朱劉柱，石曉波，王 寶，葉 斌，程清潔，邵筱宇

(1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司 經(jīng)濟技術(shù)研究院，安徽 合肥 230022；2.國網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230022)

1 研究背景

“十三五”以來，安徽省電力供需發(fā)生了深刻變化。一是夏季電力供需平衡保障壓力增大。安徽省最大負荷發(fā)生在晚高峰，光伏發(fā)電無法頂峰，煤電新增裝機不足，導(dǎo)致夏季短時供電缺口逐年擴大。二是大規(guī)模新能源消納問題日益突出。春秋季負荷總體偏小，但午間光伏往往大發(fā)，導(dǎo)致扣除風光出力后的凈負荷曲線在午間形成明顯低谷，電網(wǎng)低谷調(diào)峰壓力倍增。未來新能源裝機容量仍將進一步增加，僅依靠火電和抽蓄調(diào)峰將難以保障大規(guī)模新能源消納。

為應(yīng)對新形勢，電力需求側(cè)響應(yīng)成為保障電力供需平衡、促進新能源消納的重要手段[1]。電力需求響應(yīng)是指通過分時電價等市場價格信號或資金補貼等激勵機制，引導(dǎo)電力用戶主動改變原有電力消費模式，優(yōu)化用電負荷，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標[2]。目前國內(nèi)北京、江蘇、上海、廣東、天津、河南、浙江及江西等地已成功實施電力需求側(cè)響應(yīng)綜合試點工作。安徽省亟需借鑒江蘇、山東等省份經(jīng)驗，加快實施電力需求響應(yīng)，以市場價格激勵引導(dǎo)用戶主動調(diào)節(jié)用電負荷，助推電力供需平衡。

2 國內(nèi)需求響應(yīng)試點情況

2014年江蘇等地啟動了電力需求響應(yīng)試點工作，在國家政策和實施迫切性綜合帶動下，近兩年國內(nèi)以激勵型為主的需求響應(yīng)試點范圍不斷擴大，山東、河南等周邊省份均在2018年啟動了需求響應(yīng)工作[3]。

(1)參與市場主體：需求響應(yīng)以工商業(yè)用戶和售電公司(或負荷集成商，代理部分工商業(yè)用戶)參與為主。

(2)需求響應(yīng)類型：主要采用“削峰式”和“填谷式”兩類需求響應(yīng)，分別應(yīng)對夏季短時供電能力不足和低谷調(diào)峰困難問題。

(3)實施效果：“削峰式”需求響應(yīng)實施規(guī)模最大的為江蘇省[4]，2015年夏季實際響應(yīng)規(guī)模166萬千瓦，2019年7月30日響應(yīng)規(guī)模達402萬千瓦，負荷削減量占最大負荷比重達到3.6%；“填谷式”需求響應(yīng)實施規(guī)模最大的為上海市，2018年6月18日(端午節(jié))凌晨響應(yīng)時段最大填谷負荷達106萬千瓦、平均填谷負荷87萬千瓦，提升凌晨低谷用電負荷比例達到8.4%[5]。

3 需求響應(yīng)實施模式

目前需求響應(yīng)相對成熟的實施模式為需求側(cè)競價模式，本文提出需求側(cè)用電權(quán)交易和需求側(cè)參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場兩種多(雙)邊模式。

3.1 需求側(cè)競價模式

需求側(cè)競價模式同時適用于“削峰式”和“填谷式”兩類需求響應(yīng)，其主要實施流程如下：

(1)政府主管部門和電網(wǎng)公司共同確定“削峰式”和“填谷式”需求響應(yīng)補償標準上限；

(2)電網(wǎng)公司提前確定需求響應(yīng)實際需求量和儲備量(一般取實際需求量的50%)；

(3)通過需求側(cè)管理平臺，對滿足容量限制和負荷監(jiān)測條件的全部工商業(yè)電力用戶(售電公司)發(fā)布需求響應(yīng)公告；

(4)用戶(售電公司)申報需求響應(yīng)量和補償價；

(5)政府主管部門和電網(wǎng)公司以最小化削峰(填谷)成本為目標確定提供負荷削減(填谷)服務(wù)的電力用戶和相應(yīng)削減(填谷)負荷量，確定統(tǒng)一的出清價；

