中國儲能網(wǎng)訊：冬夏的用電高峰時常讓電力系統(tǒng)面臨供應(yīng)不足的風(fēng)險。除發(fā)電機組免費提供的基本調(diào)峰外，利用分時電價引導(dǎo)用戶錯峰用電通常是一種較經(jīng)濟的選擇。自國家發(fā)展改革委2021年7月發(fā)布《關(guān)于進一步完善分時電價機制的通知》以來，全國各?。▍^(qū)）已積極制定符合當(dāng)?shù)匦枨蟮姆謺r電價。
分時電價在引導(dǎo)用戶削峰填谷方面無疑具有顯著的效果。但在某些情況下，靜態(tài)的價格機制可能無法很好地應(yīng)對突發(fā)狀況，如因極端天氣引起的用電大幅增加，或因計劃外的系統(tǒng)故障導(dǎo)致電力供應(yīng)下降。這些情景下可能需要使用更“智能”的定價機制，以及時地反映系統(tǒng)在小時和分鐘內(nèi)的變化，從而使成本信號準(zhǔn)確傳遞到消費側(cè)。
精心設(shè)計的實時電價能夠揭示系統(tǒng)當(dāng)前的供需和運行狀況，使消費者能夠根據(jù)實際的發(fā)電成本做出相應(yīng)的用電調(diào)整[1]。對比不同的用戶類型，大型用戶在管理和控制用電方面具有更高的靈活性，也更容易適應(yīng)實時電價機制。當(dāng)前，一些省份的大工業(yè)用戶通過直接參與電力現(xiàn)貨市場接觸到實時電價，但更多的用戶則通過售電公司獲取所需電力，所支付的電價也大多是固定值或月度平均值等，無法體現(xiàn)系統(tǒng)實時狀況。通過售電公司向大型用戶推行實時電價，使價格信號在更大范圍傳遞，支持用戶根據(jù)信號改變用電行為，可以為系統(tǒng)帶來靈活性和安全保障，從而實現(xiàn)負(fù)荷靈活調(diào)節(jié)和資源優(yōu)化。
實時電價在零售市場中的應(yīng)用
在零售市場，售電公司可以通過某些方式，比如在售電套餐里包含一定比例適用實時電價的電量，讓用戶也接收到現(xiàn)貨市場的電價信號。在美國，一些公用事業(yè)公司每小時（或每半小時甚至每刻）都會向電力用戶發(fā)送基于發(fā)電邊際成本制定的價格信號，擁有一定靈活性的電力用戶會根據(jù)價格信號調(diào)節(jié)自身用電量。實時電價可以直接基于電能量批發(fā)市場中的日前電力市場或?qū)崟r電力市場的價格信號定制。部分擁有區(qū)域輸電組織（RTO）或獨立系統(tǒng)運營商（ISO）的地區(qū)[2]，實時電價會根據(jù)每小時的市場電價和節(jié)點邊際電價(Locational Marginal Pricing）設(shè)定。沒有電力市場的地方也可以采用實時電價，例如垂直一體化的公用事業(yè)公司會基于對自身發(fā)電邊際成本的估算，向大型用戶提供實時電價的選項[3]。
提前給用戶實時電價信號（如基于日前市場電價）有機會引導(dǎo)更大幅度的價格響應(yīng)[4]。雖然提前預(yù)測的實時電價仍存在時間偏差，可能無法完全反映天氣、電力系統(tǒng)運行等實時因素，然而比起靜態(tài)分時電價，仍然可以更好地反映系統(tǒng)運行狀況。
實行實時電價需要對用電量進行間隔計量，每小時記錄一次（或多次）用電量。中國的大部分大型用戶已經(jīng)安裝了智能電表，能夠進行每小時多次的測量以支持實施分時電價和需量電價，這為推廣實時電價提供了良好的基礎(chǔ)。
實時電價相較于靜態(tài)分時電價的優(yōu)勢
靜態(tài)分時電價預(yù)設(shè)的高峰時段并不一定與實際的高發(fā)電成本時段相吻合，如此可能造成在需求突高、資源稀缺的情況下，發(fā)電成本遠(yuǎn)高于高峰時段電價，或者在天氣溫暖的日子里發(fā)電成本遠(yuǎn)低于高峰時段電價。而實時電價可以通過在更短時間間隔內(nèi)拉開價差，激勵電力負(fù)荷從供電成本較高的時段轉(zhuǎn)移到供電成本較低的時段。通過錯峰用電，實時電價能夠鼓勵電力資源自愿為系統(tǒng)提供靈活性服務(wù)，并減少低效率高排放的發(fā)電機組投入使用，從而在短期內(nèi)降低系統(tǒng)的供電成本。對于那些具有靈活用電能力的用戶來說，他們獲得了降低電費賬單的機會。當(dāng)錯峰用電的規(guī)模達(dá)到一定程度，實時電價更有助于避免為滿足高負(fù)荷時段而建設(shè)新的發(fā)電廠和電網(wǎng)設(shè)施，從而節(jié)省社會總用電成本。
