思想纵横丨以用能权凭证破解电力尖峰矛盾,可行性有多大?
信息来源:用能权交易 发布时间:2021-09-03 阅读数:1573 分享至:
随着人民美好用能需求的与日俱增,能源电力尖峰时段的供需形势日趋严峻。一方面,随着用电峰谷差不断扩大,通过增加电力设施建设富裕度来实现用电高峰时段保电保供的传统方式越发难以为继;另一方面,“双碳”背景下,国家密集出台用能权交易相关政策意见 ,积极推动以市场化手段优化我国用能结构。此外,社会各界也普遍关注碳排放权、用能权市场的建设情况。如何通过市场化手段匹配供需,以用能权交易的方式来缓解尖峰时段的用能压力,“四两拨千斤”地通过电力数据轻资产来破解能源系统运营重资产,是解决尖峰时期用能供需矛盾的构想核心。
(文丨尹莞婷 刘睿 孙艺新)
能源系统亟需市场化手段破解尖峰用能矛盾
尖峰用能的低效率矛盾值得关注。中国电力企业联合会发布的数据显示,近年来,全国用电量不断上升,预计2021年全社会用电量将增长6%—7%,电力系统的设施规模和保供压力也将随之扩大。传统的保电保供思路是,按照年最大负荷开展具有一定富裕度的电网和电源建设,保证供电能力大于已出现的最大用电负荷。但电网尖峰负荷累计持续时间很短,为了短时间而增加电网和电源建设是否值得,随之产生的效率低下问题也值得深思。以南方五省(区)为例,3%尖峰负荷持续时间一般不超过30小时,5%尖峰负荷持续时间一般不超过100小时,增加电网和电源建设在产生高昂成本的同时,又浪费了很多富余的供电能力。根据国家发改委发布的文件要求,在构建安全可靠电网的省(区),应急备用和调峰电源总配置容量应高于已出现最大用电负荷的20%,在特殊电网结构地区总容量应高于30%,在第一批6个坚强电网城市更是要超过40%。该要求的出台给电网建设调峰备用电源带来了很大压力,传统冗余投资的方式边际效益也正在逐步递减。
“双高”“双峰”特征进一步强化了尖峰用能矛盾。3月30日,国家能源局发展规划司司长、新闻发言人李福龙在国新办就中国可再生能源发展有关情况举行的新闻发布会上表示,“十三五”时期,我国新能源消费比重从12.1%提高至15.9%,平均每年提高0.76个百分点,预计到2030年,这一比重将达到25%左右。喜中有忧。一方面,随着新型电力系统构建过程中新能源主体地位的稳固,及其占比的不断上升,新能源发电出力不均的特性将逐渐凸显,火电等调峰电源压力逐渐增大,传统的调峰手段逐渐将难以为继;另一方面,电动车、小型自备电源、私有储能设施等小微型社会调峰资源参与度不高,广大的分布式社会资源并未激活,社会主体参与调峰的积极性尚无法充分调动。
市场化手段高效率解决尖峰用能矛盾是当务之急。尖峰用能矛盾的解决之道,在于平衡供需:一方面,要推动需求侧响应,降低尖峰时期的用电负荷,从而缓解负荷压力;另一方面,要推动供给侧改革,寻求市场化的手段调用社会资源辅助尖峰时期的电力应急调峰,从而增强供给能力。通过市场化的手段调节用能矛盾,从供需两侧乃至供储需三侧进行统筹协调,是解决尖峰用能问题的有效手段。
面向用能权的数字产品是尖峰用能供需矛盾的破解之道
用能权配额是根据国家下达的能源消费总量控制目标和用能单位近几年综合能源消费量平均值,结合近几年产量、行业能效“领跑者”水平以及化解过剩产能目标任务,合理确定的初始用能权指标。用能权交易是指在初始配额内的用能权以免费为主,超限额用能有偿使用,其目的在于平衡现有产能和新增产能的利益,推进结构调整,推动能源要素高效配置。
需要注意的是,用能权交易和碳交易有本质区别。用能总额受到供能总额的约束,特别是对尖峰用能而言,在用电负荷时空结构性紧张时期,用能权交易不仅涉及用能单位的负荷规模,也涉及供能和储能单位的能力约束。因此,尖峰时期的用能权交易,应当把供能主体、储能主体、供能主体都纳入用能权市场;以数字化的手段,通过对多边主体历史数据的分析预测,对“源-荷-储”三边的初始配额进行设计并达到基本匹配,期间还要考虑“网”的承载力;以市场化的手段,通过多边主体用能权配额的自主交易,达到资源的有效调控和利用,平衡尖峰时期各供需主体压力。
用能权凭证式的能源数字新产品可以作为用能权交易的“统一媒介”。根据能源电力大数据,设计面向用能权交易、全社会可普遍参与的尖峰时期用能凭证,其本质是利用区块链等数字化技术设计的凭证式用能权产品,既用于用能主体之间的配额交易,也用于供能主体与储能主体之间的交易。通过中小微型调峰资源的广泛参与,可调用社会调峰资源,降低大型主体调峰压力,提升小微主体调峰参与感和获得感。
