论文部分内容阅读
摘 要：传统的电力系统运营方式是通过对供应侧的实时调度从而满足用户的负荷需求，从而达到系统的功率平衡。该运行方式可能会带来电力市场效率低下的弊端和投资不合理的问题。与供应侧相比，需求侧的响应速度更快、成本更低，环保性更好。引入需求侧响应理论能够显著降低系统的供电成本，实现电力资源的优化配置。本文首先对需求侧响应中的基础经济学原理进行了综合研究和分析，其次讨论了需求侧响应应用在不同市场中的情况，最后对我国需求侧响应项目的开展提供相应的意见。
关键词：供应侧 需求侧 电力资源优化
目前，国家电网公司开展了大量的需求侧响应研究，并设立了专项课题用以研究该课题。需求侧管理已经成为我国电力快速发展的战略选择，虽然电力需求侧管理对电力发展起到了积极作用，但是目前的研究还很浅显，还处于探索性阶段。本文通过对需求侧响应的经济学原理进行详细的分析，对目前相关应用进行了解的详细阐述的前提下，从而为我国的需求侧响应的相应项目建设提供相关意见，从而使需求侧管理在我国的能源战略发展中真正发挥作用。
一、需求侧响应的经济学原理分析
通过微观经济学原理可知，只有当供给方和需求方能够在市场中自由交易，而且交易价格由供需两侧同时决定的时候，市场交易的总收益才是最大的。因此目前电力工业市场化的大环境中，除了政府通过一定的政策来保证一些国家能源战略能够实现外，还必须通过在需求侧引入响应机制来达到电力市场的最小成本计划和最大收益目标。需求侧响应中的经济学原理及分析在其政策的制定以及市场表现方面起着尤为重要的指导作用。下文将从三个方面详细的进行电力需求侧响应的原理分析。
1.电力边际成本曲线。电力边际成本曲线反映了电力生产过程中成本随发电量的变化，主要受发电系统发电能力、环境、技术的影响，是电价中相对固定的一部分。从数学角度讲，边际成本表示总成本曲线上各点的斜率。在现实中，随着产量的增加，边际成本会先减少，后增加。随着发电量的增加，电力生厂商的边际发电成本先减少后增加。
2.电力供应曲线。电力供应曲线是在市场的环境中需求量与电力价格之间的关系，主要由发电、供电的技术特性和市场供需的相对关系决定。
2.1电力短期供应曲线分析：短期电力供应曲线在分析中主要取决于发电商发电成本的变化。由于每一个发电商的供给曲线都是一条递增的曲线（斜率为正），因此，短期市场的供给曲线随着发电量的增加也将是递增的。具体表现为在电价的某一点由系统的边际运营成本跃升为系统的边际成本。我们假设管制和竞争环境下的电能生产率相同，在电力供应紧张的情况下，根据系统边际成本确定的电价将高于根据系统平均成本确定的电价，且当需求侧有需求的情况下，厂商会抬高价格以获取更多的利润，因此发电侧的报价会进一步高于系统边际成本；而在电力供应充足的情况下，发电侧会根据系统的边际运营成本报价，此时的电价大大低于基于系统平均成本时的价格。这种情况下，政府往往会制定一个价格上限，在供应紧张的情况下，电价为该上限值。根据上述分析可知，对于这种有政府参与的相对自由的发电市场，其电价在系统边际运营成本和核定价格上限之间波动。由于需求侧没有参与价格的制定，因此这种单边开发的电力市场总体呈现出较大的波动，这对于需求侧来讲是不利的。
2.2电力长期供應曲线分析。对电力长期供应曲线的分析应考虑：（1）中国的电源结构仍以煤电为主；（2）目前煤炭资源日益匮乏；（3）发电对环境造成了“外部成本”；（4）资源使用税费。
综合考虑上述因素，在较长的一段时间内，发电行业将表现为一个成本递增的行业。
2.3电力需求曲线。电力需求曲线是在其它条件不变时，将电力商品价格与电力需求关联起来的表明电力价格与需求量之间关系的曲线，即静止固定的电价还是动态的电价会对电力需求曲线产生较大的影响。电力需求反映了电力需求量和不同的价格水平之间的全部关系。它在所有其它自变量的作用保持不变时，反映了电力商品的价格与需求量之间的关系。
