中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2020年12月中上旬，湖南、浙江兩省在冬季電力供應(yīng)壓力下相繼啟動(dòng)有序用電措施。緊接著，全國(guó)范圍內(nèi)，江西、湖北、廣西、河北、成都、重慶、西安、上海等地最高用電負(fù)荷創(chuàng)下記錄，引起全國(guó)關(guān)注。江西、廣西、成都、西安、上海相繼提出限電計(jì)劃，而蒙西烏蘭察布則是從11月就開始對(duì)高耗能行業(yè)限電。
據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委回應(yīng)，多地出現(xiàn)限電的主要原因，一是工業(yè)生產(chǎn)快速恢復(fù)拉動(dòng)用電增長(zhǎng)；二是極寒天氣增加了用電負(fù)荷；三是外受電能力有限和機(jī)組故障增加了電力保供的困難。而據(jù)筆者分析，電煤供應(yīng)不足、能源消耗總量和強(qiáng)度的“雙控”和“減煤”等措施的實(shí)施和電源、電網(wǎng)規(guī)劃不合理也是缺電的重要因素。
國(guó)家發(fā)展改革委表示已會(huì)同有關(guān)部門和電力企業(yè)，積極采取措施切實(shí)保障電力需求。下一步將繼續(xù)指導(dǎo)各地和電力企業(yè)做好電力供應(yīng)保障各項(xiàng)工作，提高發(fā)電能力，優(yōu)化運(yùn)行方式，多渠道增加電煤供應(yīng)，及時(shí)協(xié)調(diào)解決電煤運(yùn)力，切實(shí)保障電力需求。對(duì)一些確實(shí)存在短期電力供應(yīng)缺口的地區(qū)，科學(xué)合理調(diào)度，確保居民生活用電不受影響。
值得注意的是，近年來我國(guó)電力裝機(jī)（特別是煤電裝機(jī)）一直處于產(chǎn)能過剩的狀態(tài)，煤電利用小時(shí)數(shù)長(zhǎng)期在4000小時(shí)徘徊，可再生能源棄電現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。因此，此次缺電主要表現(xiàn)在用電高峰時(shí)段電力供應(yīng)緊張，缺的是“電力”而非“電量”，除國(guó)家發(fā)展改革委所提措施外，還可采取的措施包括：完善電源側(cè)調(diào)峰、用戶側(cè)和需求側(cè)響應(yīng)及可中斷負(fù)荷機(jī)制，發(fā)展分布式發(fā)電和先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)等。筆者將重點(diǎn)從市場(chǎng)環(huán)境下的分時(shí)電價(jià)機(jī)制、需求側(cè)響應(yīng)和可中斷負(fù)荷機(jī)制及發(fā)輸電容量充裕度保障機(jī)制三個(gè)方面探討可能緩解缺電局面的體制機(jī)制問題。
完善市場(chǎng)環(huán)境下的分時(shí)電價(jià)機(jī)制
分時(shí)電價(jià)作為基于價(jià)格的有效需求響應(yīng)方式之一，通過在負(fù)荷高峰時(shí)段適當(dāng)調(diào)高電價(jià)、低谷時(shí)段適當(dāng)降低電價(jià)的價(jià)格信號(hào)來引導(dǎo)用戶制定合理的用電計(jì)劃，從而將高峰時(shí)段的部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)段，達(dá)到削峰填谷、平衡負(fù)荷的目的。分時(shí)電價(jià)是一種可有效反映電力系統(tǒng)不同時(shí)段供電成本差異的電價(jià)機(jī)制，作為一種基于價(jià)格的需求響應(yīng)方式，早期被大力推行的主要原因是用電負(fù)荷增長(zhǎng)過快，電源建設(shè)跟不上負(fù)荷需求的增速，需要削峰填谷。目前，多數(shù)國(guó)家和地區(qū)電力供不應(yīng)求的情況已大大緩解，但依然積極推廣分時(shí)電價(jià)機(jī)制，其原因包括：緩解供電壓力、提升供電設(shè)備利用效率、緩解季節(jié)性用電緊張、促進(jìn)新產(chǎn)品（包括蓄熱鍋爐、蓄冷空調(diào)、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、5G等）的開發(fā)和應(yīng)用。為促進(jìn)可再生能源消納，美國(guó)加州等地區(qū)正在按照光伏發(fā)電曲線特性制定實(shí)施分時(shí)電價(jià)：在光伏發(fā)電高峰期，按低谷電價(jià)向用戶收取電費(fèi)；對(duì)日落后增長(zhǎng)的電力需求，考慮啟動(dòng)天然氣調(diào)峰發(fā)電的成本，按高峰電價(jià)向用戶收取電費(fèi)。
分時(shí)電價(jià)機(jī)制與電力市場(chǎng)改革并無矛盾。以美國(guó)電力市場(chǎng)為例，批發(fā)側(cè)的電價(jià)（對(duì)應(yīng)我國(guó)的上網(wǎng)電價(jià)）一般采用節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)（LMP），由ISO/RTO運(yùn)行相應(yīng)的安全約束機(jī)組組合（SCUC）和安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度（SCED）模型計(jì)算得到，一般按照每小時(shí)的負(fù)荷加權(quán)平均LMP進(jìn)行定價(jià)。而零售側(cè)電價(jià)（即公共事業(yè)服務(wù)公司或零售商賣電給電力用戶的電價(jià)）往往采用固定電價(jià)（含階梯電價(jià)）或分時(shí)電價(jià)制度，只有德州電力市場(chǎng)等引入了“批發(fā)指數(shù)費(fèi)率”，使零售電價(jià)與批發(fā)電價(jià)的變化直接掛鉤，但也不是實(shí)時(shí)變化的。智利是世界上第一個(gè)進(jìn)行電改的國(guó)家，為鼓勵(lì)可再生能源消納并增加競(jìng)爭(zhēng)，2014年引入了帶時(shí)標(biāo)的能量塊交易，允許發(fā)電機(jī)在一天中針對(duì)特定的時(shí)段進(jìn)行投標(biāo)，而不是限定必須24小時(shí)供應(yīng)電力。在我國(guó)電力市場(chǎng)，由于目前依然是以中長(zhǎng)期交易為主要形式，大多數(shù)省份依然保留了改革前的分時(shí)電價(jià)結(jié)構(gòu)。總而言之，分時(shí)電價(jià)機(jī)制并非一定是計(jì)劃經(jīng)濟(jì)模式的產(chǎn)物，和電力市場(chǎng)機(jī)制并不存在根本性矛盾。
在2020年11月25日國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布的《2021年電力中長(zhǎng)期合同簽訂工作的通知》（發(fā)改運(yùn)行〔2020〕1784號(hào)）中，為拉大峰谷差價(jià)，明確提出“交易雙方簽訂分時(shí)段合同時(shí)，可約定峰谷時(shí)段交易價(jià)格，也可參考上一年平均交易價(jià)格確定平段電價(jià)，峰谷電價(jià)基于平段電價(jià)上下浮動(dòng)?！保磭?guó)家發(fā)展改革委電力中長(zhǎng)期合同“六簽”要求之“分時(shí)段簽”。）而在此之前，江西、浙江等省份已先期開展了中長(zhǎng)期分時(shí)段交易的研究和探索。國(guó)家發(fā)展改革委也將“江西先行先試開展電量分時(shí)分段模擬交易”列為首個(gè)電力中長(zhǎng)期合同“六簽”工作典型經(jīng)驗(yàn)并在全國(guó)推廣。江西省之所以提出中長(zhǎng)期分時(shí)段市場(chǎng)化（物理合同）交易，正是因?yàn)樘崆翱紤]到受省內(nèi)煤電建設(shè)進(jìn)度滯后于規(guī)劃預(yù)期、跨省跨區(qū)通道輸送能力不足等因素影響，未來若干年全省電力供需形勢(shì)總體趨緊，局部時(shí)段將出現(xiàn)電力供應(yīng)缺口，電力供需形勢(shì)嚴(yán)峻。它是為積極應(yīng)對(duì)用電高峰時(shí)期電力供應(yīng)的緊張形勢(shì)、有效利用市場(chǎng)化手段引導(dǎo)電源調(diào)峰和用戶削峰填谷而進(jìn)行的大膽嘗試，對(duì)缺電局面的緩解應(yīng)有相當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)作用。
利用需求側(cè)響應(yīng)和可中斷負(fù)荷機(jī)制
緩解缺電局面
在市場(chǎng)化環(huán)境下，需求側(cè)響應(yīng)將通過市場(chǎng)價(jià)格來引導(dǎo)用戶，使其調(diào)整自身的用電行為，以保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠電力供應(yīng)，提高需求曲線彈性，減少電價(jià)波動(dòng)。目前，需求響應(yīng)資源包括激勵(lì)型需求響應(yīng)資源和價(jià)格型需求響應(yīng)資源。激勵(lì)型需求響應(yīng)資源主要是在電網(wǎng)緊急狀態(tài)下由調(diào)度中心協(xié)助實(shí)施，包括調(diào)頻和備用資源。價(jià)格型需求響應(yīng)資源是在市場(chǎng)電價(jià)變化下由用戶主動(dòng)響應(yīng)，體現(xiàn)用戶的主動(dòng)性。
