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美国分布式可再生能源的补偿费率制定与监管

作者:曹艺严 Lena Hansen Dan Wetzel 来源:南方能源观察 时间:2019-03-15 浏览:

从欧美国家分布式电力资源的发展经验中可以看到,电价及分布式可再生能源补偿机制的设计会给电力用户和相关行业发送不同的价格信号,并影响他们的投资决策及运营方式,是激励分布式能源资源发展的重要因素。

随着更多的分布式发电方式加入到电网中,对于如何平衡政策目标、价格的组成以及对电力用户的成本影响等问题正获得越来越多的关注。费率和补偿机制的设计并没有单一正确的答案,而是基于政策特定目标综合考虑后的设计选择。因此,本文中将不会介绍某一种费率设计,而是对美国分布式电力资源定价流程、原则和不同费率设计的优缺点进行详细介绍。同时,对目前美国监管方面引起热议的话题进行探讨。

NO.1、电费和补偿的制定流程

在美国,由于配网级别和用户侧资源在不参与批发市场的情况下均归属州公共事业委员会(PUCs)管辖,而非联邦(FERC)权限范围,因此分布式能源资源补偿费率的制定过程主要由各州主导。尽管各州的具体制定细节不尽相同,这些电价改革的整体流程(如图一所示)却是相似的。该流程对于建立一个完善、严谨以及平衡的分布式发电补偿方式是不可或缺的。

图一 美国分布式电力资源费率和补偿制定流程

这一流程中的前两步,即达成电费改革目标共识和选择能够实现该目标的电费设计,是制定分布式发电费率和补偿过程的核心和基础。

(一)确认改革目标以及电费设计的原则

确定改革的目标和原则是电价改革的第一步。尽管没有唯一正确的补偿策略和方法,但设计原则可以用来指导整个改革设计,确保其不偏离预期的结果。监管方的一个重要工作就是要决策如何在遵循这些原则的同时能够平衡各相关方利益。下文列出的是由纽约州公共服务委员会(NYPSC)在指导该州能源愿景改革 (Reform of Energy Vision)时提出的原则,此原则基于美国广泛应用的 Bonbright电费制定原则,又根据该州的情况进行了相应调整和更新:

成本成因:电费应该反应成本的构成,例如对综合成本(会计成本)、长期边际成本以及未来成本的考虑;

结果导向:电费的设计应协助市场和政策目标的实现,例如在同等技术条件下实现能效提升,高峰用电降低,电网稳定性和灵活性提升,以及环境影响降低等目标;

政策透明:补偿和激励应清晰透明,并且支持州政策目标的实现;

决策性:电费应能鼓励经营者和新投资者在同等技术条件下做出经济有效的市场决策;

公允价值:分布式发电用户应该对并网服务向电网支付公允价格,同时电网也应该对分布式发电提供的服务支付公允价格;

消费者导向:电费结构要确保其对电力用户来说是切实可行并便于理解的,方便消费者做出用电决策;

稳定性:电费在释放动态和先进的价格信号时也应保证电力用户的电费账单保持一定的稳定性;

可承受性:对于中低收入或易失去服务的电力用户,应提供相应能效提升项目或其他机制来保证他们获得可承受的电力服务;

渐进性:电费的改革和修正不应对消费者电费账单造成大幅上涨。

(二)电费设计与评估

在确定分布式发电费率改革的目标后,监管方需提出潜在的费率设计并进行深度分析。本部分将会对分布式发电费率设计的评估框架、适用范围以及在美国的使用案例和目标实现情况进行介绍。

