中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：冬夏的用電高峰時(shí)常讓電力系統(tǒng)面臨供應(yīng)不足的風(fēng)險(xiǎn)。除發(fā)電機(jī)組免費(fèi)提供的基本調(diào)峰外，利用分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)用戶錯(cuò)峰用電通常是一種較經(jīng)濟(jì)的選擇。自國(guó)家發(fā)展改革委2021年7月發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》以來(lái)，全國(guó)各?。▍^(qū)）已積極制定符合當(dāng)?shù)匦枨蟮姆謺r(shí)電價(jià)。
分時(shí)電價(jià)在引導(dǎo)用戶削峰填谷方面無(wú)疑具有顯著的效果。但在某些情況下，靜態(tài)的價(jià)格機(jī)制可能無(wú)法很好地應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況，如因極端天氣引起的用電大幅增加，或因計(jì)劃外的系統(tǒng)故障導(dǎo)致電力供應(yīng)下降。這些情景下可能需要使用更“智能”的定價(jià)機(jī)制，以及時(shí)地反映系統(tǒng)在小時(shí)和分鐘內(nèi)的變化，從而使成本信號(hào)準(zhǔn)確傳遞到消費(fèi)側(cè)。
精心設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)電價(jià)能夠揭示系統(tǒng)當(dāng)前的供需和運(yùn)行狀況，使消費(fèi)者能夠根據(jù)實(shí)際的發(fā)電成本做出相應(yīng)的用電調(diào)整[1]。對(duì)比不同的用戶類型，大型用戶在管理和控制用電方面具有更高的靈活性，也更容易適應(yīng)實(shí)時(shí)電價(jià)機(jī)制。當(dāng)前，一些省份的大工業(yè)用戶通過(guò)直接參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)接觸到實(shí)時(shí)電價(jià)，但更多的用戶則通過(guò)售電公司獲取所需電力，所支付的電價(jià)也大多是固定值或月度平均值等，無(wú)法體現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀況。通過(guò)售電公司向大型用戶推行實(shí)時(shí)電價(jià)，使價(jià)格信號(hào)在更大范圍傳遞，支持用戶根據(jù)信號(hào)改變用電行為，可以為系統(tǒng)帶來(lái)靈活性和安全保障，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)荷靈活調(diào)節(jié)和資源優(yōu)化。
實(shí)時(shí)電價(jià)在零售市場(chǎng)中的應(yīng)用
在零售市場(chǎng)，售電公司可以通過(guò)某些方式，比如在售電套餐里包含一定比例適用實(shí)時(shí)電價(jià)的電量，讓用戶也接收到現(xiàn)貨市場(chǎng)的電價(jià)信號(hào)。在美國(guó)，一些公用事業(yè)公司每小時(shí)（或每半小時(shí)甚至每刻）都會(huì)向電力用戶發(fā)送基于發(fā)電邊際成本制定的價(jià)格信號(hào)，擁有一定靈活性的電力用戶會(huì)根據(jù)價(jià)格信號(hào)調(diào)節(jié)自身用電量。實(shí)時(shí)電價(jià)可以直接基于電能量批發(fā)市場(chǎng)中的日前電力市場(chǎng)或?qū)崟r(shí)電力市場(chǎng)的價(jià)格信號(hào)定制。部分擁有區(qū)域輸電組織（RTO）或獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）的地區(qū)[2]，實(shí)時(shí)電價(jià)會(huì)根據(jù)每小時(shí)的市場(chǎng)電價(jià)和節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)(Locational Marginal Pricing）設(shè)定。沒(méi)有電力市場(chǎng)的地方也可以采用實(shí)時(shí)電價(jià)，例如垂直一體化的公用事業(yè)公司會(huì)基于對(duì)自身發(fā)電邊際成本的估算，向大型用戶提供實(shí)時(shí)電價(jià)的選項(xiàng)[3]。
