摘要——日前拍卖与日内交易等电力批发市场在每15分钟平衡电力供需方面承担了主要工作。然而在日内市场关闭后，通常仍存在（或新出现）部分偏差，需通过调节机制维持电网频率稳定。本文结合能源转型背景，对欧洲常用的残余偏差调节与电网平衡模型进行比较研究，指出：虽然完全依赖电网运营商显性采购灵活性的平衡模型在操作便利性上具有表面优势，但某些情境下能利用灵活性资产对价格信号隐性响应的模型，因其可释放更广泛的系统灵活性而更具效率。研究通过理论分析阐明了各模型在当代环境下的优势、缺陷、实施前提及成功条件，并基于比利时近十年运行实践，对价格信号驱动隐性响应平衡模型的效率进行了实证验证。
近年来，可再生能源在电力生产结构中的占比快速提升，工业和居民用电设备也显著电气化，这些变化均由能源转型推动，并在近期能源危机中加速。预计未来十年这些趋势将更加显著，因此需要重新审视电网平衡策略。
一方面，间歇性可再生能源大规模并网给电网平衡带来巨大挑战，因为其发电预测误差往往在最后一刻才显现，通常会导致电网失衡。目前，大量已安装的太阳能（大多分散且难以控制）和风电容量有时会造成电网出现意外的大规模过剩注入，电网运营商必须实时应对。随着间歇性可再生能源装机容量快速增长，并很快将超过大多数欧洲国家的峰值负荷，这一问题将愈发严峻。
另一方面，随着工业和居民领域快速电气化，越来越多的灵活性资源接入电网。电动汽车、热泵、家用电池的普及，以及工业流程的电气化，为应对发电结构的高度波动性提供了天然解决方案。因此，应最大限度地利用这些新兴电力设备的灵活性，以高效维持电网平衡。
这些新型电力设备可通过两种方式提供灵活性，并通过快速增减电力注入或提取参与电网平衡：一是将其灵活性显性提供给输电系统运营商（TSO），运营商可通过发送明确的激活请求，决定需要调用的灵活性容量以满足系统需求；二是隐性响应（即不通过任何显性竞价流程）价格信号（如通过不平衡结算电价）来激励系统平衡。在本研究中，允许并鼓励实时前通过价格信号隐性响应的平衡模式称为‘分散式平衡模式’，而仅允许在特定时间点后通过显性参与支持系统的平衡模式称为‘集中式平衡模式’。
此处对分散式与集中式平衡模式的区分，不应与集中式/分散式资源的分类相混淆。无论是集中式还是分散式资源（后者可通过聚合商等渠道），均可通过显性方式向输电系统运营商（TSO）提供灵活性，从而参与集中式平衡模式。本文的区分标准并非资源类型，而在于激活这些资源以实现电网平衡的决策主体：或是唯一的集中式主体（即仅TSO），或是多个分散式主体（即除TSO外还包括灵活性资产的运营方）。
这一结论可通过比利时案例得到印证——该国应用分散式平衡模式已约十年，并持续展现出运行效能。本文结合电力系统演进趋势，探讨两类平衡模式的优势、缺陷及成功条件，最终指出：在特定情境下，分散式平衡模式更适应当前变革，能实现更高社会效益并降低整体平衡成本。
图1：比利时与德国的峰值用电负荷与太阳能装机容量对比，及比利时太阳能激增现象示意图。图表源自Elia为比利时编制的2024-2034年系统充裕性与灵活性研究报告
能源转型背景下集中式与分散式电网平衡模式的效率比较
为评估两类模式的效率，本研究在假设分布式灵活性资源（包括表后资源）快速崛起的背景下，从技术经济角度对集中式与分散式平衡模式进行比较分析。
一、经济效率——平衡成本与社会福利