國(guó)外需求響應(yīng)發(fā)展比較成熟，其中美國(guó)和歐洲需求響應(yīng)實(shí)施一直走在世界前列。20世紀(jì)70年代，美國(guó)就開始出現(xiàn)負(fù)荷管理和可中斷供電電價(jià)，但一直到2005年《能源政策法案》（EPA）出臺(tái)后，才開始重視需求響應(yīng)的發(fā)展。之后，美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)第745號(hào)法令出臺(tái)，將需求響應(yīng)整合到美國(guó)電力躉售市場(chǎng)，需求響應(yīng)價(jià)格按節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)結(jié)算或等同于能源的躉售市場(chǎng)價(jià)，賦予需求側(cè)資源和發(fā)電側(cè)公平競(jìng)爭(zhēng)的權(quán)利。以下主要以美國(guó)PJM需求側(cè)響應(yīng)資源為例進(jìn)行說明。
美國(guó)PJM已開展需求響應(yīng)項(xiàng)目20余年，目前響應(yīng)資源能參與主能量、容量和輔助服務(wù)市場(chǎng)，與其他發(fā)電資源公平競(jìng)爭(zhēng)。參與PJM需求側(cè)響應(yīng)的市場(chǎng)主體有：配電公司、負(fù)荷服務(wù)實(shí)體（LSE）、削減服務(wù)提供商（CSP）、終端用戶。其中CSP不出售電能，只是通過提供需求響應(yīng)服務(wù)賺取利潤(rùn)，這點(diǎn)與LSE不同；終端用戶中大用戶可以LSE或CSP名義直接參與到需求響應(yīng)中，而小型終端用戶不能直接參與需求響應(yīng)市場(chǎng)，只能通過CSP或LSE間接參與。PJM提供兩種需求響應(yīng)資源：激勵(lì)型和價(jià)格型。目前，激勵(lì)型主要包括緊急需求響應(yīng)和經(jīng)濟(jì)需求響應(yīng)。
緊急需求響應(yīng)項(xiàng)目具有調(diào)度性，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)緊急狀態(tài)時(shí)對(duì)其負(fù)荷進(jìn)行強(qiáng)制削減，并加以補(bǔ)償，負(fù)荷削減量為用戶負(fù)荷基線與實(shí)際測(cè)量負(fù)荷水平的差值，補(bǔ)償價(jià)格為該用戶所在節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)出清價(jià)格LMP和500美元/兆瓦時(shí)兩者中最大值。在經(jīng)濟(jì)需求響應(yīng)項(xiàng)目中，響應(yīng)資源提供者將至少具有100千瓦的負(fù)荷潛力并在市場(chǎng)中參與競(jìng)價(jià)，負(fù)荷控制方式有用戶主動(dòng)控制或調(diào)度中心強(qiáng)制控制兩種。該項(xiàng)目必須把需求側(cè)響應(yīng)資源作為一種發(fā)電資源參與市場(chǎng)，并需要定期接受考核。
激勵(lì)型響應(yīng)資源需要參與批發(fā)市場(chǎng)報(bào)價(jià)，小型終端用戶無法直接參與，缺乏市場(chǎng)信息的透明性，不利于需求側(cè)響應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)展。而價(jià)格型需求側(cè)響應(yīng)項(xiàng)目（PRD）使小型終端用戶直接參與需求側(cè)響應(yīng)，根據(jù)市場(chǎng)的價(jià)格來主動(dòng)調(diào)整自身用電行為，無需PJM直接調(diào)度也無需參與批發(fā)市場(chǎng)競(jìng)價(jià)。價(jià)格型響應(yīng)對(duì)市場(chǎng)價(jià)格的影響是隱性的，即電能市場(chǎng)和容量市場(chǎng)在原有的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線上增加對(duì)PRD的考慮后，發(fā)電功率需求下降，市場(chǎng)出清價(jià)格下降。PRD資源提供者獲得的收益也是隱性的，激勵(lì)型響應(yīng)資源獲得的收益是直接獲得競(jìng)價(jià)報(bào)酬，而PRD資源則是用電成本的降低幅度。
在我國(guó)，目前應(yīng)對(duì)電力缺口的主要方式是“有序用電”。例如，2020年12月8日湖南省發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于啟動(dòng)2020年全省迎峰度冬有序用電的緊急通知》，江西、浙江等地也相繼發(fā)布了“有序用電”通知。目前這些“有序用電”都是強(qiáng)制性的，在市場(chǎng)環(huán)境下應(yīng)更多考慮采用市場(chǎng)化的手段（經(jīng)濟(jì)激勵(lì)）來實(shí)現(xiàn)，利用需求側(cè)響應(yīng)和可中斷負(fù)荷機(jī)制等機(jī)制來緩解缺電局面。