提前給用戶實(shí)時(shí)電價(jià)信號(hào)（如基于日前市場(chǎng)電價(jià)）有機(jī)會(huì)引導(dǎo)更大幅度的價(jià)格響應(yīng)[4]。雖然提前預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)電價(jià)仍存在時(shí)間偏差，可能無(wú)法完全反映天氣、電力系統(tǒng)運(yùn)行等實(shí)時(shí)因素，然而比起靜態(tài)分時(shí)電價(jià)，仍然可以更好地反映系統(tǒng)運(yùn)行狀況。
實(shí)行實(shí)時(shí)電價(jià)需要對(duì)用電量進(jìn)行間隔計(jì)量，每小時(shí)記錄一次（或多次）用電量。中國(guó)的大部分大型用戶已經(jīng)安裝了智能電表，能夠進(jìn)行每小時(shí)多次的測(cè)量以支持實(shí)施分時(shí)電價(jià)和需量電價(jià)，這為推廣實(shí)時(shí)電價(jià)提供了良好的基礎(chǔ)。
實(shí)時(shí)電價(jià)相較于靜態(tài)分時(shí)電價(jià)的優(yōu)勢(shì)
靜態(tài)分時(shí)電價(jià)預(yù)設(shè)的高峰時(shí)段并不一定與實(shí)際的高發(fā)電成本時(shí)段相吻合，如此可能造成在需求突高、資源稀缺的情況下，發(fā)電成本遠(yuǎn)高于高峰時(shí)段電價(jià)，或者在天氣溫暖的日子里發(fā)電成本遠(yuǎn)低于高峰時(shí)段電價(jià)。而實(shí)時(shí)電價(jià)可以通過(guò)在更短時(shí)間間隔內(nèi)拉開(kāi)價(jià)差，激勵(lì)電力負(fù)荷從供電成本較高的時(shí)段轉(zhuǎn)移到供電成本較低的時(shí)段。通過(guò)錯(cuò)峰用電，實(shí)時(shí)電價(jià)能夠鼓勵(lì)電力資源自愿為系統(tǒng)提供靈活性服務(wù)，并減少低效率高排放的發(fā)電機(jī)組投入使用，從而在短期內(nèi)降低系統(tǒng)的供電成本。對(duì)于那些具有靈活用電能力的用戶來(lái)說(shuō)，他們獲得了降低電費(fèi)賬單的機(jī)會(huì)。當(dāng)錯(cuò)峰用電的規(guī)模達(dá)到一定程度，實(shí)時(shí)電價(jià)更有助于避免為滿足高負(fù)荷時(shí)段而建設(shè)新的發(fā)電廠和電網(wǎng)設(shè)施，從而節(jié)省社會(huì)總用電成本。
實(shí)時(shí)電價(jià)在北美的實(shí)際案例
隨著上世紀(jì)70年代解除電力市場(chǎng)管制，實(shí)時(shí)電價(jià)在美國(guó)逐漸普及。目前，有12%的公用事業(yè)公司提供實(shí)時(shí)電價(jià)，涵蓋了全美50個(gè)州。調(diào)查顯示，通過(guò)實(shí)行實(shí)時(shí)電價(jià)能有效消減參與用戶12%—33%的總峰值容量。一定程度上，用戶對(duì)價(jià)格信號(hào)的響應(yīng)程度重現(xiàn)了“二八定律”，例如，根據(jù)調(diào)查，在紐約州的尼亞加拉莫霍克電力公司（NMPC）提供實(shí)時(shí)電價(jià)之后，大約20%的用戶貢獻(xiàn)了80%的高峰負(fù)荷削減。其中，大型工商業(yè)提供的需求響應(yīng)尤為顯著。
加拿大阿爾伯塔省的電力市場(chǎng)數(shù)據(jù)更具體地體現(xiàn)了用戶的用電行為是如何隨著實(shí)時(shí)電價(jià)的波動(dòng)而變化的。在實(shí)時(shí)電價(jià)政策下，阿爾伯塔省能從系統(tǒng)層面上觀察到電力負(fù)荷高頻率、高關(guān)聯(lián)度的價(jià)格信號(hào)響應(yīng)。在系統(tǒng)發(fā)電成本較高，導(dǎo)致實(shí)時(shí)電價(jià)同步升高的時(shí)段，電力用戶可以根據(jù)接收到的電價(jià)信號(hào)把需求降低至響應(yīng)前50%—80%的負(fù)荷水平。這種高水平的需求響應(yīng)表明實(shí)時(shí)電價(jià)能夠有效激勵(lì)用戶在供電成本較高的時(shí)段減少用電，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的調(diào)節(jié)。
