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【电改冲击波】从需求侧管理到需求侧响应
时间:2015-05-15 10:17:24来源: 点击:


       电改9号文将 “积极开展电力需求侧管理和能效管理”列入五项基本原则重要内容,4月9日,国家发展改革委、财政部又联合发布《关于完善电力应急机制做好电力需求侧管理城市综合试点工作的通知》,电力需求侧管理体制改革迈出重要一步。

      2005年,业内专家曾刊发《从需求侧管理到需求侧响应》一文,重点分析需求侧响应对电力市场稳定有效运行和对消费者选择的重要作用,今天看来还有很强的现实意义,现经作者同意刊发此文,以供大家讨论借鉴。


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引言

       需求侧管理的内涵和效应在我国已逐步被人们所认识。从需求侧管理到需求侧响应,绝不是一个简单的概念搬弄,而是一个质的拓展。需求侧响应重在运用基于市场的价格去影响需求的时间和水平;而需求侧管理重在采用市场价格手段之外的更为广泛的一些措施,如提高终端用电效率和峰荷转移等。需求侧响应对提高电力市场的稳定性和运行效率有着重要意义。

       什么是需求侧响应呢?
引入需求侧响应势在必行

       简单地说,需求侧响应就是将电力市场需求侧带回到价格设定过程中的一系列策略。需求侧响应按内容又可以分为系统导向和市场导向2种。具体的需求侧响应项目则不计其数:
 

       从分时电价到实时电价,再到两者结合的关键峰荷电价CPP(其典型成功案例就是法国的Tempo项目),以及在单一固定电价和实时电价这2个极端之间无数的价格创新产品;

       从紧急需求侧响应项目到需求侧投标(DSB)市场;

       从补偿式可中断负荷到可中断远期合约(该合约含较低的合同价格和较高的中断价格,当实时价格超过中断价格时中断负荷,需求方得到中断价格)等等。


       立足点
所有这些项目的一个立足点就是:放松零售价格管制,促进电力价格品种的创新,归还需求侧响应的机会,促进需求侧响应的能力(提高需求弹性),以便在系统约束时能有效平衡发电侧的市场力,将电力价格送回边际成本。


       在一个有效的市场中,价格是在市场买卖、供需双方复杂的互动中形成的。但在单边电力市场中,购买方没有也无法参与价格设定过程,因而价格没能起到供需之间“防震锤”的作用,使得电力市场相比其他市场要不稳定得多。在加州电力危机之后,电力市场的稳定性问题受到了人们的普遍关注。

理论界证明
 
 

      单边开放的电力市场是无法依靠自身的调节机制实现稳定运行的。当市场上总供给大于总需求时,寡头厂商会通过价格竞争来淘汰边际成本过高的厂商,在这一过程中,电力市场是稳定而有效率的;

      而当电力市场的总供给与总需求趋于均衡时,寡头厂商将具有足够强大的市场力来操纵价格,造成市场价格上扬,这时候的市场是不稳定和缺乏效率的。
 

      由于受时间、资金、技术等因素的制约,新厂商的进入会有阻碍和滞后,即使价格波动最终会通过市场的自发调节而收敛到一个稳定值,但市场价格的长时间大幅度波动却是人们无法接受的,因此必须要有其他措施来保证单边市场的安全稳定运行。
 

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      需求侧响应就是保证单边市场稳定性的一个有效措施

      单边发电市场中,寡头发电厂商操纵市场价格的能力,即其市场力,可以用该厂商的市场均衡份额与消费者的价格弹性之比来表示。所以,维持单边市场的稳定,也就是抑制发电商的市场力的途径有2条:
 

  • 一是减少其市场份额,但这难免会损害发电规模经济性;
     

  • 二是提高需求侧价格弹性,也就是增加需求侧响应的能力。很明显,将供应侧的集中度减少一半和将需求侧的价格弹性增加1倍,对价格即市场稳定性的影响是一样的,但后者更容易做到。

  

