中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局于近日印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)和調(diào)度運(yùn)行的通知》（以下簡(jiǎn)稱《通知》），引起行業(yè)廣泛熱議，關(guān)注點(diǎn)主要集中在：（1）定義獨(dú)立儲(chǔ)能并開(kāi)放新型儲(chǔ)能作為獨(dú)立儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)，（2）允許新能源配建儲(chǔ)能聯(lián)合作為整體參與市場(chǎng)，（3）獨(dú)立儲(chǔ)能電站向電網(wǎng)送電的，其相應(yīng)充電電量不承擔(dān)輸配電價(jià)及政府性基金及附加。這些政策為新型儲(chǔ)能參與市場(chǎng)提供了方向指引?！锻ㄖ丰槍?duì)當(dāng)前新型儲(chǔ)能利用率不足，調(diào)度有待優(yōu)化，成本疏導(dǎo)困難等亟待解決的問(wèn)題，有針對(duì)性地做出了優(yōu)化儲(chǔ)能調(diào)度運(yùn)行機(jī)制、建立電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能價(jià)格機(jī)制等重要安排。
伴隨著可再生能源滲透率的上升，新型儲(chǔ)能大量并網(wǎng)是一個(gè)世界性的趨勢(shì)。其他電力市場(chǎng)相對(duì)成熟的國(guó)家也不同程度面臨著與中國(guó)相似的難題：如何為儲(chǔ)能設(shè)備設(shè)計(jì)合理的成本疏導(dǎo)機(jī)制，怎樣合理優(yōu)化儲(chǔ)能的調(diào)度運(yùn)行機(jī)制。本文以美國(guó)為例，簡(jiