中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：作為最早建立電力現(xiàn)貨市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)的國(guó)家，英國(guó)電網(wǎng)新能源裝機(jī)占比在2020年底達(dá)到34.3%。2020年5月至7月間，英國(guó)電力輔助服務(wù)支出增加到2億英鎊，是2019年同期的3倍。其主要原因是防疫隔離導(dǎo)致用電負(fù)荷下降，引發(fā)高比例新能源裝機(jī)下電力系統(tǒng)運(yùn)行特征與現(xiàn)行市場(chǎng)規(guī)則的諸多矛盾集中暴露。
三大因素致輔助服務(wù)成本飆升
英國(guó)輔助服務(wù)成本飆升的三大直接原因是用電需求減少、新能源出力因差價(jià)合約機(jī)制不受市場(chǎng)價(jià)格影響、核電機(jī)組因靈活性不足難以響應(yīng)價(jià)格信號(hào)。
在用電需求方面，用戶負(fù)荷減少、新能源出力不變減少了系統(tǒng)凈負(fù)荷，使得同步機(jī)組出力被擠出，引起轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下降，令系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性十分脆弱。在防疫隔離期間，英國(guó)的電力需求比上年同期下降了約28%，導(dǎo)致扣除新能源出力后的凈負(fù)荷大幅減少，引起提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的燃煤和燃?xì)鈾C(jī)組被大量擠出。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下降使系統(tǒng)更容易出現(xiàn)頻率失常，因此需要更多輔助服務(wù)來(lái)維持頻率穩(wěn)定。
在新能源價(jià)格機(jī)制方面，特殊的政策保護(hù)使新能源機(jī)組在現(xiàn)貨市場(chǎng)負(fù)電價(jià)時(shí)仍能獲得收益，無(wú)序發(fā)電加大系統(tǒng)平衡困難。據(jù)了解，英國(guó)大多數(shù)新能源機(jī)組通過差價(jià)合約方式保價(jià)消納，在政策保護(hù)下，新能源機(jī)組在現(xiàn)貨電價(jià)為負(fù)時(shí)，仍然不減少出力，這導(dǎo)致系統(tǒng)面臨嚴(yán)峻的發(fā)用不平衡威脅，減出力性質(zhì)的輔助服務(wù)產(chǎn)品需求大增。
在機(jī)組靈活性方面，由于啟停成本、啟停速度、最小技術(shù)出力等方面的原因，核電機(jī)組無(wú)法對(duì)現(xiàn)貨電價(jià)做出快速反應(yīng)，因此在現(xiàn)貨電價(jià)很低甚至為負(fù)數(shù)時(shí)，也難以大幅降低出力，調(diào)度機(jī)構(gòu)被迫按“N-1”事故（指任一單個(gè)供電設(shè)備發(fā)生故障——編者注）下系統(tǒng)不崩潰的原則預(yù)留大量備用，這加大了輔助服務(wù)需求量，抬高了輔助服務(wù)成本。
多管齊下提升消納能力
為應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻形勢(shì)，英國(guó)監(jiān)管部門和市場(chǎng)機(jī)構(gòu)通過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)多方面途徑，采取了增設(shè)市場(chǎng)產(chǎn)品、調(diào)整市場(chǎng)協(xié)議、優(yōu)化市場(chǎng)出清、加速設(shè)備升級(jí)等一系列措施。
一是設(shè)立“可選下調(diào)靈活性”產(chǎn)品，商業(yè)化采購(gòu)了450萬(wàn)千瓦下調(diào)能力，主要是未直接并入輸電網(wǎng)的風(fēng)電和光伏發(fā)電機(jī)組，以及一些負(fù)荷側(cè)資源。在5月至7月間，“可選下調(diào)靈活性”產(chǎn)品共被調(diào)用4次。
二是通過雙邊協(xié)議，將裝機(jī)容量130萬(wàn)千瓦的塞茲韋爾B核電站核電機(jī)組出力壓至一半，從而減小了對(duì)輔助服務(wù)的需求。
