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基于常规评估的分时电价动态调整思路

by Chi Gao on

中国的可再生能源增长势头不减,为达成双碳目标打下了良好的基础。随着可再生能源在能源结构中占比越来越高,如何在保障供电稳定性和系统安全的前提下,调整当前电力系统,深化市场改革,实现可再生能源带来的环境及经济效益的最大化,成为了一个亟待解决的挑战。目前包括中国在内许多国家都在尝试解决这一问题,并在很多方面取得了一定进展。其中,分时电价在全中国范围内的推行是一个很重要的里程碑。本文总结分析了中国在此方面做出的努力及成果,并结合国际经验,为地方政府更好地落实国家政策提供了一些思路。 近年来,为了改善电力供需情况,促进可再生能源消纳,国家发改委及能源局出台了许多措施,而分时电价就是其中的几个主要措施之一。分时电价是指将一天分为多个时段,并且针对各时段制定不同的电价。具体来说,是将电价在电力系统紧张,亦即用电需求高、发电资源边际成本高昂时定价在高位;而在系统形势较宽松时定价在低位。通过价格信号引导用户调整用电时间,以达到削峰填谷的作用。有些地区也会考虑冬夏、枯丰水期对系统成本的影响,制定季节性的分时电价。分时电价还有许多立竿见影的环境和经济上的收益,例如带动负荷向低成本、低排放时段转移,以及减少调峰资源(如火电)的需要。在近期的文章中我们就此分享了更多细节。 国家发改委在2021年颁布的《关于进一步完善分时电价机制的通知》提出了一些指导性的意见,旨在拓宽、深化分时电价政策,进一步塑造以新能源为主体的新型电力系统。根据国家指导,各地区也相应出台了省级分时电价政策。这些政策响应了《通知》的号召,许多地区制定了尖峰电价机制、也将峰谷电价差在合理范围内拉大。 值得注意的是,《通知》中还开创性地提出要“建立分时电价动态调整机制”,并且各地区的分时电价政策也对此有所响应。然而,多数省份暂时尚未提出具体、详尽的实施办法。就此,本文将借鉴国际经验并结合中国国情,简短讨论分时电价动态调整机制的重要性,以及以下三点设计思路:常规评估、有据调整、公开方法。 建立分时电价动态调整机制的重要性 中国各地方在2021及2022年陆续出台了完善分时电价政策的相关文件,然而若想最大程度地发挥分时电价的优势,对分时电价的动态调整也必不可少。例如,在太阳能发电资源快速增长的美国加州,政策制定者近年出台了系统化的动态调整机制来调整分时电价峰段划分,用以解决困扰加州已久的居民电价与电力供需情况不符的状态。以加州南部的圣地亚哥区域为例:这一区域内的分时电价设计在十数年间,都沿袭了大规模开发太阳能资源前的电价——电价高峰时段被定为上午11点至下午6点之间,以降低日间用电量。可随着近年来太阳能发电量比重逐渐增加,低成本且环保的电力资源在日间激增。然而傍晚日落时,太阳能出力逐渐减少,又恰逢居民用电高峰,导致傍晚时段电力系统供电紧张。分时电价调整的滞后导致了电价设计与系统成本的脱节。自2017年开始,为了让分时电价“重回正轨”,分时电价的高峰时段被改至傍晚4点到9点。这样一来,日间的太阳能资源能够得到更好的利用,并且傍晚时段的用电高峰也得以控制。政策制定者通过分析系统情况,给正在发生深刻变化的电力系统“把脉”,并及时调整分时电价以应对这些变化。动态调整分时电价不仅放大了可再生能源的经济效益,也缓解了可再生能源并网波动所带来的系统压力。 常规评估 在日新月异的中国电力系统内 ,实施常规评估有益于保证分时电价与系统总成本变化方向相符。理论上来说,随着可再生能源渗透率与电气化程度越来越高,电力系统的供需条件也会随之改变,并且系统电力成本也会发生变化。此外,由于分时电价的确立是建立在对未来几年的预估之上的,对于中国目前正在经历变革的电力系统而言,这些预估的假设基础很可能在未来几年发生较大的变化,使系统电力成本改变、偏离预估值。确保分时电价可以及时跟进电力成本变化的基础是常规评估——此类评估大多通过对边际成本的分析,来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的时段。此处所讨论的边缘成本,在理想条件下不仅包含系统内部的运维成本(如燃料成本),同时也包含对社会和环境所造成的外部成本,例如二氧化碳及废气排放给环境和健康带来的额外成本。自2017始,加州的政策规定覆盖全州的三大售电公司每三年就要上交相关数据并进行评估,以确保分时电价设计和系统边际成本相符。若评估表明现有分时电价和系统成本脱节,那么售电公司会提交新的分时电价标准,经政策制定者批准后,采用新的分时电价。 有据调整 动态调整并不代表随意调整,对分时电价设计的调整应当建立在明确的目标和扎实的分析的基础之上。“明确的目标”具体是指通过推行分时电价希望达到的目的,例如降低系统电力成本,或者如《通知》中强调的,促进新能源消纳等。设计良好的分时电价往往可以同时达到多个目的,然而,没有任何一个分时电价设计可以一举达成所有的目标。在多个目标中分清主次,并围绕中心目标跟进总结,需要以扎实的分析为基础。目前中国的一大优势在于分时电价的大规模推行。各省不同的分时电价设计和电力供需情况,为政策研究提供了优质的异质性数据。通过对这些数据的详细分析,地方政府、省级电网公司、连同电力交易中心,可以量化环境和经济目标达成度,并总结过去经验,在此基础之上指导未来电价的设计。值得注意的是,近来已经有一些省份根据短期发电预期,及时调整了分时电价结构。例如广西在2021年出台了省内分时电价机制,并在2022年8月因来水偏好等原因,暂停实施了该年度夏季(7-9月)尖峰电价,且缩短了高峰电价时段。类似这样的动态调整对发电量预期做出了及时反馈,并调整分时电价以贴合系统实际成本。此外,河南省就在11月5日发布了新的通知,规定每年国网河南省电力公司都将向省发改委报告分时电价执行和电力系统运行的相关情况,并由省发改委进行评估和调整。若各省能将这种调整常态化、公开化,则更易于政策的平稳实施。 公开方法 公开发布分时电价价格形成与峰段划分的方法论,及上述的常规评估、分析报告,有助于稳定社会投资、激发社会各界建言献策。这些方法的公开有利于需求侧资源投资者——例如分布式可再生能源、需求响应、储能——提前预判,按照未来政策走向布局投资。此外,公开资料也有助于研究机构、电力行业从业人士、以及电力用户积极提供建议,以便更有效地完善分时电价的设计。 结论 在中国电力系统转型为以新能源为主体的新型电力系统的道路上,分时电价是一个不可或缺的里程碑。下一步,可以考虑在中央层面阐明建立分时电价动态调整机制的具体实施准则及时间线,在区域层面进行系统分析及常规评估,并在省级进行分时电价的最终微调。中国在分时电价的实施上已经走在世界前列:国际上,大部分分时电价的实施都还局限在地方层级,而仅有为数不多的国家像中国这样,在国家层面统一实施了分时电价。中国在分时电价上的坚持和成就为电力系统的绿色转型提供了坚实的基础,而分时电价电价设计的完善将进一步助力双碳目标的达成。 本文首刊于《中国电力报》(2022年12月6日)