(6)當有削峰(填谷)任務(wù)時，電網(wǎng)公司通知競價成功的電力用戶(售電公司)按要求削減負荷(填谷)，事后按實際有效響應(yīng)量進行補償[6]。需求側(cè)競價模式屬于單邊交易，優(yōu)點是操作簡單，缺點是需要籌集需求響應(yīng)補償資金。

3.2 需求側(cè)用電權(quán)交易

需求側(cè)用電權(quán)交易適用于“削峰式”需求響應(yīng)，指搭建用電權(quán)交易平臺，以有序用電用戶名錄為基礎(chǔ)，在預(yù)測供電能力存在缺口、且缺口不大于有序用電規(guī)模情況下，提前將供電缺口疊加一定的儲備容量等額分配至各有序用電用戶名錄中所有用戶，由各用戶根據(jù)負荷中斷損失大小決定是否參與用電權(quán)交易。需求側(cè)用電權(quán)交易分為三種情況：一是不參與用電權(quán)交易，在負荷高峰時段自行削減負荷；二是作為買方(負荷中斷損失高的用戶)向其他用戶購買用電權(quán)，達到高峰時段避免負荷削減；三是作為賣方向其他用戶出售用電權(quán)，并在高峰期間除承擔自身負荷削減義務(wù)外還承擔售出的用電權(quán)削減義務(wù)?？刹捎糜脩襞c用戶之間雙邊交易或集中競價出清兩種實際操作方式完成，買入用電權(quán)的用戶按照協(xié)商價(統(tǒng)一出清價)向賣出用戶支付費用。該模式不需要籌集補償資金，但國內(nèi)尚未有先例可供參考，實施難度大于需求側(cè)競價模式。

3.3 需求側(cè)參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場

需求側(cè)參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場適用于“填谷式”需求響應(yīng)，《安徽電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場運營規(guī)則(試行)》未明確需求側(cè)資源可參與調(diào)峰市場，但《清潔能源消納行動計劃(2018～2020)》等國家文件提出鼓勵需求側(cè)資源參與輔助服務(wù)市場。未來僅依靠火電企業(yè)調(diào)峰難以滿足更大規(guī)模新能源消納，負荷側(cè)資源參與調(diào)峰市場將成為一種必然選擇。需求側(cè)資源可通過兩種方式參與：一是直接參加調(diào)峰輔助服務(wù)市場，在市場運營規(guī)則中增加需求側(cè)參與市場相關(guān)條款；二是參與調(diào)峰輔助服務(wù)二級市場，火電企業(yè)與用戶聯(lián)合運行，用戶增加負荷等同于火電企業(yè)壓低出力，從而獲得更高的調(diào)峰補貼，收益增量由火電企業(yè)和用戶分享。該模式既達到電網(wǎng)調(diào)峰困難時段用戶側(cè)增加負荷的目的，又無需籌集補償資金，但考慮到調(diào)峰市場補償資金由發(fā)電企業(yè)(當前主要是火電企業(yè))繳納、用戶卻從中獲益，容易引起發(fā)電企業(yè)抵制。未來隨著新能源發(fā)電成本不斷下降、承擔調(diào)峰責任比例不斷提高，需求側(cè)資源參與調(diào)峰市場可能是一種發(fā)展趨勢。

考慮到我省無需求響應(yīng)相關(guān)經(jīng)驗，且需求側(cè)用電權(quán)交易和需求側(cè)參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場兩種新模式尚無國內(nèi)實施經(jīng)驗可循，我省電力需求響應(yīng)宜參照周邊省份經(jīng)驗，以比較成熟的需求側(cè)競價+最高限價模式起步。

4 需求響應(yīng)補償標準測算

4.1 “削峰式”需求響應(yīng)補償標準測算

“削峰式”需求響應(yīng)的補償標準以“彌補用戶參與需求響應(yīng)損失”為原則制定，本文構(gòu)建了用戶負荷中斷損失模型來測算用戶參與需求響應(yīng)損失：

