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(jì)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(fù)荷發(fā)生在晚高峰，光伏發(fā)電無法頂峰，煤電新增裝機(jī)不足，導(dǎo)致夏季短時(shí)供電缺口逐年擴(kuò)大。二是大規(guī)模新能源消納問題日益突出。春秋季負(fù)荷總體偏小，但午間光伏往往大發(fā)，導(dǎo)致扣除風(fēng)光出力后的凈負(fù)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(jī)容量仍將進(jìn)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(duì)新形勢(shì)，電力需求側(cè)響應(yīng)成為保障電力供需平衡、促進(jìn)新能源消納的重要手段[1]。電力需求響應(yīng)是指通過分時(shí)電價(jià)等市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)或資金補(bǔ)貼等激勵(lì)機(jī)制，引導(dǎo)電力用戶主動(dòng)改變?cè)须娏οM(fèi)模式，優(yōu)化用電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)[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(shí)施電力需求側(cè)響應(yīng)綜合試點(diǎn)工作。安徽省亟需借鑒江蘇、山東等省份經(jīng)驗(yàn)，加快實(shí)施電力需求響應(yīng)，以市場(chǎng)價(jià)格激勵(lì)引導(dǎo)用戶主動(dòng)調(diào)節(jié)用電負(fù)荷，助推電力供需平衡。

2 國內(nèi)需求響應(yīng)試點(diǎn)情況

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

(1)參與市場(chǎng)主體：需求響應(yīng)以工商業(yè)用戶和售電公司(或負(fù)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(duì)夏季短時(shí)供電能力不足和低谷調(diào)峰困難問題。

(3)實(shí)施效果：“削峰式”需求響應(yīng)實(shí)施規(guī)模最大的為江蘇省[4]，2015年夏季實(shí)際響應(yīng)規(guī)模166萬千瓦，2019年7月30日響應(yīng)規(guī)模達(dá)402萬千瓦，負(fù)荷削減量占最大負(fù)荷比重達(dá)到3.6%；“填谷式”需求響應(yīng)實(shí)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(shí)段最大填谷負(fù)荷達(dá)106萬千瓦、平均填谷負(fù)荷87萬千瓦，提升凌晨低谷用電負(fù)荷比例達(dá)到8.4%[5]。

3 需求響應(yīng)實(shí)施模式

目前需求響應(yīng)相對(duì)成熟的實(shí)施模式為需求側(cè)競(jìng)價(jià)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(chǎng)兩種多(雙)邊模式。

3.1 需求側(cè)競(jìng)價(jià)模式

需求側(cè)競(jìng)價(jià)模式同時(shí)適用于“削峰式”和“填谷式”兩類需求響應(yīng)，其主要實(shí)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(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)上限；

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

(3)通過需求側(cè)管理平臺(tái)，對(duì)滿足容量限制和負(fù)荷監(jiān)測(cè)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(bào)需求響應(yīng)量和補(bǔ)償價(jià)；

(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(biāo)確定提供負(fù)荷削減(填谷)服務(wù)的電力用戶和相應(yīng)削減(填谷)負(fù)荷量，確定統(tǒng)一的出清價(jià)；

(6)當(dāng)有削峰(填谷)任務(wù)時(shí)，電網(wǎng)公司通知競(jìng)價(jià)成功的電力用戶(售電公司)按要求削減負(fù)荷(填谷)，事后按實(shí)際有效響應(yīng)量進(jìn)行補(bǔ)償[6]。需求側(cè)競(jìng)價(jià)模式屬于單邊交易，優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，缺點(diǎn)是需要籌集需求響應(yīng)補(bǔ)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(tái)，以有序用電用戶名錄為基礎(chǔ)，在預(yù)測(cè)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(chǔ)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(fù)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(fù)荷高峰時(shí)段自行削減負(fù)荷；二是作為買方(負(fù)荷中斷損失高的用戶)向其他用戶購買用電權(quán)，達(dá)到高峰時(shí)段避免負(fù)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(dān)自身負(fù)荷削減義務(wù)外還承擔(dān)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(jìng)價(jià)出清兩種實(shí)際操作方式完成，買入用電權(quán)的用戶按照協(xié)商價(jià)(統(tǒng)一出清價(jià))向賣出用戶支付費(fèi)用。該模式不需要籌集補(bǔ)償資金，但國內(nèi)尚未有先例可供參考，實(shí)施難度大于需求側(cè)競(jìng)價(jià)模式。

