A quick side-by-side of the positions in Parliament and Council Reform of the European electricity market design should enter the final stages ahead of next year’s elections. Will the racers be able to cross the finish line in time? This largely depends on how far removed the positions of team Parliament, Council, and Commission are…

自2021年7月[1]，国家发改委发布《关于进一步完善分时电价机制的通知》（《通知》）以来，全国各省都积极响应了国家号召[2]。截止到2023年1月，全国32个省级行政区都已经逐渐推出了符合地方负荷及电力资源特性的分时电价（云南、福建处于征求意见阶段）[3]。如此大规模地在全国范围内推广分时电价，中国已在施行范围内走在了世界前列。除此之外，各省也按照《通知》的指示，扩大峰谷比，并且个别省份（如广西）会根据省内电力系统情况，灵活调整分时电价执行[4]。以上几点都能够看出，中国的分时电价整体来看在朝着不断完善的方向发展。 然而，分时电价的成效取决于实施细节。一个研究对美国国内163个试点时变电价设计（time-varying rate design）的结果进行了总结，其中63个采用了分时电价设计[5]。 这些分时电价试点的成效不一，其中效果最好的能达到近40%的尖峰负荷削减，而另外一小部分试点则仅有十分微弱的效果[6]。诚然，中国和美国分时电价项目的设计细节有许多不同，不能一概而论。不过也可以从这些效果不一的分时电价试点中得出一个通用的结论：分时电价成效重在细节。对实施情况进行跟踪、总结、改良，是完善分时电价必不可少的步骤。分时电价的广泛推行虽是一个很好的开始，但若要达到《通知》中所构想的“削峰填谷、改善电力供需状况、促进新能源消纳”等目的，还需要不懈的努力。本文结合中国国情，为进一步完善分时电价提出了一些可参考的建议。 在短期内很容易改进的一点是：在制定分时电价时，应主要考虑净负荷而非负荷。汇总目前各省级行政区颁布的有关分时电价的通知，目前设计分时电价的出发点大多是对负荷曲线的重塑——这是一个很好的开端。然而，随着光伏与风电容量的增加，系统压力最大的时候不再是负荷最高的时候，而是净负荷（负荷减去风、光出力）最高的时候。其中最典型的例子就是“鸭子曲线”(Duck Curve)。“鸭子曲线“得名于在风光渗透率高的地区，其日间负荷曲线形似鸭子：在白天由于光伏出力，净负荷较低，而傍晚时分在居民用电量骤增和光伏出力渐出的双重压力下，峰值负荷发电厂需要在很短时间内快速爬坡，导致系统供需趋于紧张。若要能够更好地舒解系统此时的压力，分时电价时段及峰谷比应当反映净负荷的变化。有一些风、光资源较多的省份已经在使用净负荷作为分时电价的主要考量，这些变化会使得分时电价的设计得以更好地适应新能源较丰富的电力系统。图一为加州独立系统运营商“鸭子曲线”。 Lazar J. (2016). Teaching the “Duck” to Fly (Second Edition).睿博能源智库. https://www.raponline.org/wp-content/uploads/2016/05/rap-lazar-teachingtheduck2-2016-feb-2.pdf 从中长期来看，分时电价的设计根据可以从（净）负荷更进一步，转至全面系统边际成本。前文中提到的以净负荷为设计依据有助于解决新能源系统带来的一些挑战，而以全面系统边际成本作为设计依据则会最大程度地发掘分时电价巨大的未开发价值，包括加强电力系统可靠性，降低系统成本，以及促进可再生能源的消纳。 “全面系统边际成本”这一概念所强调的原则是：在考虑系统边际成本时，不仅仅需要考虑短期成本（如电能量成本[7]），更应该全方位地考虑可规避的长期成本（如电力资源容量[8]及输配电容量成本[9]）。电力资源容量成本和输配电容量成本仅靠市场虽然很难直接确定，但这些容量成本在一些情况下可以占到成本的大部分——充分考虑这部分可避免的成本才能使分时电价的价值得到最大程度的体现。一个电力系统的发电站和电力输配线并不是按照系统的平均负荷建造的，而是为了满足该系统的尖峰负荷。如果分时电价的设计可以考虑到压低尖峰负荷所避免的电力资源及输配线建造成本，峰谷比就可以进一步合理拉大，最大程度地发挥分时电价的价值。 图2. 2022年加州全面系统边际成本细项（小时平均成本） 图 2: 每小时的数值取全年每天中该小时的平均值. 来源：Source: California Public Utilities Commission 2022 Avoided Cost Calculator. https://www.cpuc.ca.gov/industries-and-topics/electrical-energy/demand-side-management/energy-efficiency/idsm 为进一步说明“全面系统边际成本”这一概念，接下来以加州为例做具体阐释。上图画出了加州目前采用的模型对2022年年度平均小时系统全面边际成本的估算，其尖峰时段在下午四点到十点之间，其中能量成本和外部成本（包括温室气体排放、甲烷泄露、排放权交易成本）虽然也随时间有所波动，然而在这个例子中，成本波动主要由电力资源容量以及输配电容量成本构成。当然，这仅仅只是美国一个州内某一年的例子，对于别的电力系统还需要具体分析、具体讨论。不过加州的例子至少可以启发世界各地的电力行业政策制定者，将分时电价的峰谷比以及时段设计基于全面系统真实边际成本，尤其是囊括可避免的电力资源和输配电线容量成本，将大大增强分时电价的效用。 我们建议中国采用一个类似上文提到的模型来计算各省级行政区内的全面系统边际成本，并在此基础上设计分时电价。相关政府部门可以监督相关研究机构及学者出台全国统一的方法论以及模型架构，并统一发布模型的设计细节和参数，来促进从业人士以及相关企业建言献策。电力资源以及输配电容量成本往往需要因地而异的具体分析，对此政府部门也可以建立一个分析框架，指导各省级能源部门连同电网企业组织分析。 本文从中国目前的分时电价实施情况出发，提出了各省分时电价峰谷比和时段的设计基础应当由负荷转向净负荷，并进一步转向系统真实边际成本，并以美国加州为例，阐释了这一思路的转变可以鼓励电力系统有效规避一些电力资源和输配线的投资并降低系统总成本。除此之外，国际上还有许多建立在分时电价之上的时变电价设计，可以更加灵活地安排尖峰费率以及持续时间，并且配合一些用户端装置（例如HUD平视仪、手机应用）来更好地传递价格信号。这些时变电价设计可以有效延展已有的分时电价设计，在现有的基础上更进一步[10]。   本文首刊于《中国电力报》2023年8月28日   [1]若读者对本文中一些话题的技术细节感兴趣，可参阅：张俊，Zachary Ming, 高驰，Max Dupuy. (2023). 分时电价设计：准确反映系统内在成本. https://www.raponline.org/knowledge-center/rap-time-of-use-whitepaper_cn/ [2] 中国国家发展和改革委员会. (2021). 关于进一步完善分时电价机制的通知. https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202107/t20210729_1292067.html?code=&state=123 [3] Jacy. (2023).盘点2022｜全国工商业用户分时电价全景图.https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NzgxNjAyMw==&mid=2651591931&idx=2&sn=703be916b38e6c62…

