中國儲能網(wǎng)訊：2月17日，國際特大電網(wǎng)運營商組織（GO15）召開了一場關于分布式能源聚合商參與電力市場（以美國PJM市場為例）的研討會。
2020年9月，美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會（FERC）批準了2222號令，允許分布式能源（DER）聚合商在區(qū)域性批發(fā)電力市場中參與競爭。最終規(guī)則規(guī)定，獨立系統(tǒng)運營商（ISO）和區(qū)域輸電組織（RTO）必須修改其費率，從而將DER聚合商確立為市場參與者。
對于美國最大的區(qū)域輸電組織PJM來說，該政策的發(fā)布影響廣泛而深刻。PJM服務著13個州和華盛頓特區(qū)的6500萬人口，截至2021年底，其域內總發(fā)電裝機約185GW，其中分布式能源（DER）裝機約為13GW。
這不到十分之一的裝機容量有助于提高電網(wǎng)的靈活性及彈性。而被許可進入批發(fā)市場則意味著，分布式能源在有組織的容量、能量和輔助服務市場中公平競爭，以電價為信號體現(xiàn)系統(tǒng)的供需關系，有助于降低消費者成本。
前述研討會上，來自美國、中國、歐洲三地的電力從業(yè)者們最關注的問題莫過于三點，為何政府及企業(yè)都力推DER聚合商進入批發(fā)市場？DER聚合商進入批發(fā)市場有哪些難點？PJM如何運營管理DER聚合商？
打破分布式能源準入壁壘
從定義看，DER是指小規(guī)模的發(fā)電及儲能技術（通常從1kW到10000kW），可替代或加強傳統(tǒng)電力系統(tǒng)。它們存在于電力公用事業(yè)公司的配電系統(tǒng)之中，可以作為配電系統(tǒng)的子系統(tǒng)，也可以在用戶側，通常包括儲能、可再生發(fā)電、分布式發(fā)電（含燃氣）、需求響應、能效項目、蓄熱、電動汽車及其充電設備。
DER聚合商則是將各類分布式資源聚合起來，作為新型市場參與者運營虛擬電廠，向電網(wǎng)提供服務。
來源：PJM官網(wǎng)
在美國，DER正在深入各類電力用戶，F(xiàn)ERC主席 Neil Chatterjee曾指出， 美國電網(wǎng)的DER將在未來四年內，由現(xiàn)在的65GW增加至380GW。
相比傳統(tǒng)的集中式發(fā)電，這種小規(guī)模、分布式發(fā)電開發(fā)“更加便利”。FERC通過的2222號令明確指出，在市場需要的地方以及電價高、功率缺額大的節(jié)點，建設分布式能源可能比新建傳統(tǒng)的集中式發(fā)電更有效率，在這些地方發(fā)展新能源是符合市場規(guī)律的，同時還能緩解電力調度的阻塞問題。
除建設成本相對較低，DER也“更加靈活”。Neil Chatterjee表示，由于使用逆變器和軟件控制，DER能夠“具備多種功能”并在“不同的電網(wǎng)需求下發(fā)揮不同作用”。在美國不同的公用事業(yè)試點項目中，電池、電動汽車充電及其他快速反應的資源已被證明，DER具有調節(jié)電網(wǎng)頻率和提供容量的能力。
隨著DER主體數(shù)量的增加和總容量的擴大，美國開始嘗試賦予DER聚合商市場主體地位。
實際上，在2222號令頒布前，分布式能源就參與了能源批發(fā)市場。但由于其僅能以傳統(tǒng)的需求響應形式競價，市場參與主體及規(guī)模非常有限。新的法令則在FERC 841號令基礎之上，消除了DER和用戶側儲能參與電力批發(fā)市場的障礙。
重要的是，新規(guī)允許聚合商聚集多種DER以滿足它們可能無法單獨達到最小容量（100kW）和性能的要求，并在技術上可行的情況下，盡可能地擴大資源聚合的地理范圍。也就是說，DER通過范圍更廣地聚合，有機會參與能量、容量及輔助服務市場競爭，通過投標反映市場參與意愿，并按照節(jié)點電價結算交易。這有助于DER在各個細分市場中完成自身價值的實現(xiàn)與成本回收。
各州的監(jiān)管機構也需要重新制定規(guī)則，以避免DER在公用事業(yè)零售市場和批發(fā)市場中同時獲利，引發(fā)市場價格扭曲。
對美國獨立系統(tǒng)運營商（ISO）及區(qū)域輸電組織（RTO）來說，把DER列為市場參與者，將在更大程度上增加市場主體數(shù)量，增強能量、容量和輔助服務市場的競爭性，實現(xiàn)更大范圍內更優(yōu)的資源配置。作為運營管理輸電網(wǎng)的ISO和RTO也將更加了解用戶側的DER。
挑戰(zhàn)：配網(wǎng)整合與可靠性保障
統(tǒng)一的技術標準、規(guī)范的運行流程以及聚合的可靠性是DER聚合大范圍開發(fā)利用、進入市場的重要前提。為保障DER聚合商進入市場后的可靠運營，能源監(jiān)管機構制定了相應的監(jiān)管準則。
在美國，輸電系統(tǒng)和批發(fā)市場由聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會管理，但配電系統(tǒng)和零售市場由州監(jiān)管機構管理，而由于DER通常連接在配電系統(tǒng)，因此DER聚合商進入批發(fā)市場意味著，聯(lián)邦監(jiān)管機構和各州的監(jiān)管機構需要在規(guī)則制定方面密切協(xié)調。