       和世界上大多数国家尤其是发展中国家一样,我国已经选择了一条以单一买方的单边开放模式为起步模式的循序渐进的电力改革之路。从本国市场基础的实际情况和电力工业的承受能力出发,这固然没有错,但如果不能从一开始就注重防范矫正单边电力市场固有的稳定性差的问题,这一模式将是一个危险模式。
 

      在我国及早引入需求侧响应意义非常重大,其意义已远远超出以往需求侧管理项目的局部地域性和单个项目性,即其不仅是提升某个地区的用电效率的对策,而且也是提升整个电力市场的稳定水平和运行效率的对策。也就是说,在根本市场规则的设计和市场的构建中,要从一开始就引入供应侧和需求侧双方资源来进行价格设定和发现工作。

 

      虽然我国的电力市场改革有了大致的阶段性计划,但不是说在发电市场构筑阶段,售电侧就不能有一点动作。事实上,在持续了2年多的电力、煤炭供需矛盾突出的情况下,人们已经真实地感觉到了价格管制在市场供求变化的强大内力前存在的诸多问题。尽管现在有了“煤电联动”的框架性方案,但如果没有售电价格的相应放开,“煤电联动”将难以达到预期的效果。 
 

       而那种认为电力市场改革应该一个阶段一个阶段去做,希望发电市场成熟之后再启动售电市场改革以追求“稳定”的想法,恰恰是无法稳定的,原因就在于前面所述的单边市场固有的不稳定性。实际上,引入需求侧响应并不需要对售电侧进行结构性改变,只要能产生一个大致反映电力供应成本和价值变化的市场价格,哪怕是个限量模拟市场价格,需求侧响应项目就可以开始被引入并发挥作用了。

        需求侧响应和需求侧管理的关系
有一定的相关和重叠,但两者更多的是其侧重点的不同。事实上,增加需求侧响应必然能够为需求侧管理很多措施的实施(如房屋热绝缘、节能照明)及节能项目的推广提供更好的经济激励;而需求侧管理项目又可以更充分地发挥、放大需求侧响应项目的效应。
 

       一般来说,需求侧响应要具备一个前提,那就是电力市场在某种程度上的开放,即具有电力实时市场价格和发现市场价格的机制。引入需求侧响应的主要目的之一就是使这一价格发现过程更有效,而需求侧管理则不需要这样的前提。

       需求侧响应包括系统导向和市场导向2种形式



       系统导向的需求侧响应是由系统运营者、服务集成者或购电代理商向消费者发出需要削减或转移负荷的信号,通常基于系统可靠性程序;

       负荷削减或转移的补偿价格由系统运营者或市场确定。而市场导向的需求侧响应则是让消费者直接对市场价格信号作出反应,产生行为的或系统的消费方式改变;价格是由批发市场和零售市场之间互动的市场机制形成。

 

        可以看出,系统导向的需求侧响应和需求侧管理具有很大的相关性。西方有些学者把需求侧管理中影响消费行为的项目称为负荷管理项目,而把影响消费方式的项目称为能源效率项目。负荷管理项目可以看作市场改革之前的需求侧响应项目,这些项目在市场改革后发展为系统导向的需求侧响应;而能源效率项目则在市场改革后仍由政府管制机构和大量的能源服务公司推动和运作。

       在传统电力工业结构下,负荷管理项目可作为电力公司削减峰荷容量投资和推迟网络升级投资的一种工具。这些项目包括直接的负荷控制和调整、高峰期电价、分时电价等。
 

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      需要指出的是在市场改革前作为负荷管理工具的高峰期电价和分时电价,虽然在市场改革后仍然是需求侧响应的重要工具,但前后存在着本质的区别:前者是作为垄断电力公司的负荷管理手段,消费者只能被动接受而无选择权;后者则是消费者的一个电价选择,消费者可以自主决定是否参与。

  

      负荷管理项目一般由电力公司操作。由于这些垂直整合的公司包含了整个电力供应链,因而,他们能够获得项目的大部分经济效益和环境效益,可以形成自我激励。能源效率项目则在某些方面会与电力公司的利益相冲突,一般要由政府去推动。在能源服务公司出现之前,如果一定要由电力公司去运作,则必须要有相应的与绩效评估挂钩的激励手段。