3.3 需求側(cè)參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)

需求側(cè)參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)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(chǎng)運(yùn)營規(guī)則(試行)》未明確需求側(cè)資源可參與調(diào)峰市場(chǎng)，但《清潔能源消納行動(dòng)計(jì)劃(2018～2020)》等國家文件提出鼓勵(lì)需求側(cè)資源參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。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(fù)荷側(cè)資源參與調(diào)峰市場(chǎng)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(chǎng)，在市場(chǎng)運(yùn)營規(guī)則中增加需求側(cè)參與市場(chǎng)相關(guān)條款；二是參與調(diào)峰輔助服務(wù)二級(jí)市場(chǎng)，火電企業(yè)與用戶聯(lián)合運(yùn)行，用戶增加負(fù)荷等同于火電企業(yè)壓低出力，從而獲得更高的調(diào)峰補(bǔ)貼，收益增量由火電企業(yè)和用戶分享。該模式既達(dá)到電網(wǎng)調(diào)峰困難時(shí)段用戶側(cè)增加負(fù)荷的目的，又無需籌集補(bǔ)償資金，但考慮到調(diào)峰市場(chǎng)補(bǔ)償資金由發(fā)電企業(yè)(當(dāng)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(dān)調(diào)峰責(zé)任比例不斷提高，需求側(cè)資源參與調(diào)峰市場(chǎng)可能是一種發(fā)展趨勢(shì)。

考慮到我省無需求響應(yīng)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，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(chǎng)兩種新模式尚無國內(nèi)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)可循，我省電力需求響應(yīng)宜參照周邊省份經(jīng)驗(yàn)，以比較成熟的需求側(cè)競(jìng)價(jià)+最高限價(jià)模式起步。

4 需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算

4.1 “削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算

“削峰式”需求響應(yīng)的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)以“彌補(bǔ)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(fù)荷中斷損失模型來測(cè)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(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(元/千瓦時(shí))=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(fù)荷中可轉(zhuǎn)移負(fù)荷比例)+負(fù)荷轉(zhuǎn)移相應(yīng)增加生產(chǎn)安排成本-[峰電價(jià)-(平電價(jià)×高峰用電負(fù)荷轉(zhuǎn)移至平段比例+谷電價(jià)×高峰用電負(fù)荷轉(zhuǎn)移至谷段比例)]×可中斷負(fù)荷中可轉(zhuǎn)移負(fù)荷比例。

“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(元/千瓦時(shí))=各行業(yè)(可根據(jù)有序用電方案獲取)的測(cè)算補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)加權(quán)平均值。

“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(元/千瓦·年)=“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(元/千瓦時(shí))×全年預(yù)計(jì)執(zhí)行“削峰式”需求響應(yīng)累計(jì)時(shí)長(小時(shí))。

基于上述模型，結(jié)合安徽省2019年有序用電方案，經(jīng)測(cè)算，安徽省可錯(cuò)避峰工商業(yè)行業(yè)度電增加值(每使用1千瓦時(shí)電量，創(chuàng)造的增加值，不含增值稅)平均約12元/千瓦時(shí)，80%以上的負(fù)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(shí)左右。考慮到“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(cè)算，安徽省抽蓄電站單位發(fā)電量成本約2.6元/千瓦時(shí)，可認(rèn)為是“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)上限。

綜合判斷，安徽省“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)宜設(shè)置在2元/千瓦時(shí)左右?？紤]到尖峰負(fù)荷累計(jì)時(shí)長不會(huì)出現(xiàn)明顯的趨勢(shì)性變化，因而“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)單位可取“元/千瓦·年”。根據(jù)安徽省用電負(fù)荷特性，1%、2%、3%、4%和5%尖峰負(fù)荷年累計(jì)時(shí)長分別約2、5、9、15和22小時(shí)，則各負(fù)荷削減比例對(duì)應(yīng)的“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)分別約4、10、18、30和44元/千瓦·年。

4.2 “填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)

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(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)要低于“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。

某行業(yè)“填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(元/千瓦時(shí))=負(fù)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(jià)-平段電價(jià))×午間增加負(fù)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(jià)-午間加權(quán)價(jià))×午間增加負(fù)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(fù)荷中從平段或峰段轉(zhuǎn)移過來比例)。

“填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(元/千瓦時(shí))=各行業(yè)的測(cè)算補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)加權(quán)平均值。