作為批發(fā)市場運營商的ISO和RTO則需要配合聯(lián)邦和各州層級的監(jiān)管機構，在運行調度批發(fā)市場的同時，協(xié)調配電網(wǎng)運營商及零售市場的管理。
以PJM市場為例，各機構間的協(xié)調對該市場來說尤其困難，因為其需要協(xié)調14個州的能源管理機構。
據(jù)PJM高級商務解決方案經理Scott Baker介紹，作為交易—調度一體化的PJM需要在包括聚合商注冊登記、配電公用事業(yè)公司協(xié)作、聚合商資源調整以及配合州監(jiān)管機構等四個方面進行協(xié)調。
在注冊準入層面，由于分布式能源對配電網(wǎng)的運行和可靠性有重大影響，因此2222號令明確規(guī)定，各州監(jiān)管機構和配電公用事業(yè)公司具有審查DER接入（互連）的權力。
在交易調度層面，配電網(wǎng)運營商的角色也極為重要。在聚合商參與批準市場前，配電公用事業(yè)公司有權審批聚合資源的可調度范圍。如不能保證配電系統(tǒng)正?？煽窟\行，配電公用事業(yè)公司可拒絕（或要求聚合商修改）聚合資源的調度范圍。
例如，在PJM的日前市場，配電公用事業(yè)公司和聚合商需在提交日前報價前，協(xié)調商定聚合商每小時可向該市場提供的調度范圍。在實時市場，出于可靠性考慮，只要是配電公用事業(yè)公司認為的必要操作，聚合商都應配合執(zhí)行，配電公用事業(yè)公司將在事后就可靠性問題提供解釋。在市場出清時，由于交易結算需要配網(wǎng)側的數(shù)據(jù)傳輸與計量數(shù)據(jù)，因此PJM也需要與配電公用事業(yè)公司進行結算協(xié)調。
在調度過程中，PJM作為調度中心根據(jù)機組報價和超短期負荷預測進行實時安全經濟調度。如果存在任何安全約束，配電公用事業(yè)公司將匯總這些約束條件，實時告知市場主體。Scott Baker表示，PJM希望當實時市場出現(xiàn)可靠性問題時，配電公用事業(yè)公司可采取如限制DER聚合出力等措施，降低可靠性風險。
“配電公用事業(yè)公司需要直接與聚合商協(xié)調才能做到這一點。我們也會要求配電公用事業(yè)公司提供一些解釋，說明為什么在實時市場減少聚合出力，作為留存參考。因此，對于聚合商而言，其必須確保按時將資源集中在一起，否則就可能面臨處罰?！盉aker指出。
分層分類參與PJM批發(fā)市場
從規(guī)模來看，目前參與PJM批發(fā)市場的DER裝機容量并不算大。截至目前，在PJM市場13GW的DER裝機中，有近3GW的裝機已參與批發(fā)市場，其中包括1GW的用戶側聚合，以需求響應的形式參與批發(fā)市場；以及約2GW的發(fā)電和電網(wǎng)側（表前）聚合，大部分以分布式廣泛發(fā)電的形式參與批發(fā)市場。
據(jù)Baker介紹，參與PJM批發(fā)市場的單個DER資源不能超過5MW，但對于整體聚合規(guī)模的大小沒有限制?？紤]到能量市場、容量市場以及輔助服務市場的特性，三類市場對聚合資源所調度的地理范圍和定價方式進行了分級。
從市場類型來看，能量市場定價為節(jié)點級別，容量市場定價為區(qū)域級別，輔助服務的定價則比容量市場更廣泛。
在能量市場， 由于PJM 是節(jié)點電力市場，系統(tǒng)電價是按最低邊際成本出清，為了定價的透明度和準確性，并確保市場運營商可以在節(jié)點的基礎上控制系統(tǒng)，因此，參與能量市場的每個聚合資源需要共享一個主傳輸負荷總線。截至目前，PJM 域內擁有約10000個負荷總線。
在容量市場，PJM引入的是交割年前三年“基礎容量拍賣”（BRA）。比如，2022年的BRA購買2025/26年的容量。這種三年遠期的容量市場屬于區(qū)域性市場。該市場按區(qū)域定價并在區(qū)域基礎上建模。也就是說，參與容量市場的單個聚合資源還可整合其他聚合資源，形成更大容量的聚合資源參與競價，在單個區(qū)域中提供容量服務。因此，PJM容量市場的聚合形式也被稱為“多節(jié)點聚合”。
在輔助服務市場，DER聚合商通常提供10或30分鐘的調頻、旋轉備用、非旋轉備用等輔助服務。相比容量市場，輔助服務市場的調度和定價更靈活。雖然PJM允許多節(jié)點聚合，但為確保系統(tǒng)安全可靠運行，PJM依然限定了調度范圍，要求DER聚合商必須要在同一配電網(wǎng)范圍內，才可進行更廣泛的聚合。
“坦率地說，2222號令為DER資源參與市場奠定了基礎。我們看到一些市場指標表明，未來DER的增長很可能會是爆發(fā)性的，特別是電動汽車正在迅速增長。目前，PJM市場DER聚合的電價政策已更多地考慮了市場本身的情況，但交易規(guī)則仍有待進一步完善，交易規(guī)模也有待進一步開發(fā)?！?Baker表示。
注：國際特大電網(wǎng)運營商組織（GO15）成立于2009年，目前有17家成員單位，旨在為世界各國的電網(wǎng)運行機構提供一個管理和技術交流平臺，致力于推動成員間先進管理和技術經驗的共享，共同商討應對能源發(fā)展問題的解決方案，是全球電力企業(yè)合作關系最緊密的電網(wǎng)組織之一。南方電網(wǎng)是GO15的成員單位之一。