Hybrid Heat: the Cool Path to Home Heating

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The opportunity: If the over 50 million US homes that have central air conditioning and a separate heating system just replaced their AC with a look-alike and more efficient “two-way” heat pump unit, those households could not only cool over the summer, but they could also heat during the spring and fall. This would produce…

Making the last mile electric

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A Win for Building Electrification: EPA Elevates Heat Pumps over One-Way ACs

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Millions of U.S. homes have central air conditioning for the summer and separate fossil fuel heating systems for the winter. A great way to boost home heating electrification is to replace those central air conditioners with look-alike “two-way” heat pump units, which can provide highly efficient heating in addition to cooling, at little extra up-front…

How the European Union incentivises inefficient renewable heating

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The EU’s renewables directives count what fuel is burned for heating, as opposed to the amount of heat produced. Never has the spotlight shone so brightly on Europe’s heating and cooling sector. And for a good reason. Fossil gas makes up around 39% of the energy used to heat buildings and much of Europe wants…

EV smart charging: A golden opportunity for distribution system operators

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Electric vehicles (EVs) offer a cleaner, more energy efficient means of transportation than vehicles with internal combustion engines. Less well known is that they also provide a still largely unused resource to improve grid operation. Although the additional electricity demand from EVs will be manageable on a power system level, it may create the occasional…

An Escape from the “Jaws of Delusion”: Planning for the End of Cheap Gas

by David Farnsworth on

In 2013, Marty Kushler, senior fellow at the American Council for an Energy-Efficient Economy (ACEEE), gave a presentation in Chicago on gas efficiency programs. He argued that one should not make decisions about programs with lengthy multi-year effects based on the record-low spot market prices for domestic natural gas.  Gas at that time was $2…

‘Game on’ for Germany’s heat pump transformation

by Duncan Gibb Andreas Jahn on

Time is of the essence if Germany hopes to meet its ambitious net-zero emissions target by 2045. To achieve this goal, the country will have to rapidly transform how it heats its buildings while ridding itself of Russian gas. Alongside increasing the renovation rate of buildings and rolling out clean district heating, heat pumps are…

Making sense of India’s fast-changing policy landscape: Integrated modelling to inform decision-making

by Kakali Mukhopadhyay Ranjit Bharvirkar Frederick Weston on

With several notable recent economic reforms, India is one of the fastest-growing emerging economies. The country aspires to become a $5 trillion economy by 2024-25 and a $10 trillion one by 2030. There is ample evidence that India’s growth has been highly unequal in the past. Therefore, transforming this vision of growth into reality will require…

The E3-India model: It’s come a long way

by Hector Pollitt Ranjit Bharvirkar Frederick Weston on

In 2016, the Regulatory Assistance Project approached Cambridge Econometrics about building a new macroeconomic modelling tool for India. The rationale for the model was simple: India needed to reduce its greenhouse gas emissions, but much of the policy to do so is set at the state level. A model that could identify the impacts of…