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Insights from Our Experts

Use Less, Save More: Adding a Conservation Incentive to Percentage of Income Payment Programs

by Janine Migden-Ostrander on

For low-income households, being able to afford utility service is a constant struggle. The average American household spends 2-3% of its income on its energy bills, but for a low-income family, the energy burden can be more like 15-20% (or higher). Customers may have to decide whether to put money toward utility bills, to avoid…

零售电价改革:浅谈中国当前面临的挑战及解决方案

by Wang Xuan Max Dupuy Fredrich (Fritz) Kahrl on

近年来,中国以及世界各国的电力系统正在发生着根深蒂固的变化。在供应侧,大规模可再生能源并网需要有更灵活的运行机制,在需求侧,新兴的发用电技术和应用包括可再生能源分布式发电、电动汽车、储能和电气化改变了传统的集中式发用电模式。此外,能源通讯系统的数字化智能化使得终端用户可以对外部电价做出响应。这些变化正驱动各国政府思考和完善销售电价政策,以促进电力系统朝着安全,清洁和高效的方向发展。 去年年底,多个省份(甘肃,山东,湖北)出台销售电价改革措施,调整了峰谷分时电价以适应电力系统发用电结构发生的改变,引导用户合理用电,然而依然有很多需要改进的地方。如果市场的价格信号可以传导到需求侧,并且具备一定的智能通讯系统来调节负荷,那么就能在一定程度上避免出现类似个别省份 (湖南,江西,浙江)的拉闸限电情况,通过需求响应经济有效地解决短期缺电问题。 从最近发生的德州电力危机来看,ERCOT有针对工商业用户的需求响应项目,近年来在危机发生之前起到了包括帮助可再生能源并网,减少夏季高峰需求,从而使得ERCOT市场的系统储备维持在较低的水平,降低了成本。虽然本次电力危机中需求响应本身无法应对在极端天气影响下长时间和大规模的缺电,但是更多的需求响应本来可以在减轻灾难的严重性和降低成本方面发挥重要的作用。未来进一步扩展需求响应的种类和规模,将有助于减少紧急状态下系统的压力,将损失降到最低。在气候不断变化,极端天气频繁出现的情况下,需求侧资源对增加系统可靠性和弹性的作用会更加突出。另外,也应该意识到,ERCOT实时电价项目对于用户和零售商存在一定的风险,中国的中央和省级政府对零售市场的参与者资质和市场价格风险防控方面应该加强监管[1]。另外,需要完善市场规则和发展金融工具帮助进入竞争性零售市场的大用户和售电公司对冲实时电价波动的风险,同时对于小型用户,应避免在不知情或者没有智能电价管理途径的情况下暴露于实时电价。 目前面临的机遇和挑战 中国在改善工商业和居民用户的阶梯电价和峰谷电价方面已经取得了一些进步。尽管如此,现阶段销售电价政策改革仍然存在一些问题: 电力市场特别是现货市场的建设和运行仍在进展中,工商业用户的电价并不完全由市场形成,在此情况下,现阶段如何促进工商业用户在增加系统可靠性、节能减排,降低成本方面的作用? 即使未来现货批发市场趋于成熟,实时市场价格波动依然无法传导到不参与市场的需求侧,例如小型商业和居民用户。对于这部分用户的销售价格(目录电价)应该如何改革以适应新形势的需要? 中国现有的输配电价是否能促进包括发电,输配电,储能以及需求侧资源的更高效地配置和利用? 零售市场多大程度放开?售电公司的作用以及零售套餐如何设计? 中国要完成碳中和的目标,意味着大规模的可再生能源并网和终端用能的电气化,销售电价应该如何改进来刺激消费者灵活,低碳用电?如何制定分时电价,以及针对储能/电动汽车的用电政策? 可能的解决方案 在电价设计的问题上很难有唯一正确的解答。关键在于是否能够找到适合电力系统清洁高效发展和符合国情的电价政策,理论上,销售电价设计的一些原则包括: 反映成本。终端销售电价应该能够反映用电真实成本,其中主要有电量,容量,输配电成本等。无论对于市场或者非市场用户,零售电价都应该进行动态调整以反映成本的变化。 提高灵活性。销售电价应该更好地解锁需求侧灵活性,帮助可再生能源并网。 合理化容量电价。容量电价的缺点在于无法充分反映时间地点变化,无法有效激励用户节约用电和转移负荷,除非减少用户的最大需求对降低系统的峰值有所贡献(Coincident Peak Demand)。因此,应该主要通过电量电价来回收系统成本,而容量电价只关注与单个用户负荷相关的配电侧成本。[2]. 谨慎设计分时电价。