三是靈活使用平衡機(jī)制，繞過經(jīng)濟(jì)調(diào)度順序，讓230萬(wàn)千瓦的燃?xì)鈾C(jī)組上線提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和調(diào)頻能力，即燃?xì)鈾C(jī)組不再以邊際成本最小化安排出力，而是為了滿足轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和調(diào)頻需求調(diào)整出力。
四是加速推進(jìn)了一項(xiàng)繼電保護(hù)裝置升級(jí)計(jì)劃，資助配網(wǎng)發(fā)電機(jī)組升級(jí)繼電保護(hù)裝置的硬件和軟件，擴(kuò)展機(jī)組頻率調(diào)節(jié)適應(yīng)能力，減少低頻減載風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的啟示
從英國(guó)的情況來(lái)看，新能源平價(jià)上網(wǎng)不等于平價(jià)利用，其消納成本會(huì)在輔助服務(wù)成本中體現(xiàn)，可能使用戶負(fù)擔(dān)加重。新能源隨機(jī)、波動(dòng)、不可控的特點(diǎn)，不可避免的會(huì)增加對(duì)電力系統(tǒng)靈活性資源的需求，而靈活性資源主要以輔助服務(wù)產(chǎn)品形式體現(xiàn)，因此輔助服務(wù)成本將會(huì)隨新能源占比增加呈上升趨勢(shì)。
從價(jià)格機(jī)制來(lái)看，電力市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制應(yīng)與高比例新能源場(chǎng)景相適應(yīng)。在系統(tǒng)中新能源裝機(jī)占比較低的背景下，固定價(jià)格、差價(jià)合約等保障性價(jià)格機(jī)制對(duì)新能源發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。但是，在新能源占比逐漸提升之后，新能源電力大規(guī)模并網(wǎng)可能會(huì)影響系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)新能源發(fā)電技術(shù)逐漸成熟、主體地位逐漸鞏固后，應(yīng)該設(shè)計(jì)更突出全局資源優(yōu)化配置的價(jià)格機(jī)制，按系統(tǒng)和市場(chǎng)的實(shí)際情況向新能源發(fā)電場(chǎng)站傳遞價(jià)格信號(hào)。
從產(chǎn)品體系來(lái)看，電力市場(chǎng)產(chǎn)品設(shè)置要針對(duì)新型電力系統(tǒng)的需求進(jìn)行靈活調(diào)整。例如，可逐步豐富調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)產(chǎn)品的譜系，必要時(shí)可采購(gòu)靈活性的調(diào)節(jié)資源。
從資源開發(fā)來(lái)看，消納新能源產(chǎn)生的靈活性資源需求靠傳統(tǒng)方式已經(jīng)難以滿足，需要從用戶側(cè)依靠新技術(shù)、新業(yè)態(tài)獲取。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)靈活性資源主要由發(fā)電側(cè)提供，但未來(lái)占發(fā)電側(cè)主體地位的新能源發(fā)電機(jī)組不可控特征明顯。因此，必須充分挖掘虛擬電廠、新能源汽車、用戶側(cè)儲(chǔ)能等新型靈活性資源，通過價(jià)格機(jī)制對(duì)其進(jìn)行引導(dǎo)。
從技術(shù)趨勢(shì)來(lái)看，要高度重視高比例電力電子設(shè)備背景下的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等新問題。發(fā)電側(cè)清潔化和用電側(cè)電氣化、智能化已成趨勢(shì)，發(fā)、用兩側(cè)電力電子設(shè)備比例繼續(xù)走高不可避免。在此背景下，要重點(diǎn)關(guān)注高比例電力電子裝置帶來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不足、新能源逆變裝置與直流送端控制之間的協(xié)同等問題。高比例新能源下的電力平衡分析需要從小時(shí)級(jí)、分鐘級(jí)向秒級(jí)甚至更短時(shí)間尺度進(jìn)行延伸，同時(shí)應(yīng)加大力度部署和研究能提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的設(shè)備或技術(shù)路線，如調(diào)相機(jī)、飛輪儲(chǔ)能、燃?xì)鈾C(jī)氫氣摻燒等。
（作者：李司陶 尤培培 張超 孫啟星，國(guó)網(wǎng)能源研究院）