2.4需求侧响应对供需曲线的影响。（1）需求侧如果没有引入市场竞争，即用户所面对的是静止的电价，那么电力需求曲线将表现为一条垂线。由于供求之间没有互动，在电力供应曲线由于发电量上升而产生跃变的区间内，很小需求增量也会导致电力市场价格的大幅度上升。这对于提高电力系统稳定性以及资源的优化配置是十分不利的。
（2）如果让需求侧面对的是市场动态的电价，并对此产生响应的情况下，由于用户会根据电价的变化对本身的负荷需求做出相应的调整，因此需求曲线将会发生明显的弯曲和左移。这时，如果需求上升，需求曲线右移，可以看出电力市场价格的上升幅度明显减小。根据美国PJM市场的一份报告，在供求严重不平衡的情况下，需求量的下降幅度和电力价格的下降幅度之比约为1：10，即1%的需求侧响应量对应着10%的电价下降。
综上所述，需求侧响应对于维持电力市场的稳定是十分重要的。
二、需求侧响应的各类应用分析
1.需求侧响应在批发市场中的应用。需求侧响应在批发市场中的应用较为广泛，国内外的需求侧响应的应用主要包括以几个方面的应用：（1）PJM市场，该市场同时运行紧急负荷响应计划和经济负荷响应计划，分别用于系统特殊时期的快速减负荷响应和引导用户降低高电价情况下的消费。重点均在于削峰，在响应的过程中降低了需求侧和供应侧的成本，取得了良好的效果。（2）新英格兰电力市场，该市场致力于减少负荷高峰期间用户的电力消费，从而提高系统的稳定性。通过需求响应程序和价格响应程序分别引导用户按规定要求削减负荷和高电价时期自动削减部分负荷来完成响应过程。（3）威尔士电力市场，该市场提升了需求侧在电力市场中的地位，充分体现需求侧在电力交易中的潜力，通过建立平衡服务合同引导用户响应调度以平衡电力供需关系。
2.需求侧响应在零售市场中的应用。在开发的零售市场中，电力零售商通过和客户签订在某价格下向其供电的合同，并在电力批发市场购买一定的电量和辅助服务来达到合同的目标。由于市场电价的波动和客户负荷的不确定性，电力零售商将面临这两个风险。为了应对面临的双重风险，零售商可采取签订可中断负荷或电量回购合同，或者实行动态电价项目。动态电价项目是采用不同的价格结构来分担风险，实质就是分割电价中的确定性成分和不确定性成分，使供电公司和客户共同分享电价波动带来的风险收益。美国乔治亚州两部制实时定价项目，将电价产品分为标准电价和实时电价两部分，管理用户基准线负荷上波动的电量，分担电量的波动风险；美国海湾电力公司可选择电价项目，也是一个关键峰荷电价项目，为用户提供家庭用电的自动化管理，实行低谷、平段、高峰和尖峰的电价结构，更多地体现了智能家居的概念来自动控制需求侧响应；北欧零售电价分类合同项目，提供不同标准的合同供用户选择，不同的用户可以根据自己的电力消费情况选择不同合同来满足需求。
3.我国需求侧响应项目建设的几点建议。国外许多成功的案例为我国需求侧响应项目的发展提供了指导，结合我国电网的实际情况，我国需求侧响应的发展过程中需要注意：（1）改变电价结构，深入推行差别定价机制。目前我国差别电价基本用于工商业，对于居民用电一般采取统一的电价标准。制定科学的阶梯电价是推行需求侧响应的前提；（2）完善需求侧响应基础设施的建设，加强通信设备建设以保证用户能够随时接收到电价的波动情况；（3）完善电力价格规制的相关法律体系和监督机制；（4）不同的地区可以根据各自的情况有一定的区别，挖掘本地负荷的潜力，充分运用激励和实时电价两种措施达到预期的目标。
三、结语
本文详细的阐述了电力需求侧相应的经济学原理，通过对电力边际成本、电力供应以及电力需求曲线的分析，从而得出需求侧响应对供需曲线的影响，通过各类需求侧响应的应用分析，提出我国电力需求侧响应项目建设的几点建议。
参考文献：
[1]周明，李庚银，倪以信.电力市场下电力需求侧管理实施机制初探[J].电网技术，2005，29（5）
[2]朱成章，徐任武.需求侧管理[M].北京：中国电力出版社，1999.
