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张树伟:挣钱,还是掏钱?——关于消费者需求响应的讨论

日期:2021-10-12    来源:《风能》杂志  作者:张树伟

国际风力发电网

2021
10/12
08:43
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关键词: 张树伟 消费者需求响应 电力交易

· 基于历史的基准线存在很大问题,这种奖励体系是非高峰时期( 事实上电价不低)用户补贴高峰时期用户。

· 需求侧响应需要合理的设计,补偿过低会影响电力用户参与的积极性,过高则造成对第三者的不公平负担。

按照教科书给出的定义,消费者需求响应是电力公用事业企业在政府支持下开展的项目,旨在改变电力用户的用电方式,降低或转移高峰用电需求。其通过特殊激励政策、价格体系或两者相结合的方式促使用户改变用电需求,从而保障电网稳定,并抑制电价上升的短期行为 1 。

2020 年,山东省能源局发布电力需求响应补偿公告,采用系统导向的紧急型需求响应和价格导向的经济型需求响应的“双导向”参与模式,以及容量市场与电能量市场相结合的“双市场”价格补偿机制。其中,前者是基于激励的(消费者削减动作,给钱),后者是基于价格的(消费者削减动作,省钱不花钱)。但山东似乎还给予了额外的补偿费用,存在“重复奖励”的嫌疑。补偿均来自于省间现货市场的“资金池” 2 。

2020 年8 月,山西能源监管办发布《山西独立储能和用户可控负荷参与电力调峰市场交易实施细则(试行)》,提出参考历史用电情况来确定“调峰服务”程度,其成本由新能源企业、火电企业、批发侧用户进行分摊。这无疑又是一种“抓壮丁”,在此就不再赘述了。当然,参考历史用电情况来确定需求侧贡献,的确也是一种国内外通行的做法。

2021 年5 月13日, 广东电力交易中心发布《关于开展市场化需求响应系统公测和结算试运行工作的通知》,启动需求响应交易结算试运行。运行结果显示 3 :每个时间段的中标容量均远不及需求容量,出清价格更是价格的“天花板”?4.5 元/千瓦时。这一高价格如果成立的话,只能说明广东的发电资源已经耗尽,否则无法理解电厂为何对如此高的价格不动心。

另一种可能性是,需求侧与电厂竞价完全割裂了,彼此的价值并不“联通”,这是典型的市场设计错误了。

本期专栏文章,将讨论这个问题。

如何衡量响应程度

需要确定需求侧贡献出多少“负(-)负荷”。不可避免地,要回答一个“反事实问题”:如果没有响应,其需求水平是多少?从而为界定响应的程度以及定价提供参考基准。这并不是一个显而易见的问题。

2020 年8 月发生的美国加利福尼亚州大停电事件,使得针对这方面的讨论成为焦点。加利福尼亚大学伯克利分校教授Severin Borenstein 对此类需求响应模式特别“反感”:相比推行实时电价,这种给钱模式可以被称为“Money for nothing”(无谓花钱) 4 ,是非常没有效率的。

其背后的逻辑恰恰在于确定“开始贡献”的基准设定包含的难度。在加利福尼亚州,这个基准往往是过去一段时间(比如去年的这个时候)的平均电力消费。但很显然,这在激励上存在问题,会使得用户故意推高参考基准时间区间内的用电量,产生意想不到的长期影响。且实际受到“奖励”的人,往往并非有意识进行节电的人,而完全是随机情况下少用电的人。这表明,基于历史的基准线是存在很大问题的。在Borenstein 看来,这种奖励体系,实际是非高峰时期(事实上电价不低)用户补贴高峰时期(不应该那么高)用户。

在山东,紧急型需求响应确定对消费者补偿的基准,是系统指令下的“削减或者增加”,基本上是由调度确定从哪里开始计算,它说多少是多少;而在经济型需求响应中,其参考基准可能是负荷的电能量市场的竞价结果,似乎是想将这部分电力用户当作负“备用”来支付备用费用。

然而,即便如此,“增加用电负荷”还给钱仍十分令人费解。它其实意味着电力价格已经为负。如果映射到统一竞争性市场,这关系到电能量市场与备用市场的紧密互动。若两个市场是分立的(类似欧洲的情况),那么,机组下调(对应消费者上调)在大部分情况下是不存在机会成本的。电厂可以节省发电燃料成本,消费者多用电也没有任何损失。这一变化的边际成本是零,甚至是负的,完全不需要按度电给予补偿。

维持系统的供需平衡,显然不需要降低到负价格的程度。这完全成为一个吃独食的“特权小市场”,类似长距离僵直外送,是市场设计缺陷,也属于“Money for nothing”。

图1 多层次交易体系中的点对点电力交易平台以及与其他市场的互动 

实时定价的理论美丽与现实障碍

价格高了,消费者衡量用电的成本与收益后,可能会觉得用1 千瓦时的电得不偿失,就主动不用电,从而节省了钱,系统也自动实现了需求响应的目的。这是理论上消费者更显著地暴露与影响批发市场价格的逻辑所在。问题是,目前市场中的大部分用户被隔离在价格波动之外,尤其是中小用户,以及通过长期合同锁定价格的大用户。

随着可再生能源在系统中所占的份额越来越大,出于节能减排的目的,根据系统供需情况的变化对需求侧加以调整,将变得更加必要。推行实时定价(至少是它的简化版本),比如尖峰定价成为市场设计的重要内容。

比如,在实时电价体系中,如果于日前(通常提前24 小时)形成的电力价格非常之高(意味着实时也可能很高),消费者预测到这个情况,就有可能提前做准备,到时减少用电,有效地实现需求响应。那么,实时电价就不会像预想的那么高,系统的平衡自然也就更加容易实现。

当然, 这会让消费者承担更大的价格风险,需要那些“厌恶”风险的消费者自己去寻找降低风险的金融工具。美国德克萨斯州的停电事故提供了一个绝佳的观察视角。2021 年2月15 日至2月19 日,部分电力用户,尤其是居民用户遭遇停电。批发市场电力价格在短时间内上涨到9 美元/千瓦时(约合人民币58.3 元/千瓦时)的最大限值 6 。部分零售电力用户,由于与售电商签订的是批发电价的传导合同,其月度电费账单高达1.5万美元 7 。提供此类电力套餐的售电商Griddy,也因此被迫申请破产保护。

数字化时代有何改变——更加精细化

IT 正在迅速影响电力行业,也带来了大量泡沫。比如,由于电力对于消费者的均一性质,一些信息技术(如区块链)对电力来源的标记应用,是没有任何价值的,属于破坏统一市场的“倒行逆施”。其真正的价值往往是降低交易的成本,从而为形成更小、分散的市场,进而真实反映实时价格提供可能。

借助这些更快、实时的低成本工具,电力市场有望更加多元化,从现在的普遍“架设”在输电网,转成多层次的市场,“架设”在配电网也成为可能与选择(类似于我国的“隔墙”售电)。

在这方面, 一些既有的观念(wisdom)可能需要改变。对此,我们应当保持关注,并进一步开展审慎细致的研究。

需求侧响应是极好的,它可以减少需要投入真金白银的冗余装机。在我国夏季与冬季用电高峰日益接近的情况下,这种响应会变得更加频繁,价值也将越来越大。

然而,它同样需要合理的设计。补偿不能过低,否则影响电力用户参与的积极性;也不能过高,以免造成对第三者的不公平负担。当前大部分省份的设计,往往存在过度补偿问题。部分地区响应费用的支付通常是采取“抓壮丁”的方式,由发电者而非所有电力用户来承担,这是需要改变的。


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