在集中式平衡模式下（如图2和图3中黑色双箭头所示时段），当输电系统运营商（TSO）完全接管平衡控制权后，系统出现的所有扰动均需通过TSO显性调用资源来应对（此时平衡责任方BRP的失衡量被假定为完全刚性，如图2和图3蓝色虚线所示）。因此，TSO进行显性调用的容量Vcb即等于黑色双箭头时段内的失衡量，其实时平衡调度的边际资源价格即为’边际频率恢复备用价格CB（MPCB）’。
若采用欧洲频率恢复储备（FRR）的主流定价机制——统一清算价机制，则系统平衡总成本为Vcb*MPCB。
在分散式平衡模式中，平衡责任方（BRP）可在实时运行前持续调整其资产组合以协助系统平衡。若该模式能通过合理的价格信号有效引导并认可BRP的隐性响应，这些响应将与输电系统运营商（TSO）的显性调用形成完美互补，从而确保系统调用成本最低的资源来应对批发市场关闭后出现的所有失衡。此时BRP失衡量不再具有刚性特征，其价格弹性如图2和图3中的蓝色实线所示。
在此模式下，系统通过显性调用容量Vdb与市场对价格信号的隐性响应共同实现平衡。实时平衡调度的边际资源价格变为’边际频率恢复备用价格DB（MPDB）’。若仍采用统一清算价机制，平衡总成本则为VdbMPDB。由于Vdb和MPDB均小于集中式模式下的Vcb和MPCB，分散式平衡模式可降低的平衡成本为(Vcb*MPCB-Vdb*MPDB)，对应图3中浅橙色实线区域所示。
此外，在运行良好的分散式平衡模式中，BRP响应价格信号调度的资源不仅成本更低，其环境友好性通常也优于TSO为弥补(Vcb-Vdb)差额所调用的资源。这一优势将创造相当于图2中浅蓝色区域的社会福利。
图2：分散式平衡模式创造的社会福利图示
比利时分散式平衡模式的实践探索
比利时推行分散式平衡模式已逾十年。早在2013年，比利时就率先引入平衡责任方（BRP）实时调整资产组合以协助系统平衡的机制。其失衡电价机制随后演变为单一边际价格体系，而比利时输电系统运营商Elia也逐步加强近实时信息披露，帮助BRP预判失衡电价并优化其隐性响应策略。
实践证明，这一演进模式在比利时案例中成效显著，具体体现为两项关键指标：
首先，通过对系统不平衡量（SI⁵）及区域控制误差（ACE⁶）的持续监测发现（如图5所示）：当比利时首次允许平衡责任方（BRP）参与实时平衡后，系统平均不平衡量显著下降。值得注意的是，尽管该国间歇性可再生能源装机容量激增——理论上会因预测误差增大而恶化系统不平衡——该指标仍保持稳定。
第二项指标量化了比利时某大型用电设施⁷隐性响应行为对上调方向mFRR（边际频率恢复备用）激活量及边际价格的影响。基于2022年运行数据的分析表明：若该设施未实施隐性响应，上调方向的mFRR激活总量与边际价格将整体攀升。具体而言，缺失隐性响应时，mFRR激活量及价格分布的95分位值将分别增加50MW和60欧元/兆瓦时。这是因为该设施在系统出现显著供电缺口（通常表现为失衡电价飙升时）主动削减用电负荷，既降低了系统不平衡量，也减少了系统运营商需激活的mFRR容量。由于这些容量按边际被调用资源的报价结算，激活量的减少同时压低了mFRR的整体结算价格。
图5：可再生能源渗透率增长趋势下的SI与ACE演变
5、系统不平衡量（SI）指特定控制区域内所有平衡责任方（BRP）失衡量的总和
6、区域控制误差（ACE）表示经过隐性和显性平衡调节后，控制区域最终计量的实际不平衡量。该指标是衡量控制区域对同步频率质量贡献的关键参数。NRV 净调节量。
7、该用电设施能够在特定情况下（这些情况难以通过显性平衡竞价反映）灵活调整部分用电负荷，因此未参与显性平衡市场
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