建筑是中国能源消耗和碳排放的主要领域之一。中国既有建筑总量大，能耗和碳排放强度高。中国宏观经济研究院发布的《中国能源转型展望2022》报告中，提出了一条在合理成本和可行技术下实现“双碳”目标的途径。在该碳中和情景下，建筑和供热行业都需要加速电气化。研究表明，建筑领域将主要通过提高分布式和集中供暖的热泵使用率实现电气化、减少化石能源消耗，到2035年，建筑供暖的终端能源消费应该基本实现无煤化，并在2060年完全停止直接消耗煤炭和天然气（详见图 4-33，CNS2情景）。尽管其他研究对实现“双碳”目标的路径会有所不同，但几乎可以确定的是，随着未来建筑能耗的进一步增长，建筑领域需要采取多种措施大幅减少化石能源的直接或间接使用。 近年来，得益于国家与市政的支持和推广，中国热泵行业取得了显著进展。然而，推广热泵的应用仍然面临挑战，其中高昂的初装和运营成本是经常被提及的主要障碍，但实际上，从产品的寿命周期来看，热泵的高效能可以持续降低电费，使得用户不出几年便可回收成本。 本文旨在探讨如何有效提升居民和商业用户的供暖水平，在满足民生需求的同时最大化的降低费用成本。除了安装高效节能的供暖产品，提高建筑物自身能效，也是非常重要的工作。对于既有建筑，通过加强建筑围护结构的改造可以减少运行时的能量损失和供暖费用，并在安装或更换供暖设备时让用户可以选择容量更小、更便宜的热泵来满足供暖或制冷需求；对于新建筑，通过超低能耗设计也能实现同样的效果，进一步降低热泵初装和运营成本。若在建筑的整个寿命周期内尽早进行全面的节能改造，则能够获得最大的成本节约效果。虽然建筑围护结构的节能改造已是老生常谈，但将其作为热泵的“外挂”，实现热泵和围护结构一体化，能达到1＋1＞2的效果，丰富政策设计和资源调度。 通过物理“外挂”降低供暖成本 在确保取暖效果、节省费用的同时实现节能环保，技术手段层出不穷。作为取暖设备，热泵越来越为人们所熟知。热泵能够将热量从空气、地层，或水体等低位热源中搬运到室内，每消耗一度电可以搬运3到4度热能，因此理论上比直热式电暖器要节省75%的电费，而且相比燃气供暖效率更高，相比散煤供暖更加安全、环保。 然而，2022年电热泵在供暖领域总体市场渗透率仅为5.04%。如前文所述，影响其发展空间的主要障碍是大家普遍认为热泵的初装和运营费用较高。据业内人士统计，无论是区域大型采暖还是住宅小区和公共建筑改造项目，空气源热泵的初装投资要比电锅炉采暖高出一倍多。但根据计算，热泵对比电锅炉拥有高效运行的优势，多出的初装投资能在两到三年内通过节省的电费收回。然而，还是有用户反映电热泵的实际用电量较高，一部分原因可以归结于为建筑围护结构的保暖性差导致热量散失较快，用户不得不花更多电费以维持供暖需求。 作为物理“外挂”，建筑围护结构是建筑室内外环境之间的物理屏障。它包括墙壁、屋顶、窗户、门和其他将内部空间与外部环境分隔开的结构。建筑围护节能改造可以提高建筑外围的绝热性能，减少室内供暖或制冷损失，同时提升空气质量和舒适性。通常，这些改造包括提升墙体保温、更换节能门窗和改善建筑气密性，以提高能源利用效率、减少空气流动并增加建筑的整体舒适度 提升建筑围护结构的节能效果还可以显著降低取暖成本。例如，北京农村住宅节能改造案例发现，增加外墙、屋顶和窗户的保温层可带来40-60%的综合节能率。山东农村住宅的节能改造项目可在一个冬天节省约700元，约运行费用的30%，并在3到7年后回收节能改造投资。上述两个案例均为北方农村住宅的节能改造，但无论是农村住宅、城市住宅，还是其他公共建筑都具有很大改造潜力。 若热泵和围护结构的改造升级“双管齐下”，则能达到1＋1＞2的效果。深度节能改造，即同时进行多方面的节能改造项目，例如安装热泵、更换节能门窗并添加墙体保温层等，多管齐下可带来规模效应。对于既有建筑，深度节能改造通常可以显著降低能量损失，即使选择容量更小的热泵，也能满足供暖和制冷需求，从而降低热泵的初装和运行成本。对连接到热网的建筑群进行改造，也能减少供热源头的设备投资。新建建筑应按照绿色建筑规范建设超低能耗建筑，再根据建筑围护结构的保暖状况合理配置热泵容量。