基于节点电价的需求响应策略研究

国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 黄威，俞卓言

一、节点电价

节点电价法于1988年首先提出，它实质上是一种基于最优潮流的算法。用这种方法得到的节点电价受四个因素影响：发电机边际成本、系统容量、网损和线路阻塞情况，由此，采用节点电价法不仅能够得到计及输电阻塞的发电计划，而且求出的节点电价也能为阻塞费用的分摊提供依据。但节点电价在实际应用中也存在明显的不足。研究表明，节点电价对运行条件和网络特性相当敏感(也就是阻塞情况会明显影响电价)，导致发电商和用户承担的阻塞费用及电价波动增大。因此，在实际应用中引入了输电容量权作为一种规避风险的金融工具。输电容量权实质上是通过双方预先签订合同来规定阻塞分摊方式，目前存在3种基本输电容量权模型：合同路径、合同网络和网络外部性模型。

为了满足电能商品的时间和空间特性，发现价格信号，电力市场要采用合理的价格机制。在现货市场中，节点电价和分区电价是两种典型的定价方式。首先简单介绍一下两者。节点电价是指电力市场中在具体时间、具体地点增加或者减少单位负荷所造成的成本变化。它反映了特定变电站在特定时间的电力供需关系，当节点电价高时，表示该时刻该变电站电力供需紧张，价格低时就表示供需充足。电力现货市场中的主要交易标的物是电能量商品，在物理上我们是无法对公网传输的电能区分来源的，即电网送给用户的所有电能是统一的网络供电，类似于多个水龙头的水送进同一个水盆，从水盆中舀一勺水出来，我们无法区分这勺水来自哪个水龙头。为了定义这些电能商品的差异，我们想了很多办法，比如通过潮流计算来定义使用的电来自哪，通过用电的时间和地理位置来定义所使用的电能商品的价值差异。在这一套理论下，可以解决电能商品流通的几个重要问题：我买的是谁的电、我买的电有什么差别、我要付多少钱。于是，节点电价就产生了。节点电价的理论背景在此不过多介绍，只要理解节点电价的定义即可：节点边际价格与在节点上增加单位兆瓦的负荷相同时时，系统就会以最经济的手段满足该负荷需求所增加的购电成本。

浙江、广东、山东等多省就采用了节点电价，在日前市场和实时市场中通过安全约束机组组合（SCUC）以及安全约束经济调度方法（SCED）进行全社会发电成本最优化计算，从而出清得到分时节点电价。浙江省日前市场每30分钟出清一次，实时市场以5分钟为分段；其他省区日前和实时都是每15分钟就产生一个节点电价。在电网运行中存在输电阻塞。阻塞出现后会在阻塞两侧形成价差，如果系统没有阻塞，各个节点的电价就都相同。有些情况下，输电阻塞会频繁地、明显地出现在某些区域之间，而在这些区域内，输电阻塞发生的概率却很小，程度也比较轻。因此，作为节点电价的简化模型，就演化出了分区电价。考虑到现货市场建设的成熟度，一些省份可以在市场初期依据电网阻塞情况采用分区电价机制，中远期开展节点电价机制。

节点电价在当今中国已经做到了普遍性，不止一个省地在采用节点电价这样的用电和算电的方式来节省自家的电量使用，这为如今的我国人民提供了巨大的帮助，使其不用再每天被限制使用电量，而是自己能用多少就充多少的电量，这不仅方便而且还实用，难道不是一举两得吗？美国PJM市场在1999年4月1日建立了节点电价模型，该模式构成了PJM市场和其他类似市场发用电双方在市场进行交易的基础。在实时电力市场中，发电方根据自己所在节点的节点电价收取发电费用，用电方同样根据自己所在的节点支付用电费用，PJM市场每5分钟根据实际负荷和电网潮流计算出各节点的LMP，以此作为结算依据。PJM则充当所有购买和销售的中间商，从买家那里收了钱之后并支付给卖家。电力市场中市场参与者均可参与买电套利和卖电套利，通过日前市场和实时市场价格差来赚取利润，这种市场行为的结果会使两个市场间的价差缩小，使得PJM的日前市场和实时市场的价格趋于接近，价格波动也因此减少，促进了市场价格的稳定。但是在实际电网中，某些区域之间频繁地发生输电阻塞，而在这些区域内，输电阻塞发生的概率却很小，情况也比较轻微，为此人们就提出了区域电价作为节点电价的简化模式。

二、需求响应

需求响应（简称DR）即电力需求响应的简称，是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受到威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。它是需求侧管理的解决方案之一。

2021年电力需求响应实施方式：电力用户或者负荷聚合商与国网电力公司签订协议，可委托国网代为在电力需求侧管平台申报后成为需求响应市场主体。在预测整体或者局部电网供需失衡时，由国网通过电力需求管理平台组织符合申报条件的电力用户或者负荷聚合商参加需求响应。市场化的峰谷分时目前需要充分考虑新能源上网电量的部分，定价也需要考虑这部分电量的消纳特点，引导市场化用户更多消纳新能源上网电量。

负荷聚合商负责为用户提供专业的需求响应技术和高效的咨询服务，通过聚合需求响应资源并代理参与聚合需求响应获得收益。负荷聚合商的申报响应量以代理用户响应加和为准。负荷聚合商原则上应对代理的电力用户具有负荷监测以及控制的手段和能力。鼓励负荷聚合商为用户提供多样化的增值服务。负荷聚合商与电力用户参与需求响应的补贴资金的分享比例由双方自行协商决定。

通过各种实施，得出的各种理论都已经在需求响应上一一得到了实现。这不仅仅是某个单位的功绩，而是响应国家号召带来的各种好处。国家带给我们的不仅仅是各种适用于人民的政策，还是能让人们体现个人价值的好政策，这是我们所有人都应该心怀感激的最大原因。同时我们也要学会自制，不给国家和人民添麻烦，国家少费心于各种琐事，就会将重心放在国家大事上，这对国家、对人民都是好事一件，我们需要在国家急需我们的时候挺身而出，在国家有困难的时候想办法一起渡过难关。

三、总结

随着我国的需求用电量的大幅度增大，国家也想了很多的解决方法，节点和需求响应都是国家正在做的，收到的成效也很是不错。随着智能电网技术的不断发展,包括分布式电源、储能设备以及弹性负荷的分布式能源在电力系统中的渗透率不断提高。分布式能源可作为清洁的替代能源,亦可为电力系统提供多种辅助服务,为电网的经济稳定运行提供有力支撑。但分布式能源具有分布零散、单个容量较小的特点,不易被电力系统统一进行调度管理。以上的总结可以看出，国家在电力增高这一点上出行了各种适用于现代群众的用电标准和解决办法。电力市场销售侧改革，不比厂网分开时候的发电侧改革，如果电价的决定权以后还是在地方政府手中的话，那么在以后几年的时间内，我认为售电侧改革的盈利点在于电能取代其他能源方面，比如可以做充电桩设备和光伏发电等分布式电源设备的生产和维护项目。售电的定义可以很广，一方面单纯地卖电量，另一方面卖给用户用电设备等设计、生产和维护服务。总的来说我认为做高压工程还有一定的利润空间，做低压工程，特别是低压零散居民则是没有利润可言的，但是相比之下如果是低压批量的工程也是有一定利润的。