      需求侧管理只是作为电力公司的一个负荷管理工具或政府提升能源效率的手段,而需求侧响应则是全面参与电力市场的新资源


在零售市场,通过价格品种的创新,为消费者提供价格选择和价格导向;在批发市场,为系统运营者提供经济调度手段,作为增加市场灵活性的新的市场资源;

       在系统安全市场,则全面参与辅助服务市场、容量和备用市场的投标;在网络可靠性方面,同样提供分布的输配电网缓解资源,并在网络规划中作为和供应侧资源对等的资源;

      在效率和环境方面,通过补偿峰荷容量,促进能源节约、效率提升和环境改善。需求侧响应作为一种新的市场资源,平衡制约供应侧的市场力,维持市场的稳定。

  

  

      需求侧响应的重要内容是提供需求侧选择
前提就是需求侧选择

  

       这不仅是指让消费者有选择供电商的权力,更重要的是让消费者在电能产品、用电服务产品和电力价格产品的组合上有选择权。需求侧响应的最重要的内容就是电力价格品种的无限创新,并让消费者自主作出选择,接受对其成本最有效的电力价格品种。

     价格的角色就是忠实地传递生产者成本信息和消费者支付意愿信息。


从电力生产者这一方面来看,不同时段、不同特性的机组有不同的电力生产成本,不同系统约束状况、不同地理区域的电网有不同的电力传输成本,搭建发电市场就是为了去寻找、捕捉电力生产和传输的边际成本。但更重要的是要把这一成本信息有效地传递到终端,同时还要让终端用户能有效地表达他们的价值赋予,并反馈回来形成价格。
 

       顾客的需要是什么?他们的支付意愿是多少?

  

       消费者有一个支付意愿,反过来也有一个不愿意支付的临界点,即某一消费的价格上限。但在实际市场中,譬如说,在医院急诊室的电力供应价值应远远高于在花园浇水的电力供应价值,尽管有显著的价值差存在,但消费者并没有什么机会去表达这样一种价值赋予,且在网络约束时面临着相同的停电风险。

       如果现在把消费者置于真实的、变化的供电价值和成本面前,让他们在不同的价值和电力供应之间作出选择,有些消费者可能会选择在某些时候接受停电或削减负荷,以避免高昂的价格并得到一定的补偿,而另外一些消费者会选择接受高昂的价格而要求确保供电。

  

      消费者的价格选择还体现在平稳价格和波动价格之间的一种自主选择:

       一些消费者可能愿意选择单一固定的价格,但他们实际上要为此多支付一个 “保险费用”;另一些消费者可能愿意选择与实时成本不同形式不同程度挂钩的浮动价格,其极端就是完全挂钩的实时价格。

       在单一固定价格和实时价格之间,可存在无数的中间价格品种如各种分时电价、关键峰荷电价、设上限的实时电价等。显然,从固定价格到实时价格,风险由低到高,而“保险费”和平均价格从高到低。
 
 

  所以说,电力价格选择要足够的差异化,以便为消费者提供反映他们价值门槛的机会。如果消费者对电能使用、供应服务保障和价格平稳性的价值赋予能在市场中得到充分表达,那么所有市场各方就都能作出最优投资决策,从而使整个社会经济福利最大化。

  

      需求侧响应的完美形式是实时电价
实时电价是其中最为完美的一种

  

       引入需求侧响应的形式有很多种,而实时电价是其中最为完美的一种。这里所说的实时电价,并不是在理论上分析的严格跟踪边际成本的“瞬时电价”,而是将终端用户价格与批发市场出清价格直接或间接相联系的一种电价,又称动态定价。

  

      实时电价的替代方案同样有很多种,这些替代方案可以归为2大类:
 

  • 一是从固定电价到实时电价之间的各种价格产品,包括分时电价
     

  • 二是通常所说的“负负荷方案(Negawatts)”,一般都是基于在特定时间对消费者减少消费提供支付,包括可中断负荷、可选择合同及需求侧投标等。

  