某行業(yè)參與“削峰式”需求響應(yīng)補償標準(元/千瓦時)=該行業(yè)年度增加值(不含稅)/該行業(yè)年度用電量×(1-可中斷負荷中可轉(zhuǎn)移負荷比例)+負荷轉(zhuǎn)移相應(yīng)增加生產(chǎn)安排成本-[峰電價-(平電價×高峰用電負荷轉(zhuǎn)移至平段比例+谷電價×高峰用電負荷轉(zhuǎn)移至谷段比例)]×可中斷負荷中可轉(zhuǎn)移負荷比例。

“削峰式”需求響應(yīng)補償標準(元/千瓦時)=各行業(yè)(可根據(jù)有序用電方案獲取)的測算補償標準加權(quán)平均值。

“削峰式”需求響應(yīng)補償標準(元/千瓦·年)=“削峰式”需求響應(yīng)補償標準(元/千瓦時)×全年預(yù)計執(zhí)行“削峰式”需求響應(yīng)累計時長(小時)。

基于上述模型，結(jié)合安徽省2019年有序用電方案，經(jīng)測算，安徽省可錯避峰工商業(yè)行業(yè)度電增加值(每使用1千瓦時電量，創(chuàng)造的增加值，不含增值稅)平均約12元/千瓦時，80%以上的負荷削減量均可通過調(diào)整生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)移而不影響效益，從而工商業(yè)用戶參與“削峰式”需求響應(yīng)損失平均在2元/千瓦時左右?？紤]到“削峰式”需求響應(yīng)存在替代方案，即：增加頂峰電源(主要為抽蓄電站)，經(jīng)測算，安徽省抽蓄電站單位發(fā)電量成本約2.6元/千瓦時，可認為是“削峰式”需求響應(yīng)補償標準上限。

綜合判斷，安徽省“削峰式”需求響應(yīng)補償標準宜設(shè)置在2元/千瓦時左右。考慮到尖峰負荷累計時長不會出現(xiàn)明顯的趨勢性變化，因而“削峰式”需求響應(yīng)補償標準單位可取“元/千瓦·年”。根據(jù)安徽省用電負荷特性，1%、2%、3%、4%和5%尖峰負荷年累計時長分別約2、5、9、15和22小時，則各負荷削減比例對應(yīng)的“削峰式”需求響應(yīng)補償標準分別約4、10、18、30和44元/千瓦·年。

4.2 “填谷式”需求響應(yīng)補償標準

提升春秋季午間新能源消納能力的安徽需求響應(yīng)主要是“填谷式”需求響應(yīng)。本文構(gòu)建了用戶填谷損失模型，從用戶損失角度，“填谷式”需求響應(yīng)補償標準要低于“削峰式”需求響應(yīng)補償標準。

某行業(yè)“填谷式”需求響應(yīng)補償標準(元/千瓦時)=負荷轉(zhuǎn)移相應(yīng)增加生產(chǎn)安排成本(不同轉(zhuǎn)移比例成本應(yīng)不同)+(午間加權(quán)價-平段電價)×午間增加負荷中從平段或峰段轉(zhuǎn)移過來比例×平段轉(zhuǎn)移過來比例-(峰段電價-午間加權(quán)價)×午間增加負荷中從平段或峰段轉(zhuǎn)移過來比例×峰段轉(zhuǎn)移過來比例-該行業(yè)年度增加值(不含稅)/該行業(yè)年度用電量×(1-午間增加負荷中從平段或峰段轉(zhuǎn)移過來比例)。

“填谷式”需求響應(yīng)補償標準(元/千瓦時)=各行業(yè)的測算補償標準加權(quán)平均值。

“填谷式”需求響應(yīng)補償標準(元/千瓦·年)=“填谷式”需求響應(yīng)補償標準(元/千瓦時)×全年預(yù)計執(zhí)行“填谷式”需求響應(yīng)累計時長(小時)。