从建筑的寿命周期来看，尽可能充分地进行深度节能改造能带来最大的费用节省，而每个延迟或不彻底的后续改造最终会累积成更高的总成本。 建筑节能水平提升势在必行 据测算，中国存量建筑中仍有近40%为非节能建筑，其中大量老旧居住建筑围护结构差、设备老旧效率低、运行维护管理缺失，导致中国建筑全生命周期能耗在全国能源消费总量中的占比居高不下。中国建筑节能协会指出，目前建筑运行阶段碳排放约占全国碳排放的22%；要想实现2030年建筑碳达峰，“十四五”末建筑全过程二氧化碳排放总量应该控制在25亿吨。然而，2020年中国建筑全过程碳排放足有50.8亿吨，是碳达峰预测量的两倍。随着城镇化率和居民生活水平的不断提升，中国建筑领域能源消耗和二氧化碳排放将保持刚性增长。显然，通过节能改造降低建筑碳排的潜力巨大。 为了在2050 年实现全球净零排放，国际能源署(IEA)建议所有国家最迟在 2030 年为新建建筑和既有建筑制定零碳建筑节能规范。这一建议强调，建筑物应具有高能效和弹性，并直接使用可再生能源或依赖可完全脱碳的能源供应。中国在建筑节能规范方面位列先锋。2022年3月，住房和城乡建设部发布了《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》（建标〔2022〕24号），其中重点呼吁“提高新建建筑节能水平“与”加强既有建筑节能绿色改造”， 并提出具体目标——“到2025年，完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上，建设超低能耗、近零能耗建筑0.5亿平方米以上”。今年5月，国务院发布《2024—2025年节能降碳行动方案》（国发〔2024〕12号），重新强调对新建筑 “严格执行建筑节能降碳强制性标准”和“推进存量建筑改造”，在“十四五”收官之际加大节能降碳攻坚力度。 实现热泵和围护结构一体化政策建议 归根结底，建筑围护节能改造不“挑食”，无论是何种供热方式，提升建筑保暖效果都会带来显著的节能效益。在“双碳”目标下，继续推动绿色建筑发展和建筑节能改造既能降低热泵初装和运行费用、提升用户选购意愿，更能减少建筑能耗和碳排。对此，我们总结几点基础建议： 推进深度节能改造项目。未来的建筑节能改造项目应探索供暖系统升级与多项围护结构改进同步实施，争取创造规模经济。 向领先地方政府学习，持续完善改造项目的设计和资金支持。考虑同时规划节能建筑和新能源供热的资金支持。 贯彻落实“建筑节能降碳强制性标准”，继续完善“绿色建筑”标准，旨在将超低能耗和近零能耗建筑标准扩展到所有建筑。… View Summary +

随着可再生能源大规模发展和并入电力系统，以及碳中和目标下化石能源机组的转型，电力系统对灵活性和可靠性的需求与日俱增。尤其近年来，国内外频现的电力危机、能源危机无不提醒着保障电力安全的现实紧迫性。各个国家和地区的电力市场设立了不同类型的容量回收机制，如容量市场机制、稀缺定价机制及容量补偿机制等。2022年，国家发改委、国家能源局发布的《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》（发改体改【2022】118号）发布一年多来，围绕“加快形成统一开放、竞争有序、安全高效、治理完善的电力市场体系”目标，容量成本回收机制建设稳步推进。 去年，国家发改委、国家能源局近期联合印发《关于建立煤电容量电价机制的通知》，容量补偿机制从无到有，现在朝着市场化的方向纵深发展。4月25日，国家发改委发布了《电力市场运行基本规则》（ 2024年第20号令），呼吁“逐步推动建立市场化的容量成本回收机制”，由“发电机组、 储能等”资源出力。容量市场应该可以开放给各类资源参与。此前，《电力需求侧管理办法（2023年版）》（发改运行规〔2023〕1283号）也呼吁“支持符合要求的需求响应主体参与容量市场交易或纳入容量补偿范围”。容量补偿机制市场化的途径多样，在容量成本回收机制中增加季节维度不失为一种优化方式。 部分资源在特定季节可以提供非常有价值的服务。以空调设备为例，据统计，国内夏季负荷高峰期，空调负荷占比已达尖峰负荷的30%~40%。