关键词：供应侧 需求侧 电力资源优化
目前，国家电网公司开展了大量的需求侧响应研究，并设立了专项课题用以研究该课题。需求侧管理已经成为我国电力快速发展的战略选择，虽然电力需求侧管理对电力发展起到了积极作用，但是目前的研究还很浅显，还处于探索性阶段。本文通过对需求侧响应的经济学原理进行详细的分析，对目前相关应用进行了解的详细阐述的前提下，从而为我国的需求侧响应的相应项目建设提供相关意见，从而使需求侧管理在我国的能源战略发展中真正发挥作用。
一、需求侧响应的经济学原理分析
通过微观经济学原理可知，只有当供给方和需求方能够在市场中自由交易，而且交易价格由供需两侧同时决定的时候，市场交易的总收益才是最大的。因此目前电力工业市场化的大环境中，除了政府通过一定的政策来保证一些国家能源战略能够实现外，还必须通过在需求侧引入响应机制来达到电力市场的最小成本计划和最大收益目标。需求侧响应中的经济学原理及分析在其政策的制定以及市场表现方面起着尤为重要的指导作用。下文将从三个方面详细的进行电力需求侧响应的原理分析。
1.电力边际成本曲线。电力边际成本曲线反映了电力生产过程中成本随发电量的变化，主要受发电系统发电能力、环境、技术的影响，是电价中相对固定的一部分。从数学角度讲，边际成本表示总成本曲线上各点的斜率。在现实中，随着产量的增加，边际成本会先减少，后增加。随着发电量的增加，电力生厂商的边际发电成本先减少后增加。
2.电力供应曲线。电力供应曲线是在市场的环境中需求量与电力价格之间的关系，主要由发电、供电的技术特性和市场供需的相对关系决定。
2.1电力短期供应曲线分析：短期电力供应曲线在分析中主要取决于发电商发电成本的变化。由于每一个发电商的供给曲线都是一条递增的曲线（斜率为正），因此，短期市场的供给曲线随着发电量的增加也将是递增的。具体表现为在电价的某一点由系统的边际运营成本跃升为系统的边际成本。我们假设管制和竞争环境下的电能生产率相同，在电力供应紧张的情况下，根据系统边际成本确定的电价将高于根据系统平均成本确定的电价，且当需求侧有需求的情况下，厂商会抬高价格以获取更多的利润，因此发电侧的报价会进一步高于系统边际成本；而在电力供应充足的情况下，发电侧会根据系统的边际运营成本报价，此时的电价大大低于基于系统平均成本时的价格。这种情况下，政府往往会制定一个价格上限，在供应紧张的情况下，电价为该上限值。根据上述分析可知，对于这种有政府参与的相对自由的发电市场，其电价在系统边际运营成本和核定价格上限之间波动。由于需求侧没有参与价格的制定，因此这种单边开发的电力市场总体呈现出较大的波动，这对于需求侧来讲是不利的。
2.2电力长期供應曲线分析。对电力长期供应曲线的分析应考虑：（1）中国的电源结构仍以煤电为主；（2）目前煤炭资源日益匮乏；（3）发电对环境造成了“外部成本”；（4）资源使用税费。
综合考虑上述因素，在较长的一段时间内，发电行业将表现为一个成本递增的行业。
2.3电力需求曲线。电力需求曲线是在其它条件不变时，将电力商品价格与电力需求关联起来的表明电力价格与需求量之间关系的曲线，即静止固定的电价还是动态的电价会对电力需求曲线产生较大的影响。电力需求反映了电力需求量和不同的价格水平之间的全部关系。它在所有其它自变量的作用保持不变时，反映了电力商品的价格与需求量之间的关系。
2.4需求侧响应对供需曲线的影响。（1）需求侧如果没有引入市场竞争，即用户所面对的是静止的电价，那么电力需求曲线将表现为一条垂线。由于供求之间没有互动，在电力供应曲线由于发电量上升而产生跃变的区间内，很小需求增量也会导致电力市场价格的大幅度上升。这对于提高电力系统稳定性以及资源的优化配置是十分不利的。