从能源数字新产品的实现上看,一方面,随着大数据挖掘和人工智能等技术的发展,长久以来积累的电力大数据具有了价值释放的空间,可以通过历年电力电量数据判断尖峰时期用电缺口,以缺口确定用能权交易的总量;区块链等数字加密技术具有多方协同、数据可溯源、不可篡改等特征,可以使多方交易主体不必依赖第三方就能够达成信任共识,为产品安全信任提供技术保障。另一方面,电动车行业正处于飞速发展阶段,国新办在4月公布的一组数据显示,今年一季度,我国新能源汽车产量同比增长3.1倍。中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟预计,到2030年,中国电动汽车保有量将达到8000万辆,社会分布式中小型调峰资源将出现爆发性增长。
因此,对于尖峰用能而言,能源数字新产品及市场化交易是其供需矛盾的破解之道。现阶段,能源数字产品已经具备了产品模式创新的“天时地利人和”,可以借鉴碳交易市场、排污权交易市场以及绿证市场关于配额制度、定价机制、奖惩办法等具体内涵的广泛试点实践经验,创新用能权产品模式。
关于尖峰用能权凭证式产品交易的商业模式设计
“网约车”模式,是指在没有大规模自有车辆的基础上,实现了对社会车辆的充分调度,并接入了传统的出租车公司。用能权凭证式数字产品的设计,也可以借鉴“网约车”模式,即在没有大规模调峰设施建设的基础上,实现对社会调峰资源的充分调度,并接入电厂、储能公司等大型主体,实现全社会广泛参与的尖峰时期电力调度(见图1)。
图1 用能权市场交易的能源数字产品模式设计架构
随着新能源发力不均特性的凸显和美好用电需求的提升,尖峰时期调峰应急压力与日俱增,亟需市场化的手段推动用能权发展,调动各主体积极性。通过大数据挖掘和人工智能预测实现产品规模的判定,通过区块链等技术实现产品交易的安全与信任保障,借鉴碳交易市场的配额制度和报价机制,设计尖峰时期供需双方的配额,基于建设冗余应急调峰电源的平均成本,设计用能权履约水平的奖惩机制和尖峰时期用能权的凭证式数字产品;将小型发电企业、居民电动汽车、工商自备电源等中小微型社会调峰资源,和火电、水电、核电、光伏等各类发电企业,以及电化学储能、抽水蓄能、电厂储能等各类储能基础设施,统一纳入用能权交易市场,使无法实现配额的调峰主体向有余力的调峰主体支付交易费用,从而以市场化手段实现社会调峰资源的充分调用。
通过能源数字新产品的模式设计,实现尖峰时期用能权的市场化交易,既有利于社会广泛参与能源权市场交易,提升小微型交易主体的参与感和获得感,也有利于利用社会小微型储能供能设施,降低调峰压力和保电设施建设压力。截至2020年底,我国汽车保有量为2.81亿辆,“网约车”模式调动了1166万辆的网约车。按此比例估算,到2030年,以我国电动汽车保有量为8000万辆计算,尖峰时期可调用约300万辆电动车进行调峰。按照每台车5—10千瓦的放电功率、30—100千瓦时的储电量计算,相当于尖峰时期额外提供了15—30吉瓦装机容量、90—300吉瓦时的“虚拟”储能设施。这个数字,相当于10个2020年上海市应急备用电源的配置规模,也相当于2030年全国风光储能装机容量水平的1/4。
随着交易规模的不断扩大,交易主体的不断增多,用能权市场交易的价值释放将呈现如下三个阶段的发展趋势:
第一阶段是市场建设期,价值直接体现在上述的用能权直接交易价值上,包括调峰备用电源建设压力减小带来的成本节约价值和中小微型主体的交易获益;
第二阶段是市场成长期,基于能源数字产品的能源权市场,其交易数据天然具有高品位性,随着数据量积累,可以反向精准判断当前电力供需形势,精确识别最亟需建设应急备用电源的地区,提升整体保电保供水平;
第三阶段是市场成熟期,随着市场交易规模不断扩大,凭证式的能源数字产品将进一步带动用能权二级市场资产证券化,相关债券、股票、基金等金融产品应运而生,进而通过金融手段反向对能源权交易的发展倍增赋能。
尖峰用能权凭证交易将促进我国灵活电源发展
根据中国电力企业联合会发布的《煤电机组灵活性运行政策研究》,我国灵活电源占比与西方主要国家还有较大差距,美国为49%,西班牙为34%,德国为18%,而我国只有6%,这就限制了电力市场参与调峰调频的深度,而尖峰用能权交易凭证正是试图吸引更多灵活资源参与市场的重要手段。用能权交易是一个涉及能源供给侧结构改革、消费侧总量控制、储能侧牵引促进、融合基础设施建设以及数字化技术应用落地的系统性工程。能源电力尖峰时期的供需矛盾有必要以数字凭证式产品,通过市场化交易的手段来破解,这既是用能权交易市场建设的现实需求,也是用能权资产证券化的未来发展方向。
类似“网约车”的尖峰用能权凭证产品模式创新,是对用能权交易的初步构想。电力大数据作为能源行业最具有实时性、客观性、真实性、生态全连接性和高价值密度的优质数据,在用能权交易的产品设计中,具有先试先行的可行空间。相信在市场价格的激励与数字化可观可控的运营机制支撑下,以尖峰用能权交易凭证为代表的数字能源新产品,将为新型电力系统建设带来新的价值释放模式,进而促进社会灵活调峰电源发展,为满足人民美好用能需求创造更大价值。
(本文作者均供职于国网能源研究院)