经由负荷聚合商（load aggregator）整合的空调服务，在夏季可以提供可观的需求响应资源，但这类资源的季节性较为明显，可调度容量随季节有一定波动。如何减少季节性电力系统风险并充分调动季节性资源价值，季节性容量补偿机制或是解决之道。 季节性容量补偿机制，即允许容量有季节性波动的资源仅在容量充盈的季度内提供容量并获得补偿。这类资源通常包括：负荷侧可调节资源（尤其是供暖和制冷等需求响应）、储能（如抽水蓄能）、能效资源以及涵盖多种资源类型的虚拟电厂。季节性容量补偿机制能激励这类资源参与电力市场的意愿，更大程度地挖掘季节性资源的真正价值。 在美国，部分区域输电组织或独立系统运营商会每个季节进行资源充裕性评估(Resource Adequacy Assessment)，再根据结果运行容量市场筛选提供容量的资源，并在事后进行绩效评估。季节划分有分一年两季或四季，被选中的资源需要在相应月份内参与现货市场或响应调度。美国中西部独立输电系统运营商(MISO)在2022年底开始启用季节性容量补偿机制，其资源充裕性评估和规划资源拍卖(Planning Resource Auction)都是按季度进行，以求使资源供应与季节性需求保持一致。结果显示，MISO的季节性容量市场达成了预期设计结果，季节间的价格浮动使市场结果更贴合各季度容量供应，让每一分钱都花在了刀刃上。 通过季节性容量补偿提升需求侧资源在电力市场的占比还能带来额外优势。首先，季节性容量补偿能以更低的成本调动各种资源，降低最终电力系统成本。举个例子，火电灵活性改造的单位容量改造成本约600—700元/千瓦，而需求侧资源的综合成本约200—400元/千瓦，并且通常能提供最大负荷3%—5%的调节能力。加深需求侧资源的投放能减少电力系统建设维护成本，节省的资金也会以降低电价的方式反映到用户身上。 再者，季节性容量补偿机制可激励政策制定者支持更符合新型电力系统的项目。需求侧资源能为新型电力系统提供必需的灵活性调节能力和容量充裕性，将对电力系统转型和“双碳”目标做出不菲贡献。季节性容量补偿可以充分体现需求侧资源的价值，引导其健康发展。 优化容量成本回收机制，增加季节性的分段采购审核能激发季节性资源更多价值，同时降低电力系统成本、提高系统灵活调节能力和安全系数。美国部分季节性容量市场与定期的电力系统充裕性评估挂钩，由评估结果确定季节容量需求，再根据容量供需得出容量市场价格。经验表明，在容量机制中加入季节性考量可以为电力系统带来各方面的正向作用，值得作为发展容量市场的选项进行思考。当然，美国的季节性容量电价机制绝非完美，我们团队也在持续提出改进建议。 本文首刊于《电联新煤》，2024年7月26日。… View Summary +

近年来，热泵的推广和应用在我国发展较快，与其他国家一样，要实现清洁供暖的目标仍然任重道远，在采购供暖设备时，许多用户与供热商仍存在犹豫，其中认为热泵运行成本较高是主要因素之一。本文将简要探讨可能解决此问题的路径之一，进一步完善分时电价机制中的季节性差异，即季节性电价–通过调节季节性电价来降低用户电费，有助于缓解对运行成本的担忧，促进热泵的使用率，从建筑电气化层面来支持我国实现双碳目标。 2021年7月26日，国家发改委印发了《关于进一步完善分时电价机制的通知》(发改价格〔2021〕1093号)，倡导“进一步建立健全季节性电价机制”，为用户提供更明确的价格信号。更针对电采暖，提出了“季节性电采暖电价“政策指导，降低用电成本的同时更进一步推动热泵部署。自2021年来，许多省份已经响应号召，实施了季节性分时电价。随着更多的大规模可再生能源并入电网，提高建筑终端用能电气化水平可以有助于消纳电量，另外，制定季节性电价可以降低清洁采暖成本，保障民生供暖需求。因此，有必要考虑如何建立健全季节性电价机制。 与适用于日内分时电价的设计原则相呼应，我们认为以下几点可以应用在季节维度上的分时电价设计原则： 确保能准确反映电力系统短期和长期边际成本。边际成本随用电量变化：短期边际成本通常涉及到发电能源损耗及外部成本，长期边际成本则涉及到发电装机容量和输配电容量。