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电力市场建设需要关注的重点问题分析

来源:中国电力网 本网发布日期:2019/2/18

        电力市场所遵循的基本原则与当前电力系统没有什么不同,然而它的实际运行及效果却有天壤之别。这就会产生许多新的问题,现将它们归纳如下。

  (1)改变现状引发的冲击

  引入电力市场意味着现有电力体制将发生重大的变革,但无论是个体或组织,通常都会抵制这种改变。首先电价制定者与管制机构已经非常适应现状体制;而对于电力系统运行与规划人员,传统上他们在决策时并不需要详细考虑电价因素与用户响应的影响。另外用户虽然可能不满当前的价格水平,但常常也会怀疑这种改变只是电力企业赚更多钱的另外一种方法。那些在现有电价体系下享受了交叉补贴的用户更加会不高兴,因为他们在电力市场环境下必然需要公平地承担更多的用电成本。工业用户则需要在建设厂房时做出一定的改变,以便能对电价变化作出有效响应。

  上面列出了改变现有体制会面临的一些成本压力与问题,凡此种种,它们构成了电力市场实现过程中的最大障碍。

  值得欣慰的是,电力市场无需一蹴而就,可以从现有体制出发逐步实现。例如,电力市场初始阶段可以只涵盖大工业用户,然后以自愿参与原则为基础扩展到小用户。这种作法的好处是,在电力市场广泛覆盖前,可以通过试点方式让电力企业与用户感受到它所带来的切实收益。

  与发达地区相比,发展中地区建设电力市场所遇到的问题要少一点,因为它们对现状的冲击要相对弱一些。

  (2)交易成本影响

  改变现状虽然要求付出巨大的代价,但那是暂时性的。然而电力市场中的交易成本,具体如计量、通信、计算机投资,却会一直持续发生。因此在设计电力市场的交易规则时,一条最基本的原则是:交易相关的成本不能超过它所能带来的收益,即交易成本决定了用户到底应选择何种类型的交易方式。当然,由于信息技术的迅猛发展,交易成本也在快速下降。

  (3)电力系统运行成本变化

  这些成本包括电力发、输与配电等环节存在的燃料成本、网损与机组维护费用。理论上讲,用户与电力企业间的电力交易会促使用户将一部分用电需求转移到运行成本较低的时段。传统的单一费率电价却起不到这种作用,分时电价在促进用电转移方面能起到一定的作用,但由于不能提前准确地知道电力企业在某一年具体时刻的成本是高还是低,分时电价反而可能造成不合理的用电转移。如果在系统正常运行状态下,电力企业可以随意地进行直接负荷控制,那么它能对降低系统的运行成本起到较大作用。但是直接负荷控制往往需要满足用户供电协议要求,因此电力企业在这方面的操作空间实际上非常有限,那么系统运行成本的降低幅度也就没有那么大了。容量电费会促使用户降低他们的月度用电峰荷值,但对系统运行成本的影响有限或基本没有。

  现货价格电力市场能显著地降低电力系统的运行成本,原因很简单,用户此时可以快速地感受到现货电价的变化,由于现货价格能够准确地反映特定时间的运行成本,相应地用电模式会得到极大的优化。

  (4)电力系统运行容易程度

  电力系统的运行与控制不是依靠单一手段就可以完成的,它是先进的计算机软硬件、通信、人工调节等的高度复杂综合,需要同时兼顾经济性与安全性。单一费率电价和分时电价一般对控制和运行没有什么正面影响;由于不同时段的分时价格水平会导致用电需求发生跳变,分时电价甚至可能会增加运行控制的难度。有些负荷控制措施会给系统运行人员带来沉重的负担,然而要建立能够准确预测负荷控制对用电需求影响程度的模型并非易事;为了在不确定环境下有效地使用有限的直接负荷控制资源,系统运行人员的决策经常与赌博并无不同。这一分析结论不只是为直接负荷控制独有,现有体制下的许多可中断合同也差不多。

  由于电力市场中的价格可以反映实际的系统运行情况,这就给系统运行人员提供了一个新的有效控制信号。之所以如此,是因为能较好地预测短期负荷响应的模型还是存在的;而现货价格作为一种控制信息,随时可获得,并且能应需要增加定价频率与价格幅度,与此同时,它还能帮助降低用户的电费总额。以二者为基础,系统运行人员就可以合理地对做出运行控制安排。

