动源(贡献10.26%)，极端情景(95分位)油气价格波动贡献超60%，提出能源组合多样化可增强系统韧性。成果发表于《Results in Engineering》，为能源转型期政策制定提供量化依据。

　　

电力市场的价格形成机制一直是能源经济领域的核心议题。在以水电为主导的电力系统中，水库蓄水量与化石燃料价格如何共同影响电价波动？特别是在极端气候事件导致水电供应不足时，依赖油气发电的备用系统会如何改变市场动态？这些问题对正处于能源转型关键期的国家尤为重要。

来自哥伦比亚的研究团队在《Results in Engineering》发表的研究，创新性地采用双重计量经济学模型揭示了这一复杂关系。研究聚焦哥伦比亚电力市场——这个水电占比68%的典型系统，通过分析2005-2023年的日频数据，首次量化了不同市场状态下各类因素的传导效应。

研究采用了两大关键技术：1）基于Diebold-Yilmaz方法的向量自回归模型(VAR)，用于分析系统变量在均值分布上的波动传导；2）分位数向量自回归(QVAR)，重点捕捉极端分位(5th/95th)下的尾部关联特征。数据来源于哥伦比亚国家互联系统(XM)和美国联邦储备经济数据库(FRED)，涵盖电价、水库容量(GWh)、需求、WTI原油和Henry Hub天然气价格等关键指标。

【水电主导期的常态机制】
通过VAR模型发现，在均值分布中电价波动的84.55%源于自身惯性。外部因素里水库容量(lv)贡献最大(10.26%)，其次是电力需求(ld)占3.99%，而油气价格影响微弱(<1%)。动态连接图显示三者存在周期性共振，特别是在2009、2012等干旱年份，验证了水电系统对气候的敏感性。

【极端情景的范式转换】
QVAR分析揭示了颠覆性发现：在95分位处，电价波动68.93%来自外部冲击，其中油气价格合计贡献30.36%，超过水库容量(21.78%)。这种"尾部放大效应"表现为：当水库蓄能不足时，每增加1%油气价格波动会引发电价32.13%的连锁反应，传导强度达均值状态的47倍。

【不对称的市场角色】
净波动溢出图显示：水库容量始终是波动发射体(净溢出+15.02%)，而油气价格呈现双向调节特性——在2016年厄尔尼诺事件中转为净接收体，但在2020年疫情期又成为主要发射体。这种动态转换揭示了备用电源的"双刃剑"属性：既平抑短缺风险，又引入商品市场波动。

研究结论对能源政策具有三重启示：首先，证实了水电系统中"气候-商品"的双重风险叠加效应，建议建立油气战略储备应对极端干旱。其次，量化了可再生能源渗透率提升对价格稳定性的非线性影响，为制定阶梯式转型路径提供依据。最后，发现的负向价格关联现象(热电出力增加→电价下降但油气成本上升)提示需完善容量市场机制，避免"保供"与"控价"的政策冲突。

这项研究开创性地将尾部风险分析引入电力市场研究，其方法论框架可推广至巴西、挪威等类似水电主导经济体。随着气候变化加剧，论文揭示的极端情景传导机制将为构建更具韧性的能源系统提供关键科学依据。