分时电价(TOU)需要注意峰谷价格的差距,峰谷时段的设计应该符合系统峰谷时段。具体来说,峰,平,谷电价分别对应峰荷,肩荷,基荷发电和输配电导致的成本。尖峰电价则应用于一年中系统处于紧张状态下的几十个小时(例如,监管者根据对需求最新的预测,在规定的有限次数和每次持续的最长时间限制下施行尖峰电价)以激励例如需求响应等灵活性资源。而在波动性可再生能源发电富余的时间段,低谷电价能够激励用户转移用电负荷,帮助消纳可再生能源。[3] 更好地普及和应用智能电表及智能终端。使得用户侧可以响应更为灵活的价格机制[4],(例如, 尖峰电价(CPP), 实时电价( RTP))并为提高系统可靠性做出贡献。 考虑到社会公平因素。电价设计需要对特殊群体例如中低收入水平的家庭应该给予适当保障和优惠。 从广东的实际出发,对于已经进入电力市场的工商业用户,大部分电量通过中长期合同确定[5],虽然政府一直鼓励在签订中长期合同时,分时段签约并拉大峰谷差价[6],但由于合约为价差价格以及政府管控等因素对反映系统运行成本的作用有限。同时,在现货市场,大部分工商业用户几乎无法感受到短期现货市场价格,因此很难在提高短期可靠性和帮助可再生能源并网方面做出贡献。在我们之前的文章[7]中提出在完善的市场机制下,现货市场的稀缺性电价可以以分时节点电价的形式清晰地反映电网实时供求状况。允许批发市场价格信号传导到零售侧用户(实现批发市场和零售市场价格的联动),鼓励用户利用信息技术和智能电表对于电价波动做出响应也至关重要。中国已经具备发展需求侧资源(需求响应,能效,储能和分布式发电)和综合能源服务的基本条件,并形成了初具规模的市场竞争,中国可以在解锁需求侧资源的潜力和价值方面成为世界的佼佼者。在现阶段,我们建议: 加速现货市场建设,包括以稀缺性定价改善现货市场价格信号,以及允许所有资源公平竞争。特别是,需求侧资源(需求响应,储能,EV,分布式发电)应该能够以单个或者集合的形式参与市场并获得合理补偿。 对于中长期市场,我们建议将物理合同转变为金融差价合同。这将有助于消除经济调度的障碍,支持现货市场成本最低的结果,并帮助市场用户管理价格波动的风险。 在市场设计中体现用户的意志,进入零售市场的大用户可以更自主地选择负荷集成商,售电公司,综合能源服务公司来参与需求响应,签订灵活电价合同,采用自发自用等多种模式。欧盟在2016电力法案的议案中,强调了所有用户都具备这些基本权力,并要求成员国完善市场规则,建立监管框架促进需求侧资源发展[8]。 在零售市场,零售套餐可以根据用户的需要丰富产品种类,例如,帮助用户购买绿电,使用可中断用电/高可靠性用电,并提供负荷集成,节能降耗和优化电费等综合服务。节能服务公司可以根据分布式发电,储能和用户的消费特征提供综合用能解决方案。在芬兰,到2017年底,大约10%电力用户(metering points)选择了零售市场的灵活电价套餐,支付按小时现货价格,按月的固定费用和零售服务溢价。通过零售商的网站,用户可以查看第二天每小时的电价,最终根据智能电表计量的每小时实际用电量计算电价。另外一些零售套餐可以收购多余的分布式光伏发电;根据市场价格自动控制空调等智能终端;或者可以根据用户喜好和天气情况,帮助优化取暖时间从而减少取暖费用[9]。 加强先进电表,能源管理系统和自动化智能终端的应用,需要采集每小时,甚至更精确的用户用电信息来支持数据分析,用能优化和账单结算。这一点无论对于市场化用户或者非市场化用户都非常重要。国家电网和南方电网已经在这一方面取得了令人瞩目的成就。 完善的电价体系不能只依赖电力批发和零售市场竞争,而是需要在电力规划,需求侧管理(包括需求响应和能效),电气化,电价政策等方面的统一协调和监管作用下完成。 而针对仍然处于目录电价的用户,例如居民和小型工商业用户,在保障低收入和其他特殊群体的优先和优惠用电的前提下,相关的电价部门应该及时修正目录电价,完善峰谷电价,拉大峰谷价差,调整峰谷价格时间,使得用户一定程度上感受系统成本的变化,从而使个人用电行为有助于提升系统利益。 在硬件软件允许,用户深刻了解项目风险和相关利益并同意参与,且在政府建立了完善的监管机制的前提下,可以对灵活的尖峰电价,实时电价进行试点,并利用大数据研究用户的用电行为,做出更科学合理的销售电价。这样做可以减少峰时负荷和不必要的电源电网投资,更好地利用低谷可再生资源,并有助于减少个人或单位的电费支出。 本文首发于南方能源观察 参考文献: [1] 国家发改委3月1日颁布的《售电公司管理办法》(修订稿)在售电公司准入与退出管理的基础上加强了对售电公司运营和信用的管理,在这方面迈出了新的一步。http://www.chinasmartgrid.com.cn/news/20210301/637956.shtml [2] RAP Demand Charges: What are they good for? Nov. 2020. https://www.raponline.org/knowledge-center/demand-charges-what-are-they-good-for/ [3] 关于分时电价的设计原则和举例,详见 Smart Non-Residential Rate…

