中國儲能網(wǎng)訊：冬夏的用電高峰時常讓電力系統(tǒng)面臨供應不足的風險。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?shù)匦枨蟮姆謺r電價。
分時電價在引導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)故障導致電力供應下降。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，從而使成本信號準確傳遞到消費側。
精心設計的實時電價能夠揭示系統(tǒng)當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，也更容易適應實時電價機制。當前，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）有機會引導更大幅度的價格響應[4]。雖然提前預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。
實時電價相較于靜態(tài)分時電價的優(yōu)勢
靜態(tài)分時電價預設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，激勵電力負荷從供電成本較高的時段轉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，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。當錯峰用電的規(guī)模達到一定程度，實時電價更有助于避免為滿足高負荷時段而建設新的發(fā)電廠和電網(wǎng)設施，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%的高峰負荷削減。其中，大型工商業(yè)提供的需求響應尤為顯著。
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荷高頻率、高關聯(lián)度的價格信號響應。在系統(tǒng)發(fā)電成本較高，導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前50%—80%的負荷水平。這種高水平的需求響應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，市場各方都重點關注實時電價可能帶來的用電成本波動風險及其對經(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)整負荷以應對價格的變動，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實時電價的同時采取對沖策略，則能在提供需求響應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，當用戶響應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荷；反之亦然，當用戶響應高電價降低用電量時，合同對手方將對負荷的差額部分給予補償。這樣的對沖策略相當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荷曲線示例圖
總結
為應對日漸增多的電力需求、不斷深化的“雙碳”目標和快速增長的新能源，需求響應將會在電力系統(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，并通過風險對沖等方式提高這些用戶管控價格波動風險的能力。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，并提升電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。