實時電價在北美的實際案例
隨著上世紀(jì)70年代解除電力市場管制，實時電價在美國逐漸普及。目前，有12%的公用事業(yè)公司提供實時電價，涵蓋了全美50個州。調(diào)查顯示，通過實行實時電價能有效消減參與用戶12%—33%的總峰值容量。一定程度上，用戶對價格信號的響應(yīng)程度重現(xiàn)了“二八定律”，例如，根據(jù)調(diào)查，在紐約州的尼亞加拉莫霍克電力公司（NMPC）提供實時電價之后，大約20%的用戶貢獻了80%的高峰負(fù)荷削減。其中，大型工商業(yè)提供的需求響應(yīng)尤為顯著。
加拿大阿爾伯塔省的電力市場數(shù)據(jù)更具體地體現(xiàn)了用戶的用電行為是如何隨著實時電價的波動而變化的。在實時電價政策下，阿爾伯塔省能從系統(tǒng)層面上觀察到電力負(fù)荷高頻率、高關(guān)聯(lián)度的價格信號響應(yīng)。在系統(tǒng)發(fā)電成本較高，導(dǎo)致實時電價同步升高的時段，電力用戶可以根據(jù)接收到的電價信號把需求降低至響應(yīng)前50%—80%的負(fù)荷水平。這種高水平的需求響應(yīng)表明實時電價能夠有效激勵用戶在供電成本較高的時段減少用電，實現(xiàn)對負(fù)荷的調(diào)節(jié)。
如何管理用戶的用電成本波動
不論是在北美還是中國，市場各方都重點關(guān)注實時電價可能帶來的用電成本波動風(fēng)險及其對經(jīng)濟的影響。目前，保護市場各方及社會經(jīng)濟免受不確定性影響的最佳方法是采用對沖策略。與金融化中長期合同同理，電力用戶可以通過和售電公司或其他第三方簽訂交易合同，提前鎖定某時間段內(nèi)部分或全部電能量的價格，以規(guī)避價格的不確定性。
在默認(rèn)情況下，電力用戶以固定價格購買電能量，他們沒有動力改變用電行為，負(fù)荷也不會根據(jù)系統(tǒng)狀況發(fā)生改變。如果用戶接收實時電價信號但無對沖策略，用戶會根據(jù)價格信號調(diào)整負(fù)荷以應(yīng)對價格的變動，消耗的電能量也會根據(jù)市場的實時電價收費。此類用戶具有很強的削峰填谷能力，但其用電成本可能出現(xiàn)較大的波動：低電價日的用電成本會大幅降低，高電價日的用電成本比固定電價時高出許多。
相比之下，如果電力用戶在響應(yīng)實時電價的同時采取對沖策略，則能在提供需求響應(yīng)的同時減少用電成本的波動。用戶將支付合同約定的電量費用，當(dāng)用戶響應(yīng)低電價提升用電量時，用戶會按實時電價購買超出合同簽訂電量的負(fù)荷；反之亦然，當(dāng)用戶響應(yīng)高電價降低用電量時，合同對手方將對負(fù)荷的差額部分給予補償。這樣的對沖策略相當(dāng)于在給予用戶用電靈活性的同時給特定電量上了價格保險，減少價格波動影響的同時保留用戶需求響應(yīng)的動力，同時提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
圖1：固定（對沖）價格與高電價和低電價日實時電價的示例對比
圖2：基于綜合上述價格曲線的用戶負(fù)荷曲線示例圖
總結(jié)
為應(yīng)對日漸增多的電力需求、不斷深化的“雙碳”目標(biāo)和快速增長的新能源，需求響應(yīng)將會在電力系統(tǒng)里擁有越來越重要的“戲份”。實時電價機制作為一種靈活高效的定價方式，可作為推廣需求響應(yīng)的又一重要方式，提升系統(tǒng)靈活性。
本文借鑒北美的實踐經(jīng)驗，建議在現(xiàn)有分時電價的基礎(chǔ)上，為有管控和調(diào)節(jié)用電能力的大型用戶增加實時電價的選項，并通過風(fēng)險對沖等方式提高這些用戶管控價格波動風(fēng)險的能力。在可再生能源占比不斷攀升的背景下，實時電價機制有助于降低系統(tǒng)成本、實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境目標(biāo)，并提升電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。