（2）如果让需求侧面对的是市场动态的电价，并对此产生响应的情况下，由于用户会根据电价的变化对本身的负荷需求做出相应的调整，因此需求曲线将会发生明显的弯曲和左移。这时，如果需求上升，需求曲线右移，可以看出电力市场价格的上升幅度明显减小。根据美国PJM市场的一份报告，在供求严重不平衡的情况下，需求量的下降幅度和电力价格的下降幅度之比约为1：10，即1%的需求侧响应量对应着10%的电价下降。
综上所述，需求侧响应对于维持电力市场的稳定是十分重要的。
二、需求侧响应的各类应用分析
1.需求侧响应在批发市场中的应用。需求侧响应在批发市场中的应用较为广泛，国内外的需求侧响应的应用主要包括以几个方面的应用：（1）PJM市场，该市场同时运行紧急负荷响应计划和经济负荷响应计划，分别用于系统特殊时期的快速减负荷响应和引导用户降低高电价情况下的消费。重点均在于削峰，在响应的过程中降低了需求侧和供应侧的成本，取得了良好的效果。（2）新英格兰电力市场，该市场致力于减少负荷高峰期间用户的电力消费，从而提高系统的稳定性。通过需求响应程序和价格响应程序分别引导用户按规定要求削减负荷和高电价时期自动削减部分负荷来完成响应过程。（3）威尔士电力市场，该市场提升了需求侧在电力市场中的地位，充分体现需求侧在电力交易中的潜力，通过建立平衡服务合同引导用户响应调度以平衡电力供需关系。
2.需求侧响应在零售市场中的应用。在开发的零售市场中，电力零售商通过和客户签订在某价格下向其供电的合同，并在电力批发市场购买一定的电量和辅助服务来达到合同的目标。由于市场电价的波动和客户负荷的不确定性，电力零售商将面临这两个风险。为了应对面临的双重风险，零售商可采取签订可中断负荷或电量回购合同，或者实行动态电价项目。动态电价项目是采用不同的价格结构来分担风险，实质就是分割电价中的确定性成分和不确定性成分，使供电公司和客户共同分享电价波动带来的风险收益。美国乔治亚州两部制实时定价项目，将电价产品分为标准电价和实时电价两部分，管理用户基准线负荷上波动的电量，分担电量的波动风险；美国海湾电力公司可选择电价项目，也是一个关键峰荷电价项目，为用户提供家庭用电的自动化管理，实行低谷、平段、高峰和尖峰的电价结构，更多地体现了智能家居的概念来自动控制需求侧响应；北欧零售电价分类合同项目，提供不同标准的合同供用户选择，不同的用户可以根据自己的电力消费情况选择不同合同来满足需求。
3.我国需求侧响应项目建设的几点建议。国外许多成功的案例为我国需求侧响应项目的发展提供了指导，结合我国电网的实际情况，我国需求侧响应的发展过程中需要注意：（1）改变电价结构，深入推行差别定价机制。目前我国差别电价基本用于工商业，对于居民用电一般采取统一的电价标准。制定科学的阶梯电价是推行需求侧响应的前提；（2）完善需求侧响应基础设施的建设，加强通信设备建设以保证用户能够随时接收到电价的波动情况；（3）完善电力价格规制的相关法律体系和监督机制；（4）不同的地区可以根据各自的情况有一定的区别，挖掘本地负荷的潜力，充分运用激励和实时电价两种措施达到预期的目标。
三、结语
本文详细的阐述了电力需求侧相应的经济学原理，通过对电力边际成本、电力供应以及电力需求曲线的分析，从而得出需求侧响应对供需曲线的影响，通过各类需求侧响应的应用分析，提出我国电力需求侧响应项目建设的几点建议。
参考文献：
[1]周明，李庚银，倪以信.电力市场下电力需求侧管理实施机制初探[J].电网技术，2005，29（5）
[2]朱成章，徐任武.需求侧管理[M].北京：中国电力出版社，1999.