如何管理用戶的用電成本波動(dòng)
不論是在北美還是中國(guó)，市場(chǎng)各方都重點(diǎn)關(guān)注實(shí)時(shí)電價(jià)可能帶來(lái)的用電成本波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)及其對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響。目前，保護(hù)市場(chǎng)各方及社會(huì)經(jīng)濟(jì)免受不確定性影響的最佳方法是采用對(duì)沖策略。與金融化中長(zhǎng)期合同同理，電力用戶可以通過(guò)和售電公司或其他第三方簽訂交易合同，提前鎖定某時(shí)間段內(nèi)部分或全部電能量的價(jià)格，以規(guī)避價(jià)格的不確定性。
在默認(rèn)情況下，電力用戶以固定價(jià)格購(gòu)買(mǎi)電能量，他們沒(méi)有動(dòng)力改變用電行為，負(fù)荷也不會(huì)根據(jù)系統(tǒng)狀況發(fā)生改變。如果用戶接收實(shí)時(shí)電價(jià)信號(hào)但無(wú)對(duì)沖策略，用戶會(huì)根據(jù)價(jià)格信號(hào)調(diào)整負(fù)荷以應(yīng)對(duì)價(jià)格的變動(dòng)，消耗的電能量也會(huì)根據(jù)市場(chǎng)的實(shí)時(shí)電價(jià)收費(fèi)。此類用戶具有很強(qiáng)的削峰填谷能力，但其用電成本可能出現(xiàn)較大的波動(dòng)：低電價(jià)日的用電成本會(huì)大幅降低，高電價(jià)日的用電成本比固定電價(jià)時(shí)高出許多。
相比之下，如果電力用戶在響應(yīng)實(shí)時(shí)電價(jià)的同時(shí)采取對(duì)沖策略，則能在提供需求響應(yīng)的同時(shí)減少用電成本的波動(dòng)。用戶將支付合同約定的電量費(fèi)用，當(dāng)用戶響應(yīng)低電價(jià)提升用電量時(shí)，用戶會(huì)按實(shí)時(shí)電價(jià)購(gòu)買(mǎi)超出合同簽訂電量的負(fù)荷；反之亦然，當(dāng)用戶響應(yīng)高電價(jià)降低用電量時(shí)，合同對(duì)手方將對(duì)負(fù)荷的差額部分給予補(bǔ)償。這樣的對(duì)沖策略相當(dāng)于在給予用戶用電靈活性的同時(shí)給特定電量上了價(jià)格保險(xiǎn)，減少價(jià)格波動(dòng)影響的同時(shí)保留用戶需求響應(yīng)的動(dòng)力，同時(shí)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
圖1：固定（對(duì)沖）價(jià)格與高電價(jià)和低電價(jià)日實(shí)時(shí)電價(jià)的示例對(duì)比
圖2：基于綜合上述價(jià)格曲線的用戶負(fù)荷曲線示例圖
總結(jié)
為應(yīng)對(duì)日漸增多的電力需求、不斷深化的“雙碳”目標(biāo)和快速增長(zhǎng)的新能源，需求響應(yīng)將會(huì)在電力系統(tǒng)里擁有越來(lái)越重要的“戲份”。實(shí)時(shí)電價(jià)機(jī)制作為一種靈活高效的定價(jià)方式，可作為推廣需求響應(yīng)的又一重要方式，提升系統(tǒng)靈活性。
本文借鑒北美的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議在現(xiàn)有分時(shí)電價(jià)的基礎(chǔ)上，為有管控和調(diào)節(jié)用電能力的大型用戶增加實(shí)時(shí)電價(jià)的選項(xiàng)，并通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖等方式提高這些用戶管控價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的能力。在可再生能源占比不斷攀升的背景下，實(shí)時(shí)電價(jià)機(jī)制有助于降低系統(tǒng)成本、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境目標(biāo)，并提升電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。