考慮到“填谷式”需求響應(yīng)一般作為調(diào)峰輔助服務(wù)市場的備選方案，當電源側(cè)調(diào)峰能力全部使用后仍無法滿足實際調(diào)峰需求，再啟動“填谷式”需求響應(yīng)。根據(jù)《安徽電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場運營規(guī)則(試行)》，火電企業(yè)深度調(diào)峰最高補償價為1元/千瓦時(對應(yīng)出力率低于30%的情況)，安徽省“填谷式”需求響應(yīng)補償標準宜設(shè)置在1元/千瓦時左右?？紤]到每年需要的“填谷式”需求響應(yīng)規(guī)模與累計時長受新能源裝機規(guī)模和火電企業(yè)調(diào)峰能力等變動因素影響而不斷變化，為避免以“元/千瓦·年”為單位帶來的補償標準頻繁調(diào)整，“填谷式”需求響應(yīng)補償標準宜使用“元/千瓦時”作為單位。

5 需求響應(yīng)補償資金來源分析

5.1 理論資金來源

“削峰式”需求響應(yīng)受益的是部分電力用戶。“削峰式”需求響應(yīng)參與用戶犧牲了尖峰負荷時段部分用電需求，避免了尖峰負荷時段限電，從而保證了其他用戶正常用電，因而尖峰負荷時段正常用電用戶應(yīng)向參與“削峰式”需求響應(yīng)用戶支付一定的補償費用。采用對全部工商業(yè)用戶征收季節(jié)性尖峰電價較為合適，征收季節(jié)性尖峰電價既可以在一定程度上抑制尖峰負荷增加，又可將增收用于“削峰式”需求響應(yīng)補償。

“填谷式”需求響應(yīng)受益的是發(fā)電企業(yè)。一部分電力用戶增加了填谷時段用電負荷，從而避免了填谷時段火電啟停機和棄風棄光，因而填谷時段發(fā)電企業(yè)應(yīng)向參與“填谷式”需求響應(yīng)用戶支付一定的補償費用。可采用以填谷時段發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量為基礎(chǔ)征收資金，用于對“填谷式”需求響應(yīng)參與用戶進行補償。

5.2 實際資金來源探索

(1)理論資金來源執(zhí)行難度大。按照“誰受益、誰付費”原則，“削峰式”和“填谷式”需求響應(yīng)補償資金理論上應(yīng)由工商業(yè)用戶和發(fā)電企業(yè)承擔。但設(shè)置工商業(yè)季節(jié)性尖峰電價與國家降低企業(yè)用電成本的政策取向相違背，執(zhí)行難度較大；火電企業(yè)經(jīng)營困難、新能源企業(yè)仍依賴補貼生存，承擔補貼資金的可能性較小。實際上，大部分試點省均未按理論資金來源方案執(zhí)行。

(2)亟需探索補償資金來源渠道。隨著電力市場化改革縱深推進，需求響應(yīng)有必要納入全省統(tǒng)一電力市場，在電力市場中尋求新的補償資金來源。安徽省即將進入現(xiàn)貨市場模式，可按照電能量市場+調(diào)峰輔助服務(wù)市場+電力需求響應(yīng)市場聯(lián)合出清思路，將需求響應(yīng)市場交易結(jié)果作為電能量市場出清的邊界條件，從需求響應(yīng)實施對電力系統(tǒng)運行優(yōu)化和系統(tǒng)邊際電價(節(jié)點邊際電價)改善角度，拓寬資金來源渠道。

6 結(jié)論與建議

本文闡述了安徽省電力需求響應(yīng)實施模式，并對需求響應(yīng)補貼標準及資金來源進行了定性與定量分析，最后提出以下建議：

(1)對于安徽省電力需求響應(yīng)的實施模式，宜參照周邊省份經(jīng)驗，以比較成熟的需求側(cè)競價+最高限價模式起步。

(2)對于需求響應(yīng)的補償標準，“削峰式”需求響應(yīng)補償標準宜設(shè)置在2元/千瓦時左右，“填谷式”需求響應(yīng)補償標準宜設(shè)置在1元/千瓦時左右。

(3)對于需求響應(yīng)補償資金來源，目前理論資金來源執(zhí)行難度大，亟需探索補償資金來源渠道。安徽省即將進入現(xiàn)貨市場模式，可按照電能量市場+調(diào)峰輔助服務(wù)市場+電力需求響應(yīng)市場聯(lián)合出清思路，從需求響應(yīng)實施對電力系統(tǒng)運行優(yōu)化和系統(tǒng)邊際電價改善角度，拓寬資金來源渠道。