張粒子:英國售電市場是如何計量與結算的?

發布時間: 2020-01-10 21:48:04   來源:  作者:

  作為我國新一輪電力體制改革的重要內容,售電市場的逐步放開引起了廣泛關注,并得到了迅速發展,與此同時眾多售電公司也暴露出同質化競爭嚴重等問題。隨著未來改革進一步深化,建立現貨電力市場、分時電價也將應運而生。如果對所有電力用戶都換裝分時計量的智能電表,成本巨大,會造成用戶電費上漲。英國經驗表明:僅使用11萬塊智能電表,即可在現貨批發市場和零售市場均放開競爭的情況下,滿足全國3000萬用戶的計量結算需要。

  一、智能電表覆蓋率僅為0.4%

  英國是世界上最早在發售電兩側推進電力市場改革的國家,目前英格蘭和威爾士地區的所有電力用戶都已可以自由選擇和更換售電商。英國目前一共有近3000萬電力用戶,我國山東、江蘇等一些電力大省的電力用戶數量也超過了3000萬。

  從垂直一體化的電力體制發展到售電市場全面放開,英國最開始僅放開大工業用戶,4年后放開一般工商業用戶,直到第8年才放開所有居民用戶。在售電市場開放前,所有用戶的電量計量和電費結算均由改革前的12個區域性電力局負責。開放之后,英國在電量計量和電費結算方面遇到一些困難,集中體現在英國智能計量裝置的滲透率較低。據2016年統計數據,在英國近3000萬電力用戶中,僅約有11萬戶實現了半小時計量,不到全部用戶數量的0.4%。這些用戶以用電量較大的工商業用戶為主,雖然數量較少,但用電量占到43%。在售電市場開放的初始階段,進入市場的都是大工業用戶,計量結算矛盾并不突出。

  1998年,英國電力零售市場全面開放,很多中小用戶,尤其居民用戶也可以自由選擇和更換售電商,因此市場化用戶中非半小時計量條件的用戶越來越多,達到2950萬戶,其中有相當大比例還需要通過傳統人工抄表方式獲取用電量數據。然而,出于成本等因素,英國人工抄表的頻率往往是三個月一次,部分地區甚至要六個月,因此這些用戶的電量數據在計量和結算過程中均缺乏時效性。如果用戶在此期間更換了售電商,那么計量和結算數據可能會出現較大偏差。

  我國從2009年開始大規模推廣智能電表,近年來覆蓋率穩步上升。公開數據顯示,目前國家電網公司經營區內的智能電表覆蓋率已達到80%,全國范圍覆蓋率也已達到70%以上。盡管如此,那些沒有安裝智能電表的用戶,仍將面臨上述問題。

  二、售電結算機制

  2001年3月,英國電力市場進入NETA模式后,在電量計量結算方面引入了平衡結算準則(簡稱BSC),對平衡機制和不平衡用電量結算方法作出規定。該準則要求所有電力公司都必須簽訂購售電合同,而其他市場主體可選擇是否按BSC準則簽訂合同。根據BSC準則簽訂的合同,由英國國家電網公司的全資子公司ELEXON負責管理(該職能在我國由電網公司營銷部門負責)。需要強調的是,盡管ELEXON與電網公司是隸屬關系,但電網公司不得參與其日常運營、選派董事和重要決策等事務。ELEXON作為獨立非盈利機構,收入主要來自電力行業的團體會費,資金賬戶與電網公司分設。截至目前,英國BSC準則的簽約方已有353家,其中包括輸電公司1家,發電企業96家,零售商129家,非物理交易者101家,配電運營商21家和跨國輸電線路運營商5家。

  針對售電市場上大量非半小時計量用戶的計量數據需經較長時間才能陸續匯集到ELEXON的情況,ELEXON設計了五個階段的結算對賬機制,即在市場交易的16個工作日內完成初結算,且在后續一年半內進行四次對賬。在每個對賬階段中,ELEXON會更新期間收到的部分用戶的計量數據,從而計算出新的結算結果,并且啟動相應的結算程序;如果該階段的結算結果與上個階段不一致,則需要對偏差部分進行調整。通過這種結算對賬機制,ELEXON基于用戶數據的更新對結算反復進行調整,且逐步提高非半小時計量用戶準確結算的目標值,最終可以實現較為準確的計量和結算。一般而言,因采用了上述擬合方法,后續結算階段所產生的偏差,與所進行的調整,在電費賬單中的比例都是較低的。

  此外,從ELEXON最終對賬規定的用戶計量準確目標值看,也并不追求100%的目標值,即便對半小時計量的用戶也是如此。ELEXON設置的目標值是在數據準確性和統計成本之間的權衡結果,因為追求計量數據最終1-3%的準確性,需要付出巨大的成本和努力,然而對市場結算結果的調整卻非常微小,降低了市場的整體效率。

