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建院十周年学术特辑 许庆宇、孟垚、戴璟等:脱碳政策如何影响不同用电类型的电力成本?——以山东省为例

值此清华大学能源互联网创新研究院成立十周年之际,我们推出“建院十周年学术特辑”专栏,精选院内各研究团队已发表的学术成果,系统呈现研究院在能源互联网领域的前沿研究。本研究内容来自于《山东省能源清洁转型以及成本疏导与分摊机制研究报告》。


摘要:本研究基于山东省省级电力系统扩展规划模型,分析了不同省内可再生能源消纳责任权重(25%-40%)对四类用电负荷(居民与农业、工业、商业、公共服务)电力成本的影响。结果显示,高比例可再生能源(如用电负荷的40%)需依赖绿证价格(约400/兆瓦时)支撑,绿证价格叠加大规模光伏装机将显著压低午间边际电价。不同用电类型因其各异的昼夜特性,导致单位电能量电费差异显著:例如忽略输配电价交叉补贴情况下,居民用电价格可能比工业用电高5/度。研究还探讨了脱碳政策对发电结构、容量补偿费用等影响,为政策制定提供了重要参考。


关键词:山东省、电力系统规划、现货市场、边际价格、用电价格


正文总结


本研究基于山东省电力系统扩展模型,模拟了山东省2030年不同可再生能源比例政策(25%-40%)对电力成本的影响。结果显示,高比例可再生能源(如省内新能源占负荷的40%)需依赖绿证价格(约400/兆瓦时)支撑。


不同情景下(2030年)国网山东的价格持续时间曲线,观测到的最低负电价由绿证价格决定,例如在省内可再生能源电力消纳责任权重为40%时,需要的绿证价格需要高达40%。


不同情景下的国网山东日平均价格


不同情景下国网山东系统边际电价统计


绿证价格和午间光伏频繁成为边际机组(即弃电)导致边际电价显著下降(年均值从20%消纳占比的348/兆瓦时降至145/兆瓦时)及负电价频发(从736小时增至3225小时)。由于负荷的昼夜特性差异,工业与商业用户更多受益于午间低价时段,而居民与农业用户电价可能因为午间用电较少而导致年均用电的度电价格高出5/度。


国网山东不同负荷类型的电费(能量部分


研究还发现,储能需求随可再生能源比例激增,凸显了灵活性资源与公平性机制在能源转型中的重要性。


不同情景下国网山东的装机容量(GW)


结论


政策设计需平衡公平性:可再生能源渗透率提升虽降低整体电价,但可能导致不同用户群体成本分配不均,需设计补偿机制。高比例可再生能源将导致能量价格的高波动性,地方政府的价格、运行部门需要做好对冲措施。高比例新能源配套机制需完善,在绿证方面,需明确绿证交易主体与价格形成机制,这是推动可再生能源规模化发展的必要条件。但绿证价格的不确定性、引发的价格波动性不容忽视,因此一方面要完善消纳权重分配考核机制,另一方面寻找绿证的互补/替代方案,缓解负电价的影响。调节能力方面,高比例可再生能源依赖储能和其他调节能力平抑价格波动,未来需加强储能投资与市场机制设计。


本研究为山东省乃至全国电力市场改革提供了重要实证依据,凸显了可再生能源转型中经济性与公平性的双重挑战。


团  队  介  绍


全球能源体系正经历深刻变革,能源治理的复杂性和战略性愈发突出。在这一背景下,能源治理研究中心于2020年成立,依托清华大学国家治理与全球治理研究院(国家高端智库),聚焦新型能源体系、新型电力系统及全国统一电力市场体系,开展政策研究、战略规划与治理创新。

中心长期致力于能源政策、市场机制、战略布局的系统研究,不仅为政府提供前瞻性决策支撑,也为产业界构建符合低碳发展趋势的能源生态体系。近年来,中心深度参与《可再生能源法》修订,主导撰写《深化<可再生能源法>修订研究,引领能源绿色转型新篇章》及系列文章,提出市场化交易优化、政策扶持等六大方向,并在《中国能源报》刊登,推动我国可再生能源政策体系的完善。


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