  为了确保系统安全,电力系统总是需要让一部分机组保留足够的旋转备用,而电力市场对此提供了另一种可能选择,它能使一些或全部旋转备用从电厂转移到用户。

  (5)电力容量投资成本变化

  在一年中的极其少量时间里,电力系统会处于接近容量极限的运行水平上,而理论上,用户与电力企业间的交易可以向用户提供一种强烈的激励信号,促使他们减少高峰用电数量,进而降低新建发电、输电与配电设施的投资需求。分时电价在不同时间上的价格差异相对较小,并且它的高电价会出现在一周中的很多小时里,因此几乎不能提供多少激励,使得用户减少在高峰负荷时段的用电。类似地,只有在极其少数的情况下,当用户月度最大用电负荷的发生时间恰好对应于系统的高峰负荷时段时,容量电价才会发挥一定的作用,即通过促使用户减少月度最大用电负荷,降低系统的投资成本。直接负荷控制能帮助减轻电力系统的短期负荷压力,但前提是系统运行人员可控制的设备正由用户使用(例如,居民在冬天也许就不会打开空调装置,因此针对此类设备就无法开展直接负荷控制)。如果电力系统运行出现长期性的紧张状态(如石油禁运、煤矿罢工以及核禁用等),直接负荷控制往往就没有什么作用了,原因是用户供电协议中存在有关控制措施最大发生次数的限制。

  无论是针对短期还是长期供需紧张状态,电力市场均能帮助大幅度地减少电力系统的容量投资成本。由于分时电价仅仅反映了不同运行状态下的平均值,因此与它的价格波动幅度相比,现货电价在一些关键时点上的增长幅度要惊人得多。春、秋两季,如果在正常的检修计划之外发生意想不到的设备故障停运,那么现货价格电力市场可以帮助实现必要的负荷削减。而在大规模的长期紧急状态中,现货电价则可以被看作是一种能够帮助实现电能合理分配的价格手段。无论是对用户还是电力企业来讲,上述作法都是比较理想的,它优于轮流停电、灯火管制以及其它形式的随意分配方法。

  (6)电力系统规划准确性

  从长期来看,负荷增长、燃料价格变化及其可获得性、资本投资以及环保标准等均存在一定的不确定性,这导致电力投资不是过剩就是短缺。而现货价格可以提供一种反馈信号,它能在一定程度上减轻这种不确定性的影响。由于高电价能够抑制用电需求,低电价可以促进电能的大量使用,因此不管是在长期或短期,现货定价均有助于解决容量剩余问题,也有利于克服容量短缺。

  (7)电力负荷预测

  电力企业必须在从小时到年的时间范畴内,提前预测未来的负荷状况。

  为了预测负荷控制对应的短期(小时范畴)响应,人们需要针对可控制的每类设备建立一种复杂的模型(例如空调响应模型就与季节、一天中的具体时间及温度等因素有关)。负荷控制响应模型之所以难以建立,除了它本身非常复杂之外,还有一个原因就负荷控制很少发生,因此数据积累非常有限。至于短期分时与现货价格响应,现货电价响应模型可能比分时电价要更加复杂一些,但无论是在用户期望还是用电模式方面,市场交易都能帮助积累大量的数据,从而推动预测模型的研制。更加重要的是,现货定价还能提供一种闭环的反馈控制,有助于降低不确定性的影响。

  长期(多年)负荷状况的重要决定因素是一些外生变量:如经济的一般状况、人口发展、以及电能和煤气、油等具有替代关系的商品的价格差异等。而预测直接负荷控制措施的长期影响则需考虑一些更为特殊的问题,因为随着直接负荷控制措施的频繁实施,用户会通过经验积累发展出与之相关的应对方法,这会在很大程度上抵消许多直接负荷控制措施的影响。另外,电力市场交易会提供大量关于用电模式与用电优先级的信息,从而为发展长期预测模型提供重大帮助。

  (8)电力企业收入稳定性

  在理想情况下,受管制电力企业的收入会等于它的成本加上合理的投资回报。但实际操作时,情况没有这么简单,由于负荷响应预测模型难以给出准确的结果,电力企业的收入需求经常得不到满足。分时电价已经引起了收入稳定性问题,电力企业发现很难测算出符合特定收入目标的分时电价水平,其实电力市场也存在同样的问题。然而,市场具有根据供需情况连续调节价格的能力,这使其能大大地降低收入稳定问题的解决难度。随着负荷响应建模所需的大量数据的积累,收入稳定问题会被逐渐克服。

  (9)用电选择权大小

  能自由选择所购买电力服务的类型,这是用户长期以来的一个愿望,它正变得越来越强烈,直接负荷控制与可中断合同正是这种发展趋势的一种反映。然而电力市场提供了一个更加广阔的选择空间,有助于用户行使更为自由的用电选择权。

  (10)用户教育

  电力市场会大大提高用户对电能真实价值的认知程度。当用户不得不决定如何响应时,他们会自然而然地去考察电能服务所能带来的价值。这一教育模式会极大地改善用户——电力企业——管制机构三者之间的关系。