       分时电价在全球有着广泛的应用,在我国也已得到大规模推广。市场改革前被强制推广的分时电价在取得成效的同时往往产生较多的负效应;
 

       即使在培育充分的电力市场中,分时电价的优点也不那么明显。这是因为分时电价是提前设定的且在比较长的时期内固定的,这就对售电商在设计分时电价时对批发价格曲线的预测,以及对顾客价格弹性研究的要求非常高,且对负荷特性的变化无法应对。
 

       而实时电价则全然没有这种固化带来的不灵活,同时还可以更好地增加批发和零售价格之间的透明度。

  

       至于“负负荷方案”,即使在其得到最好的设计和执行的情况下,也只具有实时电价机制的某些优点,而两者实际上的执行成本差不多。例如实行可中断负荷需要与实时电价机制相同多的实时电价表计设备,需要相同多的价格、负荷、边际备用容量的信息传输,而且这些减负荷的项目还存在更困难的问题即如何确定支付的基准。除非这些方案为强制性的,且基准的设定完全基于不由消费者控制的信息(如往年负荷信息),否则,这些方案都很容易受制于人为操纵和自我选择。
 

  当前,许多OECD国家都推行了消费者可选择的实时电价项目,收到了非常好的效果。从对这些项目执行情况的分析来看,消费者对实时价格的负荷响应是很显著且持续的,并且价格越高负荷响应强度越大。实时电价项目的推行,起到了非常显著的“磨平价格钉”的作用。
 

       研究表明如果有5%的电力消费实行实时电价,那么哪怕其需求弹性只有0.1,超高的峰荷电价也会降低近40%;如果对10%的零售负荷实行实时电价,假设其需求弹性有0.2,则峰荷价格可以下降73%以上。对美国宾州—新泽西—马里兰联合电力系统(PJM)、新英格兰等几个电力批发市场的研究表明,批发市场有容量约束时产生的极端价格,对零售价格的影响很大,但事实上这种极端价格持续的时间又很短。
 

       据统计在新英格兰,1%的高峰价格期的电力供应占据了15.8%的批发市场电力供应成本(负荷加权平均)。而如果增加需求侧响应将会显著降低这些高峰价格,从而使所有的消费者获益。从中长期来看,更强的需求侧价格弹性意味着高峰价格将不会那么凸显,而是会有更长时间的较高的价格,作为对提升需求侧响应能力的必要投资的回报。也就是说,需求侧响应的主要作用在于形成波动更小的更平坦的价格曲线,然后才是形成更低的批发价格。批发价格会更具可预测性,合同价格更容易确定,所有参与者的风险都得以下降从而使得市场运转更有效。
 

  引入实时电价并不是发达电力市场条件下的专利,事实上,只要形成了能大致反映系统边际成本的竞价市场,哪怕是个模拟市场,就可以引入实时电价了,这就是现阶段的实时电价用户群方案。

      方案要点

在现有的短期竞价市场的基础上,鼓励或要求有条件装设分时表计的用户参加实时电价用户群,通过因特网等途径向他们传递竞价市场的价格信号,作为他们的参考电价。

  而他们的实际结算电价将基于电网公司实际的外购平均电价进行等比例调整。

      

       如某月某电网公司的加权平均外购电(包括合同购电和平衡市场购电)价为500元/兆瓦时,而该电网公司的实时电价用户群的平均参考电价为400元/兆瓦时,则他们的实际月末结算电价将在原参考实时电价的基础上全部下浮20%。

       结算电价的确定受管制机构监督。输配电费和功率因数调整的处理方法可参照现行的大用户直购电管理办法,辅助服务计入输配电费用。也就是说,电网公司实际上成为用户群的购电代理,真实地传递外购电成本。电网公司仍然有强烈的激励去寻求最低的合同电价和平衡电价,因为还有广大的普通用户,他们的电价受管制且调整不可能太频繁。



 


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