確保市場(chǎng)環(huán)境下的發(fā)輸電容量充裕度
電力系統(tǒng)安全可靠性指電力系統(tǒng)能夠不間斷地向用戶提供合乎質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)量要求的電力和電量的能力，包括兩方面的內(nèi)容：即充裕度和安全性。充裕度是指電力系統(tǒng)有足夠的發(fā)電和輸電容量，在任何時(shí)候都能滿足用戶的負(fù)荷需求，充裕度不足是形成缺電局面的重要原因。從充裕度的角度，整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性分為與發(fā)電有關(guān)的可靠性和與輸電有關(guān)的可靠性。
用容量市場(chǎng)/補(bǔ)償機(jī)制確保發(fā)電容量的充裕度
世界各國(guó)有效運(yùn)作的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)都表明，現(xiàn)貨價(jià)格信號(hào)能調(diào)節(jié)短期市場(chǎng)供需、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。但是，現(xiàn)貨市場(chǎng)的稀缺資源價(jià)格信號(hào)對(duì)于激勵(lì)新建發(fā)電容量、保障電力長(zhǎng)期平穩(wěn)供應(yīng)方面的作用是存疑的。由于電力負(fù)荷、可再生能源出力等的不確定性，現(xiàn)貨價(jià)格往往大幅波動(dòng)，給市場(chǎng)主體帶來巨大的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，由于一般電廠投資建設(shè)周期都需要數(shù)年，電源投資者事實(shí)上難以根據(jù)短期稀缺價(jià)格信號(hào)去做長(zhǎng)期投資決策。從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)來看，為保障長(zhǎng)期電力供給安全，目前包括英國(guó)、美國(guó)PJM和美國(guó)加州等在內(nèi)的電力市場(chǎng)都已建立起配套的容量市場(chǎng)機(jī)制。
以美國(guó)PJM容量市場(chǎng)為例，1998年，開創(chuàng)了容量信用交易模式的容量信用市場(chǎng)（Capacity Credit Market，縮寫為CCM）。當(dāng)年10月15日，第一個(gè)月度市場(chǎng)開市；12月31日，第一個(gè)日市場(chǎng)開市。2007年，由于市場(chǎng)操縱等問題，PJM采用可靠性定價(jià)模式（Reliability Pricing Model，縮寫為RPM）取代容量信用市場(chǎng)，并于當(dāng)年4月開始正式運(yùn)行。RPM容量市場(chǎng)是由多重拍賣市場(chǎng)組成的，包括1個(gè)基本拍賣市場(chǎng)、3個(gè)追加拍賣市場(chǎng)和1個(gè)雙邊市場(chǎng)。市場(chǎng)成員也由負(fù)荷服務(wù)商和容量擁有者組成?；九馁u市場(chǎng)提前3年舉行。PJM根據(jù)對(duì)3年后的負(fù)荷預(yù)測(cè)，組織容量擁有者競(jìng)價(jià)，以滿足電網(wǎng)3年后的機(jī)組容量需求，購(gòu)買容量的費(fèi)用根據(jù)規(guī)則分?jǐn)偨o負(fù)荷服務(wù)商。市場(chǎng)主體可以在第一次和第三次追加拍賣中購(gòu)買容量來替代其無法履約的售出容量，例如工程的延遲或取消、現(xiàn)有機(jī)組的毀損等。在目標(biāo)年份的前1年，PJM將重新進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，如果此次預(yù)測(cè)比基本拍賣前預(yù)測(cè)高100兆瓦以上，則組織第二次追加拍賣以補(bǔ)足差額，并將購(gòu)買費(fèi)用按規(guī)則分?jǐn)偨o負(fù)荷服務(wù)商。負(fù)荷服務(wù)商可以通過雙邊交易市場(chǎng)獲得其在容量拍賣中未滿足的容量。PJM容量市場(chǎng)吸引了充足的投資來保障未來的電力負(fù)荷需求，確保了供電可靠性。
我國(guó)學(xué)者首創(chuàng)的當(dāng)量電價(jià)機(jī)制從解決市場(chǎng)效率和投資充分回報(bào)這一兩難問題入手，解決了缺電情況下開放電力市場(chǎng)的重大難題，不但適用于發(fā)電市場(chǎng)，也適用于輸電市場(chǎng)及輔助服務(wù)市場(chǎng)，值得進(jìn)一步研究和實(shí)踐。