The Inflation Reduction Act (IRA) became law one year ago, on August 16, 2022. Its billions in investment for the clean energy transition includes considerable resources to spur heat pump adoption across the country. But how much of an effect will it have? Will the IRA on its own accelerate heat pump adoption enough to…

To decarbonise the UK, the long term use of gas for heating, including any potential for hydrogen, is limited. Getting off gas is now an obvious climate change and energy security necessity. Both the UK government and its adviser, the Climate Change Committee (CCC), have signaled the need for the gas network to be wound…

The city of Groningen in the Netherlands has long been home to Europe’s largest fossil gas field. As fossil fuel production winds down, city authorities are looking for alternative residential and commercial heat sources. One of the solutions they found is a district heating system using locally available waste and renewable heat. Clean, efficient and…

On 28 June, a committee made up of members of European Parliament finally signed off on a new EU Renewable Energy Directive (RED III), the landmark law that aims to speed up the deployment of renewable energy across the EU. This paves the way for a final plenary vote in September and final rubber stamping…

With the Biden-Harris administration’s recent announcement of $11 billion for rural energy providers to electrify and decarbonize, rural electric cooperatives now have the boost they need to apply their nimble capabilities and lead the energy transition. Although energy demand from any one cooperative may be small, the impact that cooperatives have across the United States…

District heating needs to speed up decarbonisation to reach climate goals Over the past year, how we heat our buildings has become a top priority for most citizens, businesses and governments. And rightfully so, as a third of all energy in the European Union (EU) is used for heating and hot water in buildings, 72% of which…