首先,理想的分布式资源补偿机制应是基于目前所处的市场现状的计算结果,并随着时间的推移不断发展。例如分布式可再生能源比例较高的夏威夷对余电上网部分将完全不进行补偿以避免用户过度投资,该方法并不适用于对分布式能源发展初期的地区。其次,在选择具体的电费和补偿机制之前,还需明确改革希望优化电费结构的哪个维度。现有补偿机制大多将电力公司的固定与变化成本等混合在一起并在各小时平均分配,包括容量成本、输配电成本和电量成本等。不对费率的成本结构进行区分将很可能造成分摊不公的问题。例如,美国最为常见的电表净计量方式,即分布式太阳能用户的余电上网电量可直接抵扣该用户使用的电网电力,意味着电力公司是按照零售价格来补偿分布式发电的。该种方式虽然大大激励了分布式发电的发展,但同时也被质疑成本分摊不公,存在交叉补贴的问题。由于零售电价中包含了电力公司的固定投资和运维成本,而分布式电力用户则因净计量大大减少了其承担此类成本的电量基数,这就使得在分布式比例较高的地区,尽管分布式电力用户和一般用户同样使用了电网资源,但电网的固定成本主要分摊在了非分布式发电用户身上。

在考虑电费改革时,一个有效的处理方式就是将电费不同的组成维度分离,我们将这个过程称为去打包。实现去打包的过程有三个维度:属性精细度(例如:电量成本、容量成本或输配电成本),时间精细度(电价随时间变化而变化),以及空间精细度(电网的不同位置对电力的需求不同)。

面对分布式发电体量的不断增加及电表净计量方式暴露的问题,美国已经开始探索更为精细的分布式发电补偿费率。下表中是美国可再生能源国家实验室(NREL)整理出的一些已经实施或正在考虑的费率改革选项:

上述费率选择中所强调的维度各有不同。我们从这三个维度分别评估了每种电费及补偿方式,结果如图二所示:

图二 分布式发电费率和补偿机制的分维度评价

然而,一个更精细的电费机制并不一定是更好的选择,对于电费和补偿设置应进行更综合全面的考虑。在下表中,我们对各常用的分布式能源资源电费和补偿机制的适用范围、优势和挑战进行了更为详细的比较,为监管方提供参考:

在完成目标设定和费率设计选择后,已经为费率改革奠定了良好基础。后续的影响分析、征求意见和试行步骤都是为了验证和持续改进费率的设计。因此,这三步与费率设计环节是多次迭代优化的关系。征求意见虽然列在此处仅作为流程的一个环节,但这应该是贯穿费率改革始终的重要措施,对平衡利益相关方意见和改革的最终成功落实至关重要。同时,由于分布式费率面对的是大部分消费者,试点的过程和时间轴也将对消费者的接受度产生重要影响。其将在讨论环节进一步展开叙述。

NO.2、费率监管主题讨论

目前,随着分布式发电成本的降低,信息技术的引入,以及对用户侧角色的日益重视,分布式能源资源的费率设计在美国正在快速革新并引起了广泛关注。除以上提到的原则和设计选择之外,下文总结了美国在目前费率制定和监管方面一些关键的经验和议题,希望能为其它正在考虑分布式发电费率的州或国家提供借鉴。

主题一:采用渐进式而非全面改革式的实施路径

美国的监管者更倾向于选择一个简单的电费机制(符合电费设置应简单易懂的长期原则),然后分步骤向最终目标转型。通常在分布式发电渗透率较低的时候,相对简单的电费机制也能达到预期目标。然而随着分布式发电比例不断升高,当前电费机制已无法满足目标时就需要开始新的电费改革。这个理论就是我们通常称为的渐进主义,它能在不断提高电费精细程度的同时,尽量保证一些新兴产业(如分布式光伏和需求响应)发展所需的确定性和持续性。所以,理想的渐进式电费改革应设定一个5-10年的目标和规划,以帮助相关产业稳步发展。

同时,渐进式改革还应预留足够的测试和容错时间,在全面实施前先帮助监管者了解该电费机制会造成的影响从而及时作出调整。以下是美国在测试新的电费机制时通常采用的两种方法:

(1)电费实验测试法是在改革全面实施之前在某个地区范围内进行试点。这将有利于电力公司、用户和解决方案提供商能够有足够的时间分析用户的反应情况,尤其在那些受新电费制度影响较大的地区(例如光伏太阳能板安装量很大的社区)。