  (11)用电电费支出

  虽然用户几乎总是希望能减少他们每个月的用电支出,但实际上,如果高电费能带来他们可以明白理解的收益的话(例如增加舒适度与产量),他们还是会愿意爽快地掏钱。现货定价能够帮助用户最大程度地控制电费支出。

  由于分时电价的时间平均值会大于现货价格的时间平均值,因此具有固定用电模式的用户在电力市场环境下需支付的电费要少一些。

  另外一个方面,用户(与电力企业一样)不愿意面对不确定性问题。如果能提前知道他们在未来需要支付的电费,用户将会很高兴。在电力市场中,只要用户愿意,他们可以通过自身拥有的控制能力减少电费的不确定性。若用户认为非常有必要消除电费中的不确定性,电力市场还可以提供一种机制(即长期的定量定价合同),借用该工具,用户此时相当于购买了一种电费保险。虽然现货电价也具有一定的不确定性,但这不影响对用户未来每个月的电费做出比较准度的预测,具体作法是以该月的小时用电成本为基础进行电费累加,由于它具有一定的误差中和作用,所以得到的月度用电费还是非常有意义的。与现货定价相比,现有电价体系保持确定性的效果要逊色一些,其中的燃料成本调整还会给月度电费带来额外的不确定性。

  (12)用户理解

  用户对正在发生的事情有知情权。用户能够很好地理解电能分时价格,但经常会被容量电价及负荷控制合同搞糊涂,因为它们往往包含复杂的用电控制限制条款。

  用户已经习惯于看到价格随供求关系而变化(与新鲜农产品或飞机票的价格类似),所以现货价格对他们来说并非难以理解的概念。并且与许多电力企业的现有交易相比,电力市场中的诸多交易在交付数量上要小一些,并且也更容易理解一点。另外还有一个问题,很多电力企业目前都不得不保有一本厚厚的电价目录,而它必须经过专门的培训(还要具备一定的耐心)才能弄清楚,这无疑也会造成理解难度的加大。

  (13)用户负荷响应

  用户需要在电力市场上作出响应,这是与用户理解紧密相关的一个问题。直接负荷控制的优点是用户不需要作出或者实施实时运行决策,但直接负荷控制会对用户的生活方式起很不好的负面影响(例如在一个热天,某居民用户正在家中举办一个重要的晚会,而此时空调设备却受到系统运行人员的用电控制)。现代电子信息技术能帮助用户更方便地对现货价格波动作出响应。在现货定价条件下,由于最终的控制权掌握在用户手上,因此不会发生诸如在一些很不合适的场合中断空调设备的事件,所以不会对生活造成重大的影响。电力企业可以为居民用户与小型商业用户提供控制服务,其具体作法是参与用户为自己选择合适的控制策略,而电力企业则提供相应的软硬件设施以实现该控制策略。

  对于那些装有能量管理系统的工业与大型商业用户来说,他们的自我选择空间要更大一些,可以通过调整自身的用电模式以响应现货电价的变化。

  (13)用户交叉补贴程度

  在电力行业,不同用户类别以及同一类别用户中的不同个体之间存在用电补贴,与之相关的公平性问题正变得越来越受重视,迫切需要解决。现有的电力交易在减少交叉补贴方面的作用非常有限,虽然电力市场不能完全消灭交叉补贴,但能使它们的程度大大地降低。如果对于某些为整个社会所要求的必须存在的交叉补贴,诸如生命线电价(life-line  rates)等,它们同样可以通过电力市场进行实现。

  (14)管制机构职责变化

  私营电力企业的运营必须接受管制机构的监督审查,而电力市场的引入会改变管制机构的职责。

  在电力市场中,管制机构不再负责具体电价的制定,而只是决定用以计算现货价格的公式,这是基于现有作法(如根据燃料成本调整价格)的一种逻辑延伸。该作法的好处是管制机构只需从事更高层次的决策,这也更符合它的基本功能定位。

  并且通过电力市场,管制机构在向电力企业提供激励方面可以获得更多的选择,促进它们的持续高效运营。

  (15)信息通信行业所受影响

  信息通信技术的革命产生了许多新的、充满活力的公司,它们正在为将新的控制、通信与计算系统引入电力市场而不懈努力。然而由于许多供应商无法弄清楚到底何种类型的产品可以市场化,所以他们对现有电力企业的经营是极其失望的。电力市场的建立则可以为此类供应商提供一个坚实的基础平台,使他们有机会各尽所能,为各种用户提供诸多创新性的产品,进而有助于降低电力交易与用户响应的成本。

  在开展是否要引入电力市场或如何引入等方面的决策时,所有上述与电力企业、用户、管制机构及供应商相关的问题都必须要给予妥善的解决。我们深信,通过对成本与收益的仔细权衡,人们会发现电力市场无论从什么角度看都会是无可争议的胜利者。

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