确保分时电价的高峰时段可以贴合电力系统供需较为紧张、发电成本较高的时段，从而正向地引导热泵供暖的选择。例如，如果某省夏季发电边际成本比冬季高，季节性电价也应该清楚地反应这一差异，这样可以降低冬季采用热泵供暖的电费。 制定有前瞻性的季节性电价，基于 “全面系统边际成本” 考虑可规避的长期边际成本。长期边际成本不仅包括发电成本，还包括发电和输配电的增容成本。理想情况下，通过时间信号引导用电行为，可以进一步降低尖峰负荷。不少北方地区用电尖峰发生在夏季，如果季节性电价的设计可以考虑到压低尖峰负荷所避免的增容成本，峰谷比就可以进一步合理拉大。最终有效减少一些不必要的发电、输配电资源投入。 通过透明、公开的流程来制定季节性电价并定期更新，力求最大化分时电价的影响力及用户响应程度。热泵通过其高效的利用效率，可以降低用电量，从而节省电费，它的经济性通常会在长期使用中得以体现。透明的电价制定流程有助于终端用户和供暖公司更好地理解未来电价走势，降低不确定性，进而更准确地预测热泵投资的经济效益，做出理性的投资决策。 本文探讨了改善热泵运行成本所面临的挑战，并提出了通过设计季节性电价来解决这一问题的方案。季节性电价可以反映出电力系统边际成本，如果设计得当，还可以减少不必要的投资，并为终端用户和供暖公司提供理性的投资决策做支撑。同时，定时回顾和优化季节性电价设计，也可确保其与电力系统的发展和用户需求保持同步。未来电采暖规模将进一步扩大，通过科学、透明的方式完善分时电价和季节性电价的设计，不但能更好地传递价格信号、实现削峰填谷，更能响应倡导，促进达成碳达峰碳中和目标。 本文首刊于《中国电力报》，2024年5月28日… View Summary +

引言 欧盟电力市场改革是近几个月的热门话题。此次改革将修订一系列法律法规，包括欧洲内部电力市场法规和指令、能源监管机构法规以及批发能源市场一体化和透明度的法规。修订草案已经于2024年4月11日由欧洲议会全体会议投票通过。下一步，该草案将在未来的几周内经过欧盟理事会的投票后最终生效。虽还须经过欧盟理事会的正式采纳，但预计草案内容不会有太大的变化，我们就此契机介绍和分析欧盟电力市场改革。本轮欧洲电力市场改革内容广泛，本文主要聚焦在对容量补偿机制和与之密切相关的现货市场改革的讨论。 2021年开始的欧洲能源危机推动了此次电力市场改革。为应对天然气和电力价格风险，业内就市场改革方案展开了持续的辩论。最终的改革方案大体上避免了（虽然并非完全避免）有利于化石燃料的提议。尽管电力市场改革的最终决定对于容量机制相关的条款做了一些改变，但是欧盟清洁能源转型的方向没有变化。 草案对于容量支付的安排 该草案陈述了容量补偿机制在电力系统转型中维持资源充足性的作用，特别是在各个区域电网互连还不充分的情况下。因此，方案不再坚持旧版本中容量补偿机制只能作为“临时”措施的要求，但维持了容量补偿机制的期限不超过十年的规定。 容量支付机制的排放限制标准仍然是度电二氧化碳排放不超过550克并且平均每年每千瓦装机容量排放不超过350千克二氧化碳。也就是说，未安装CCS的煤电机组将无法满足该排放标准。但燃气发电机组的排放低于此标准，因此不受该规则的限制。另外，修订草案提出成员国可以采取比该标准更严苛的排放标准以限制化石能源的使用。 新规定仍然严格限制新的燃煤发电机组接受容量支付，特别是不允许2019年7月后开始商业运行的燃煤机组参与容量补偿机制，但增加了附加条件。成员国若要延长对不符合排放标准的现有(2019年7月之前开始商业运行的)燃煤机组的容量支付，必须向欧盟委员会提交延期申请。申请中需要说明现有的容量支付机制和电能量市场改革措施为何不足以在2025 年后继续维持该成员国电力系统可靠运行。同时，成员国必须提交报告，评估延长容量支付对碳排放和对低碳转型的影响，并提出采购替代容量资源的方案以满足成员国的减排目标。 如果延期申请经过欧盟委员会的批准，不满足排放标准的现有燃煤机组参与容量补偿机制的截止日期可以从之前电力法规规定的2025年7月最晚延至2028年12月，容量的实际交付需要在这个截止日期前完成。成员国仍然需要开展额外的市场化容量采购程序来决定容量提供方和容量支付价格。