Be Strategic with Your EV Funding: The Essential Charging Network

by Camille Kadoch Julia Hildermeier on

As the Rolling Stones once told us, “You Can’t Always Get What You Want.” That idea might certainly apply to jurisdictions that would love to have the resources to build out a comprehensive charging network for electric vehicles, but find that they have to downsize their ambitions for fiscal reasons. Some places are sorting this…

De elektrische truck: goed laadplan kan veel geld besparen

by Jaap Burger on

Tijdens de pandemie zijn we veel meer thuis én bestellen we meer online. De bestelbussen in de straat zijn daarom een steeds zichtbaarder onderdeel van de logistieke keten. De meeste CO2-uitstoot en geluidsoverlast van transport komt echter van vrachtwagens. Vervangen we deze dieseltrucks door elektrische alternatieven, dan dragen we bij aan het terugdringen van CO2-uitstoot…

A Next-Generation Approach to Energy Resource Procurement

by Megan Anderson Carl Linvill on

Three trends in the power sector are converging to drive rapid and unprecedented change. State and utility climate goals are driving significant investment in clean energy. Fossil-fueled generation is aging and retiring at the same time that renewable energy and storage are increasing in efficiency and declining in cost. And increased electrification of end uses,…

Unlocking electrification through rebalancing levies and taxes

by Jan Rosenow on

I frequently receive requests for advice based on my personal experience as an owner of a heat pump and an electric vehicle. Often I get asked whether I now pay more for my energy than before. People are more keenly aware today of the high costs of electricity and they hesitate to switch away from…

