自2021年7月，国家发改委发布《关于进一步完善分时电价机制的通知》（《通知》）以来，全国各省都积极响应了国家号召。截止到2023年1月，全国32个省级行政区都已经逐渐推出了符合地方负荷及电力资源特性的分时电价（云南、福建处于征求意见阶段）。如此大规模地在全国范围内推广分时电价，中国已在施行范围内走在了世界前列。除此之外，各省也按照《通知》的指示，扩大峰谷比，并且个别省份（如广西）会根据省内电力系统情况，灵活调整分时电价执行。以上几点都能够看出，中国的分时电价整体来看在朝着不断完善的方向发展。

然而，分时电价的成效取决于实施细节。一个研究对美国国内163个试点时变电价设计（time-varying rate design）的结果进行了总结，其中63个采用了分时电价设计（这里的时变电价指的是一切随时间变化的电价定价方法。平时我们所说的分时电价只是时变电价的一种，还有包括实时电价(Real-time pricing)在内的其他定价方法）。 这些分时电价试点的成效不一，其中效果最好的能达到近40%的尖峰负荷削减，而另外一小部分试点则仅有十分微弱的效果。诚然，中国和美国分时电价项目的设计细节有许多不同，不能一概而论。不过也可以从这些效果不一的分时电价试点中得出一个通用的结论：分时电价成效重在细节。对实施情况进行跟踪、总结、改良，是完善分时电价必不可少的步骤。分时电价的广泛推行虽是一个很好的开始，但若要达到《通知》中所构想的“削峰填谷、改善电力供需状况、促进新能源消纳”等目的，还需要不懈的努力。本文结合中国国情，为进一步完善分时电价提出了一些可参考的建议。

在短期内很容易改进的一点是：在制定分时电价时，应主要考虑净负荷而非负荷。汇总目前各省级行政区颁布的有关分时电价的通知，目前设计分时电价的出发点大多是对负荷曲线的重塑——这是一个很好的开端。然而，随着光伏与风电容量的增加，系统压力最大的时候不再是负荷最高的时候，而是净负荷（负荷减去风、光出力）最高的时候。其中最典型的例子就是“鸭子曲线”(Duck Curve)。“鸭子曲线“得名于在风光渗透率高的地区，其日间负荷曲线形似鸭子：在白天由于光伏出力，净负荷较低，而傍晚时分在居民用电量骤增和光伏出力渐出的双重压力下，峰值负荷发电厂需要在很短时间内快速爬坡，导致系统供需趋于紧张。若要能够更好地舒解系统此时的压力，分时电价时段及峰谷比应当反映净负荷的变化。有一些风、光资源较多的省份已经在使用净负荷作为分时电价的主要考量，这些变化会使得分时电价的设计得以更好地适应新能源较丰富的电力系统。图一为加州独立系统运营商“鸭子曲线”。

Lazar J. (2016). Teaching the “Duck” to Fly (Second Edition).睿博能源智库. https://www.raponline.org/knowledge-center/teaching-the-duck-to-fly-second-edition/

从中长期来看，分时电价的设计根据可以从（净）负荷更进一步，转至全面系统边际成本。前文中提到的以净负荷为设计依据有助于解决新能源系统带来的一些挑战，而以全面系统边际成本作为设计依据则会最大程度地发掘分时电价巨大的未开发价值，包括加强电力系统可靠性，降低系统成本，以及促进可再生能源的消纳。

“全面系统边际成本”这一概念所强调的原则是：在考虑系统边际成本时，不仅仅需要考虑短期成本（如电能量成本），更应该全方位地考虑可规避的长期成本（如电力资源容量及输配电容量成本）。电力资源容量成本和输配电容量成本仅靠市场虽然很难直接确定，但这些容量成本在一些情况下可以占到成本的大部分——充分考虑这部分可避免的成本才能使分时电价的价值得到最大程度的体现。一个电力系统的发电站和电力输配线并不是按照系统的平均负荷建造的，而是为了满足该系统的尖峰负荷。如果分时电价的设计可以考虑到压低尖峰负荷所避免的电力资源及输配线建造成本，峰谷比就可以进一步合理拉大，最大程度地发挥分时电价的价值。

图2. 2022年加州全面系统边际成本细项（小时平均成本）

图 2: 每小时的数值取全年每天中该小时的平均值.

来源：Source: California Public Utilities Commission 2022 Avoided Cost Calculator. https://www.cpuc.ca.gov/industries-and-topics/electrical-energy/demand-side-management/energy-efficiency/idsm

为进一步说明“全面系统边际成本”这一概念，接下来以加州为例做具体阐释。上图画出了加州目前采用的模型对2022年年度平均小时系统全面边际成本的估算，其尖峰时段在下午四点到十点之间，其中能量成本和外部成本（包括温室气体排放、甲烷泄露、排放权交易成本）虽然也随时间有所波动，然而在这个例子中，成本波动主要由电力资源容量以及输配电容量成本构成。当然，这仅仅只是美国一个州内某一年的例子，对于别的电力系统还需要具体分析、具体讨论。不过加州的例子至少可以启发世界各地的电力行业政策制定者，将分时电价的峰谷比以及时段设计基于全面系统真实边际成本，尤其是囊括可避免的电力资源和输配电线容量成本，将大大增强分时电价的效用。

我们建议中国采用一个类似上文提到的模型来计算各省级行政区内的全面系统边际成本，并在此基础上设计分时电价。相关政府部门可以监督相关研究机构及学者出台全国统一的方法论以及模型架构，并统一发布模型的设计细节和参数，来促进从业人士以及相关企业建言献策。电力资源以及输配电容量成本往往需要因地而异的具体分析，对此政府部门也可以建立一个分析框架，指导各省级能源部门连同电网企业组织分析。

本文从中国目前的分时电价实施情况出发，提出了各省分时电价峰谷比和时段的设计基础应当由负荷转向净负荷，并进一步转向系统真实边际成本，并以美国加州为例，阐释了这一思路的转变可以鼓励电力系统有效规避一些电力资源和输配线的投资并降低系统总成本。除此之外，国际上还有许多建立在分时电价之上的时变电价设计，可以更加灵活地安排尖峰费率以及持续时间，并且配合一些用户端装置（例如HUD平视仪、手机应用）来更好地传递价格信号。这些时变电价设计可以有效延展已有的分时电价设计，在现有的基础上更进一步。

本文首刊于《中国电力报》2023年8月28日