(2)用户参与方式的设计也是帮助用户适应新费率的有效方式。当新的电费方案实施时,用户参与方式可按三个阶段进行过渡:1)用户可以“选择参与(Opt-in)”新的电费模式; 2)所有用户默认参与,但允许客户“选择退出(Opt-out)”该收费模式;3)所有用户强制参与。与地区性试点不同,利用参与方式来过渡更加注重对不同用户群的测试。

主题二:将分布式发电作为一种电网发电资源来评估其价值

若考虑让分布式发电发挥替代集中发电站的作用,就需要对分布式发电的价值提供公允的补偿,既能发送足够的投资激励信号,又不会因补偿过高导致系统容量过剩。

因此,美国目前面临两大挑战:确定分布式发电为电网提供了哪些价值;以及这些价值应该如何评估和补偿。目前一些比较公认的分布式发电价值(对用户、电网和社会)在下图三中有具体展示。美国很多研究机构都在尝试采用不同的方法对分布式光伏的价值进行成本效益分析。图四中展示了各项主要研究对于应包含的属性和其价值的分析结果。其中可以看出,对于价值估算的方法学和结果差距最大的部分为:

(1)其对配电系统价值的估算。由于其本质上的网络复杂性,数据非直观性等特点,使得分析所需精细程度较高,难度更大;

(2)电网提供的支持服务价值。对于分布式光伏发电给电网提供的额外价值和电网需要给分布式发电提供的额外支持的成本较难确定;

(3)金融服务、安全、环境和社会价值,因不能直接货币化从而难以确定。

图三 分布式发电为系统贡献的价值

图四 不同方法对分布式发电成本效益分析的结果

主题三:提高透明度

通过提高费率和补偿制定流程中的透明度能够帮助实现多方面目标,包括为价格设定提供更多信息,便于监管方和第三方机构的监管,以及支持消费者对分布式光伏的投资和使用做出合理决策等。这里的透明度不仅仅是强调数据和方法的公开性,同时也强调制定过程的透明度,包括:用于分布式发电价值评估的方法,研究结果如何支持电费的制定,各相关方的意见,以及未来费率的更新机制等。美国的相关改革经验中能够看出,为利益相关方提供充分的分析结果能有效帮助减少疑议,利于改革实行。其中,在数据公开时应兼顾市场参与方的隐私性,该过程可通过流水线式的数据收集过程、数据匿名处理和统计处理等方式来实现。

主题四:提高监管前瞻性和利益相关方的参与度

虽然在美国州与州之间的管理方式不尽相同,但过去几年,各州都开始转为更积极和颇具前瞻性的方式来应对分布式能源资源带来的一系列机遇与挑战。过去,监管方大多并不主动承担解决问题的角色,而更多是由利益相关方向他们反映问题并提议方案,监管方仅仅做出仲裁和批复,许多州也仍然不同程度地延续着这种方法。但是现在,在以加州、纽约州和夏威夷为代表的地区,监管方开始扮演着提出问题的角色,提前预测和识别该州可能面临的问题,并通过电费设计的分析以及利益相关方共同参与等方式来提出解决方案。这种更具前瞻性的角色使监管方得以通过更系统化、更具战略性和协同性的方式来推动管理转型,实现更好的政策实施效果。

NO.3、总结

虽然电表净计量之后的新一代分布式能源资源电费改革理念还比较新,但是对于如何进行此类改革的流程和方法是比较成熟的。监管方可参考这些基本原则,再根据具体目标和背景进行调整。直接采用最精细复杂的价格制度反而有可能阻碍分布式发电的发展,或给用户造成困扰和损失。因此,监管机构应采用完善的定价流程来收集各方反馈意见,量化改革的实际成本和收益,并建立综合方法来提供合理补偿。这可能是一个多方参与的过程,但如果监管方能够在利益相关者之间取得适当的平衡,结果将可以使所有用户受益(分布式光伏用户和普通用户),在充分促进分布式能源资源系统建立的同时,保证电力公司可以获得足够的补偿来提供可靠的电力资源。

关键字:分布式可再生能源

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