对美国得克萨斯州能源危机的一些初步想法

by Max Dupuy on

得州能源危机引起了美国以及世界各国媒体的广泛关注。在中国,有关得州事件与中国电改相关性的讨论也正在进行。得州政府和相关专家现在正处于调查分析危机的早期阶段,距离所有相关事实公开还需要一段时间。也许现在给出完全确定的结论还为时过早,但可以从得州的经历中得出一些早期的启示。 目前可以识别出一些与危机相关的因素。2月11日至16日,冬季的天气状况在强度和持续时间上都远远超出了通常被认为是“极端”的水平。得州和其他中西部州的一些地方打破了有史以来最低气温的记录。电力需求在15日和16日达到顶峰,高达约74 GW。这超过了得州独立系统和市场运营商ERCOT去年发布的资源充足性规划中的“极端”冬季规划情景预测的67 GW的高峰需求。这个对“极端”冬季高峰需求的预测,部分来自于2011年发生的一次较小的冬季风暴的经验。然而,得州夏天需求高峰曾超过74 GW,ERCOT对此处理良好。 不幸的是,当时许多发电机组出现了无法使用的状况。在ERCOT假设的冬季“极端”和“低风”情景下,预期风力发电只会占到可用资源的一小部分(约为2 GW )。尽管一些风机被冻结,但风力发电出力超过这一基线,在危机期间,除了几个小时外,风电出力均超过了“低风”情景的预期。与此同时,许多燃气发电和其他火电出人意料地无法使用。ERCOT预测的极端情景下,可调度的火电为58 GW;但在15日,实际可用的火力发电只有42 GW。天然气基础设施的冻结是一个主要因素,一些燃气发电机组无法发电是由于电厂设备的冻结,一些是由于天气作用导致天然气井和管道故障问题。 根据我们国际专家团队对得州和中国能源体系和政策的异同的理解,以下是我们的一些初步想法。 美国各区域独立系统和市场运营商负责资源充足性规划的各级领导和工作者肯定会重新评估各种天气情景。气候变化意味着,在规划情景时,重新审查需要考虑什么样的气候条件将非常重要,包括对“极端”天气的假设。 这场危机凸显了能源政策不同方面相互关联的属性。在规划和政策制定的过程中,应将电力行业改革、天然气行业改革、能效政策和减排政策等方面统筹考虑。 现在说ERCOT电力市场规则的细节是否应该根据危机进行修订还为时过早。正确制定电力市场规则并不容易。必须在必要的地方对这些规则进行不断审查和修订,即使是在像得州这样经验丰富的地方。理想情况下,政策制定者会在需要的地方做出调整,同时保留市场设计的积极因素。 从积极的方面来看,ERCOT市场多年来一直是运用稀缺定价的一个有用例子,它支持经济调度,促进可变可再生能源并网的灵活性,并为需求响应和储能提供激励。ERCOT市场在应对夏季热浪的同时以成本有效的方式做到了这一点。在中国,新的电力现货市场和有弹性的市场机制也有助于向成本有效和可靠的清洁能源转型方面取得进展。对于中国和美国,始终将这些目标放在聚焦的位置是非常重要的,即使在出现新挑战时也需要继续进行调整并确保达到所需的可靠性水平。 科学的规划流程和精心设计的市场都是必要的,并且要相得益彰。得克萨斯州制定了一个资源充足性规划流程,在网上定期公开发布的报告中包含了详细信息,该流程旨在确定电力系统是否有足够的资源来满足未来几年的峰值用电需求。然后,将资源充足性预测的结果用于调整ERCOT市场机制中行政设置的参数,这些参数会影响系统稀缺时电厂和其他资源得到补偿程度。调查结果可能会表明,ERCOT资源充足性规划的假设和统计分析存在一些问题,导致对风险的低估(例如,规划中的统计分析可能没有充分考虑相互关联的风险,即低估了大量发电容量受同一事件影响的可能性)。但是,重要的是这种透明的资源充足性规划过程值得不断完善,对支持成本效益、系统可靠性和可再生能源并网的目标必不可少。得州的危机凸显了在中国现货市场地区正式建立科学且透明的资源充足性规划流程的重要性。 得克萨斯州早已采取一些初步措施来促进需求响应,需求响应是一种非常经济高效且充足的资源,随着风能和太阳能的渗透率增长,可以帮助系统保持平衡。但是,需求响应的巨大潜力才刚刚开始释放。在这场危机中,大量的需求响应本来会非常有价值。虽然需求响应本身无法避免这场灾难,但在减轻其严重性和成本方面可以发挥重要作用。 此外,尽管需求响应在未来应对极端事件中的价值是显而易见的,决策者必须认识到,在非危机时期,特别是随着可变可再生能源的渗透率不断提高,增加需求响应也非常有价值。中国推动需求响应的努力(包括广东省关于需求响应和储能参与现货市场的新政策)是非常值得的。 