修订草案规定此市场化容量采购需要面向所有的容量资源，对于不满足排放标准但中标的现有燃煤机组，最多只能支付一年容量电费。 可以看出，在能源危机和电能量市场还未完全一体化这个特殊的背景下，最新的修订草案对于不满足排放要求的容量资源做出了妥协。但欧盟也附加了一系列规定，降低此举对碳排放和清洁转型的潜在影响。 容量机制和电能量市场总体改革思路未改变 虽然修订草案较旧版本方案有一些变化，但欧洲容量补偿机制的主要原则，即容量采购需要基于资源充足性规划和市场竞争的原则并未改变：修订后的方案仍然鼓励各种满足技术条件的资源进行直接竞争，包括需求响应、储能和其他非化石容量资源。容量市场仍然需要通过公开、透明、非歧视和竞争的程序来选择容量资源的提供方，并通过竞价来决定容量支付的价格。容量补偿机制必须由科学、透明和滚动的资源充足性规划指导。 同时，新的方案仍然支持现货市场稀缺定价和一体化。新的方案重申，在实施任何容量补偿机制之前，各成员国需要先纠正不当的行政干预和市场失灵所导致的资源充足性问题，并采取措施优化电能量市场的功能。该方案多次提到维护现货市场的正常运行，包括强调了容量补偿机制不得扭曲现货市场的价格信号、公平竞争和有效调度，以及容量补偿机制不得阻碍跨区(cross zonal)的现货市场交易。 实际上，欧洲日前、日内市场以及辅助服务市场的一体化取得了良好的进展，新的电力市场改革方案要求巩固泛欧洲短期市场的优势，并要求从2026年开始进一步将日内跨区交易的报价截止时间缩短至调度前30分钟，以促进可再生能源并网并调动灵活资源调节供需平衡。 改革对煤电的潜在影响 欧洲的能源危机进一步坚定了欧洲淘汰化石能源机组的信心——这些机组不仅排放高、运行成本高，还容易受到国际燃料市场价格波动的影响，存在着高度不确定性。尽管存在修订的容量支付机制，由于没有为燃煤发电厂设定固定补贴，也没有类似“煤电基准价”的机制，燃煤电厂在电能量市场中将逐步变为不经济机组并退出市场。 根据欧洲输电系统运营商合作组织-电力部门（ENTSO-E） 2023年的欧洲资源充足性规划，在中央参考（Central Reference）情景下，预计到2025年和2028年欧洲的燃煤发电厂将分别减少4.5GW和7.6GW，到2033年将不再有任何新增煤电。电池和需求侧容量资源预计将得到较快的发展。中央参考情景是在输电系统运行商自下而上对目标年预测的基础上，以最小化系统总成本为目标，对电能量市场的收入和成本进行经济可行性评估，得出的最佳资源组合。2023年欧洲资源充足性规划在最佳资源组合基础上测算容量充裕度，它考虑了已经拿到容量合同的资源，而没有考虑未来可能的容量补偿机制所能带来的对资源充裕度的影响。 结论 总体而言，尽管欧洲电力市场改革方案有些许调整，但基本方向和关键条款与之前的相关电力法规和指令保持了一致。重点仍然是促进可再生能源的发展，减少对化石燃料的依赖，特别是煤炭。欧洲的电力市场改革方案也增加了一系列措施，例如允许用户自由选择供应商、签订长期购售电合同以及由政府主导签订差价合约等方式，以增加中长期市场的竞争性和流动性，支持新增清洁能源项目并降低能源价格。 中国于2024年起对煤电实行两部制电价，可以借鉴欧洲经验优化煤电容量电价政策的实施。根据国际经验，良好的容量机制设计需要： 以科学、严谨的资源充足性规划为基础，确定未来一段时间内区域电网是否存在容量短缺，以及容量短缺的量和性质（例如，季节灵活性容量短缺X兆瓦）。 通过透明和竞争性的机制来采购所需要的容量资源，并通过市场竞争决定容量支付价格。 面向所有满足技术条件（能效、环保标准、灵活性）的资源，特别是激励储能、抽水蓄能、需求响应、电网互联等清洁容量资源的参与。 单独为煤电和其他化石能源支付容量电价需要考虑延缓转型和增加排放的风险，也要考虑对于电能量市场的影响，例如，如何确保现货市场价格信号不受容量市场影响。解决这些问题需要准确的市场评估，并在此基础上采取更系统的电力市场改革措施。我们将继续跟进这些话题并和大家分享我们的研究成果。 本文首刊于《南方能源观察 》，2024年5月17日… View Summary +