  三、初結算步驟

  在僅有0.4%的智能電表覆蓋率的情況下,英國如何解決其他2950萬戶非半小時計量用戶的電量計量和電費結算呢?簡單而言,就是通過安裝智能電表用戶的負荷曲線,推導出擬合系數,從而計算其他用戶的負荷曲線,并提交系統實現初結算。此法既節約了大量安裝智能電表投資,也減少了電力用戶成本。

  具體而言,ELEXON采用以下用戶負荷曲線擬合方法,對非半小時計量用戶的負荷曲線進行擬合,并且運用到初結算當中。

  1、用戶負荷特性分類

  ELEXON根據負荷特性將所有用戶分為8種類型,涵蓋居民用戶和非居民用戶。其中,居民用戶包括無限制的居民用戶,和使用Economy 7電價套餐(差別性電價套餐,使用基荷機組夜間提供的更便宜電力)的居民用戶;非居民用戶類型較為復雜,包括無限制的非居民用戶、使用Economy 7電價套餐的非居民用戶和限制了最大負荷的非居民用戶,后者根據高峰負荷因子(在某一時間段內某用戶的平均負荷與該用戶最大負荷的百分比)水平又細分為4種類型,各類用戶的負荷特性均存在較大區別。

  2、選取用戶樣本,進行數據分析

  在權衡考慮樣本數據采集成本和樣本數據準確度之后,ELEXON會確定出每種用戶類型的樣本數量,并采用更細的顆粒度隨機選取樣本。選定樣本用戶后,售電商需要招募這些用戶同意成為數據樣本,安裝半小時計量裝置,進行數據采集;如果用戶招募不成功或原有用戶退出樣本,則需要在該地區同類型用戶中選取補充樣本。

  在成功采集到半小時計量用戶樣本用電需求數據后,通過數據校核、分組、制定權重、加權平均等步驟,整理形成衡量用戶一年中每半小時用電情況的數據,再結合氣溫、日落時間、工作日等變量,采用計量回歸模型,估算每個結算周期所采用的擬合系數。在上述數據整理中,ELEXON將用戶需求數據分成春季、夏季、夏季高峰、秋季和冬季5個季節場景,以及工作日、周六和周日3個日場景,一共有15種組合。此外,考慮到包括公眾法定假日在內的某些特定日期,負荷特性會與其他時間不同,需要對這些特殊日期的擬合系數另外進行估算。

  在估算得到擬合系數后,ELEXON會比較和評估上述回歸分析的擬合效果。評估之后會將上述分析和驗證結果提交給售電商電量分配機構,后者將決定這些擬合系數是否被采用,如被采用,將進入被稱為“市場域數據”的中央資源庫,用于下一個BSC年度結算數據的計算。

  3、采用擬合系數進行初結算

  根據擬合系數,ELEXON采用擬合系數評估方法,引入氣溫、日落時間等變量,計算得到每半個小時的區域預測戶均用電量,并基于此計算每半個小時的負荷曲線系數。然后,結算系統就可將每個用戶的年度用電量計算分配至一天中每半個小時的用電量,并以此數據進行初結算。

  四、對中國的啟示與建議

  隨著電力市場建設加速推進,尤其現貨市場建立以后,電價靈活性特點會表現得越來越充分。大量安裝智能電表固然能夠滿足未來分時計量的需求,但過度追求覆蓋率將非常不經濟。國內主要省份的電力用戶都在1000萬戶以上,保守估計全國用戶總量在4億戶以上,按照單塊智能電表200元計算,實現全覆蓋的成本將超過800億元,遠超2016年電力市場化交易釋放的改革紅利。

  因此,建議我國在推廣智能電表的同時,借鑒英國電力市場電費結算經驗。在售電市場起步階段,采用簡化方法模擬未安裝智能電表用戶的負荷曲線,從而實現電力市場交易的準確電量計量和結算。此外,還需要考慮以下因素:現有智能電表的更換壽命一般是8年,從2009年開始計算,部分電表已經進入更替期,同時,隨著相關技術標準的不斷提高,部分電表可能已不能滿足相關性能標準的要求。隨著能源互聯網技術的發展,以及分布式發電和需求側資源的不斷開發,電力系統對于智能電表作為基礎設施的依賴會越來越強,智能電表未來的發展潛力巨大。但在電力現貨市場運行初期,智能電表及其數據利用模式都尚處于探索過程中,過度追求智能電表覆蓋率指標,可能并不是最優選擇。

 ?。◤埩W酉等A北電力大學教授、校長助理; 張洪系華北電力大學現代電力研究院講師)

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