ERCOT区域的电网与北美其他地区的电网是分离的。尽管ERCOT 周边区域的电网在这次冬天风暴时也遇到了压力,但ERCOT和周边区域如果有更大互联输电容量的话,可能部分缓解得州这次的危机。从更广泛的意义上讲,覆盖更大地理范围的一体化系统运行的电力市场可以带来巨大的好处。出于当地政治原因,ERCOT区域不太可能与周边区域组成一个一体化系统运行的更大的电力市场,但美国一些地区和世界其他地区已经认识到了大规模系统运行和市场一体化的好处,并正在创建具有广泛地理范围的一体化市场。 在这方面,中国南方电网地区,作为中国第一个区域现货市场的经验将非常重要。 得州需要进行的一些重要的改革可能与电力市场设计并不直接相关,在无论选择哪种市场结构和规则的情况下都适用。参与市场的资源缺乏基本的绩效标准,这是系统在极端条件下失效的一个主要原因。尤其是,建议得州政府应该考虑对电力和天然气系统(包括燃气电厂)的各个部分制定新的最低防寒规定。在这个问题上,得州可以借鉴美国其他地区的经验。 就支持终端用户节能的政策和项目而言,得州低于美国各州的中位数水平。更好的隔热建筑和更高效的电器和设备将会减少能源需求。这也将有助于减缓房屋在这种极端寒潮中降温的速度。中国的节能政策和项目在很多方面已经超过了得州,但在成本有效地提高能效方面肯定还有更大的潜力。 随着今后对2月份得州事件了解的更多,我们将分享如何解读这场危机的其他结论和建议。 本文首发于中国电力报

Brussels, Texas – lessen uit de winter black-out

by Bram Claeys Michael Hogan on

Het ligt in onze menselijke aard te zoeken naar bevestiging van voorafnames. Dat was in de eerste reacties op de blackouts door de winterstorm in Texas niet anders. Ook in België, waar de politieke zenuwen gespannen staan door de nakende kernuitstap en een capaciteitsubsidie nodig lijkt om elektriciteit in de winter te garanderen. Nu betrouwbare…

Real-life drama: Learning from a Texas tragedy

by Michael Hogan on

Othello: “But this denoted a foregone conclusion.” Iago:    “Tis a shrewd doubt, though it be but a dream                And this may help to thicken other proofs               That do demonstrate thinly.” Othello, Act 3, Scene 3 Shakespeare’s tragedy centers on the theme…

RGGI’s Program Review Offers a Chance to Revisit Local Air Quality Needs

by Nancy Seidman David Farnsworth on

While there is substantial evidence that the Regional Greenhouse Gas Initiative (RGGI) has been very successful at reducing carbon and other emissions across the multi-state region, there is still important work to be done to document and ensure air quality improvements at the local level — especially in frontline communities that either host fossil-fuel power…