用可用傳輸能力（ATC）監(jiān)管和輸電權(quán)管理確保輸電容量的充裕度
在電力市場(chǎng)環(huán)境下，普遍采用“可用傳輸能力”（Available Transfer Capacity， ATC）及其他相關(guān)指標(biāo)來衡量輸電系統(tǒng)的充裕度。1995年美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC）頒布了“要求輸電網(wǎng)的擁有者計(jì)算輸電網(wǎng)區(qū)域間可用傳輸能力（ATC）”的命令。1996年，北美電力可靠性委員會(huì)（NERC）給出了明確定義：ATC是指在現(xiàn)有輸電合同基礎(chǔ)之上，實(shí)際物理輸電網(wǎng)絡(luò)剩余的、可用戶商業(yè)使用的傳輸容量。因此有：
ATC（可用傳輸能力）=TTC（最大傳輸能力）-TRM（輸電可靠性裕度）-ETC（現(xiàn)有輸電協(xié)議占用的傳輸能力）-CBM（容量效益裕度）。
TTC反映了在滿足系統(tǒng)各種安全可靠性要求下的輸電能力；TRM為輸電可靠性裕度，反映了不確定因素對(duì)輸電能力的影響；ETC為現(xiàn)有輸電協(xié)議（包括零售用戶服務(wù)）占用的輸電能力；CBM反映了為保證ETC中不可撤銷輸電服務(wù)順利執(zhí)行時(shí)輸電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)保留的輸電能力。當(dāng)輸電系統(tǒng)輸送電量過大，致使ATC過小時(shí)，隨機(jī)干擾可能危及系統(tǒng)運(yùn)行安全，這時(shí)需要削減部分輸電業(yè)務(wù)，電網(wǎng)處于輸電阻塞狀態(tài)。
美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)2006年頒布的第679號(hào)法令“通過價(jià)格改革促進(jìn)輸電投資”和2007年頒布的第890號(hào)法令“防止輸電服務(wù)中的過度歧視和偏袒”，都旨在確保輸電容量的充裕度和輸電費(fèi)用的公平分?jǐn)?。在?90號(hào)法令中，聯(lián)邦能源管理委員會(huì)為輸電基礎(chǔ)設(shè)施的投資提供價(jià)格激勵(lì)，以確保美國(guó)大規(guī)模輸電系統(tǒng)的可靠性，并通過減少輸電阻塞來降低向電力用戶供電的成本。
在電力市場(chǎng)中，輸電容量可向市場(chǎng)主體拍賣，拍賣方式分為顯式和隱式兩大類。顯式拍賣：確定區(qū)域之間或關(guān)鍵支路上傳輸容量的極限，考慮安全運(yùn)行需要的裕度，將剩余的可用傳輸容量進(jìn)行顯式的拍賣，獲得輸電容量的市場(chǎng)主體才可以進(jìn)行相應(yīng)數(shù)量的區(qū)域之間的能量交易。隱式拍賣：輸電容量的拍賣和能量的拍賣同時(shí)進(jìn)行。不直接對(duì)輸電容量進(jìn)行分配。認(rèn)為市場(chǎng)主體的出價(jià)中，已經(jīng)包含了能量和傳輸兩種產(chǎn)品（服務(wù)）的價(jià)格。譬如以美國(guó)PJM、德州等為代表的日前、實(shí)時(shí)市場(chǎng)的安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度，就是一種典型的隱式拍賣。
我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模世界第一，但仍長(zhǎng)期存在一些根本性問題，特別是全國(guó)電網(wǎng)存在著整體利用率偏低、局部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化、穩(wěn)定運(yùn)行壓力大等問題。相對(duì)于西方國(guó)家，我國(guó)輸電網(wǎng)較新、設(shè)備冗余度高，500千伏輸電線路輕載情況相對(duì)較為嚴(yán)重，大部分線路處于長(zhǎng)期輕載的情況，只有少數(shù)線路負(fù)載率超過50%。因此，在市場(chǎng)環(huán)境下需要重點(diǎn)關(guān)注電網(wǎng)局部“卡脖子”的問題，應(yīng)在借鑒國(guó)外電力市場(chǎng)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究適合我國(guó)國(guó)情的解決方案。
本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》2021年01期，作者單位：華南理工大學(xué)電力經(jīng)濟(jì)與電力市場(chǎng)研究所