“填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(元/千瓦·年)=“填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(元/千瓦時(shí))×全年預(yù)計(jì)執(zhí)行“填谷式”需求響應(yīng)累計(jì)時(shí)長(小時(shí))。

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(chǎng)的備選方案，當(dāng)電源側(cè)調(diào)峰能力全部使用后仍無法滿足實(shí)際調(diào)峰需求，再啟動(dòng)“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(chǎng)運(yùn)營規(guī)則(試行)》，火電企業(yè)深度調(diào)峰最高補(bǔ)償價(jià)為1元/千瓦時(shí)(對(duì)應(yīng)出力率低于30%的情況)，安徽省“填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)宜設(shè)置在1元/千瓦時(shí)左右?？紤]到每年需要的“填谷式”需求響應(yīng)規(guī)模與累計(jì)時(shí)長受新能源裝機(jī)規(guī)模和火電企業(yè)調(diào)峰能力等變動(dòng)因素影響而不斷變化，為避免以“元/千瓦·年”為單位帶來的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)頻繁調(diào)整，“填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)宜使用“元/千瓦時(shí)”作為單位。

5 需求響應(yīng)補(bǔ)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(fù)荷時(shí)段部分用電需求，避免了尖峰負(fù)荷時(shí)段限電，從而保證了其他用戶正常用電，因而尖峰負(fù)荷時(shí)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(bǔ)償費(fèi)用。采用對(duì)全部工商業(yè)用戶征收季節(jié)性尖峰電價(jià)較為合適，征收季節(jié)性尖峰電價(jià)既可以在一定程度上抑制尖峰負(fù)荷增加，又可將增收用于“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)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(shí)段用電負(fù)荷，從而避免了填谷時(shí)段火電啟停機(jī)和棄風(fēng)棄光，因而填谷時(shí)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(bǔ)償費(fèi)用?？刹捎靡蕴罟葧r(shí)段發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量為基礎(chǔ)征收資金，用于對(duì)“填谷式”需求響應(yīng)參與用戶進(jìn)行補(bǔ)償。

5.2 實(shí)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(fèi)”原則，“削峰式”和“填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償資金理論上應(yīng)由工商業(yè)用戶和發(fā)電企業(yè)承擔(dān)。但設(shè)置工商業(yè)季節(jié)性尖峰電價(jià)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(bǔ)貼生存，承擔(dān)補(bǔ)貼資金的可能性較小。實(shí)際上，大部分試點(diǎn)省均未按理論資金來源方案執(zhí)行。

(2)亟需探索補(bǔ)償資金來源渠道。隨著電力市場(chǎng)化改革縱深推進(jìn)，需求響應(yīng)有必要納入全省統(tǒng)一電力市場(chǎng)，在電力市場(chǎng)中尋求新的補(bǔ)償資金來源。安徽省即將進(jìn)入現(xiàn)貨市場(chǎng)模式，可按照電能量市場(chǎng)+調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)+電力需求響應(yīng)市場(chǎng)聯(lián)合出清思路，將需求響應(yīng)市場(chǎng)交易結(jié)果作為電能量市場(chǎng)出清的邊界條件，從需求響應(yīng)實(shí)施對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化和系統(tǒng)邊際電價(jià)(節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià))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(shí)施模式，并對(duì)需求響應(yīng)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)及資金來源進(jìn)行了定性與定量分析，最后提出以下建議：

(1)對(duì)于安徽省電力需求響應(yīng)的實(shí)施模式，宜參照周邊省份經(jīng)驗(yàn)，以比較成熟的需求側(cè)競(jìng)價(jià)+最高限價(jià)模式起步。

(2)對(duì)于需求響應(yīng)的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，“削峰式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)宜設(shè)置在2元/千瓦時(shí)左右，“填谷式”需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)宜設(shè)置在1元/千瓦時(shí)左右。

(3)對(duì)于需求響應(yīng)補(bǔ)償資金來源，目前理論資金來源執(zhí)行難度大，亟需探索補(bǔ)償資金來源渠道。安徽省即將進(jìn)入現(xiàn)貨市場(chǎng)模式，可按照電能量市場(chǎng)+調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)+電力需求響應(yīng)市場(chǎng)聯(lián)合出清思路，從需求響應(yīng)實(shí)施對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化和系統(tǒng)邊際電價(jià)改善角度，拓寬資金來源渠道。