近日负电价备受关注。 睿博能源智库项目主任Max Dupuy在接受中能传媒记者的采访时，结合国际电力市场的经验，介绍了出现负电价的原因及释放出来的信号。他认为，在一个设计周密的电力现货市场中，出现负电价不一定代表不合理的市场行为,这可能预示着向更清洁、成本更低的资源过渡的机会。 出现负电价不一定不合理 中能传媒：能否简单介绍下国际电力市场中的负电价情况？ Max Dupuy：近年来，负电价在欧洲和美国都比较常见。例如，美国的一个电力市场，西南电力池（Southwest Power Pool），涵盖了包括中部许多州在内的广泛区域，并且这一市场区域还拥有全美最优质的一些陆上风电资源。近年来，随着风电容量的不断增加，市场出现负电价的时长也在不断增长，甚至在过去的几个冬天内，西南电力池的负电价时段已经超过了20%[1]。其他地方，诸如澳大利亚的维多利亚州，早在2022年12月就经历了整整一周的均价为负的批发电力市场价格——主要原因是天气适宜导致电力需求平缓，以及当时丰沛的风电和太阳能出力。 中能传媒：在电力现货市场中为什么会出现负电价这种现象？ Max Dupuy：在一个设计周密的现货市场中，负电价时段的出现不一定代表不合理的市场行为。这一市场信号会鼓励市场参与方积极考虑在低电价甚至负电价的时段，通过新的电气化以及需求响应来更好利用这部分价格低廉甚至是免费的电力。换言之，低电价或负电价预示着向更清洁、成本更低的资源过渡的机会。世界上一些地区的现货市场经历过这样的负电价时段。 现货市场运作的原理是，基于电网的物理结构，根据系统现状（包括由于天气等因素引起的供需变化），实时提供最优的价格信号。在系统供应紧张的时间内价格升高，而在系统供应充裕时（例如可再生能源出力充足的时候），可能出现零甚至负价格。   滚动资源充足性评估可以建立信心 中能传媒：负电价还释放了哪些信号？ Max Dupuy：在运作良好的市场中，负电价的出现不一定代表“不合理的竞争”。例如，在存在税收抵免(如美国的风能和太阳能)或对可再生能源发电提供度电补贴的情况下，可能会出现负价格。在竞争市场内，各发电资源会按照其各自边际成本进行报价。对于运行成本几乎为零且享有度电补贴的可再生能源，即便报价为负也依旧可以收回边际成本。也就是说，为了获得税收抵免或补贴，风能和太阳能发电企业可能会合理地向市场报负电价。 出现现货市场低电价时段，也可能是现货市场发出的一个重要的信号(和激励)，即某些过剩的不经济资源需要退役。 在全球范围内，我们看到现货市场正在发出信号，不鼓励新建燃煤电厂、支持现有燃煤电厂退役。同时，这也为需求侧资源（例如，储能和需求响应）提供了“填谷”的动力，积极转移负荷，利用廉价的发电保持系统稳定。 关于负电价是否是“合理的”，或者说，负电价是否损害到系统可靠性并引起可靠性风险甚至断电，这样的讨论有许多。解决这一问题的最佳方法是开展滚动规划分析：滚动开展高质量的资源充足性评估可以为各方建立信心，坚信这样的市场设计带来合理的表现，且并不会危害系统稳定性[2]。 确保电力现货市场监管得当 中能传媒：怎样促进合理电价的产生？ Max Dupuy：应确保现货市场设计得当，能够形成合理电价。基于我们对电力现货市场的分析，几点想法如下： 首先，最好取消火电厂基于行政上网标杆电价的补偿机制，形成以现货市场为中心的价格机制。近期关于扩大中长期合约交易价格浮动范围的举措，是朝着正确方向迈出的重要一步，接下来可考虑取消燃煤上网标杆电价机制，形成以现货市场为中心的补偿模式。 其次，与其他拥有现货市场的国家一样，国内的市场参与者将能够通过金融差价合约对冲现货市场的价格波动。让大型用户和发电商接触现货市场价格信号是有道理的，因为他们足够成熟来面对价格波动做出合理反应，并利用金融合同规避风险。通过这种方式，价格波动可以得到控制，且能够保护合理的价格信号。 此外，建立跨省/区域（或全国）统一的电力市场，有助于降低现货市场的价格波动。积极培育需求侧资源，充分响应现货市场价格信号，虚拟电厂的规模化将促进电力市场的良性竞争。 最后，评估出现负电价的地理范围，将其作为搭建新的输电线路连接该区域及电价较高区域（也许是跨省）时的一项指标，将会是有价值的。考虑完善分时电价，降低低谷电价，更好的反映出现货市场价格。 总而言之，负价格不一定被视为系统不能良好运作或系统中可再生能源“过多”的证据。相反，关键是要确保现货市场设计运行良好、监管得当。 [1] J. Seel et al. (2021). Plentiful electricity turns wholesale prices negative. Advances in Applied Energy. 10.1016/j.adapen.2021.100073 and Southwest Power Pool Market Monitoring Unit (2022)….

The workforce is the driving engine of the economy. This adage is equally true even when the engine is efficient and electric. Clean energy jobs in the fields of energy efficiency and electrification are increasing. While the U.S. workforce grew overall by 2.8% between 2020 and 2021, clean energy jobs grew 4% during the same…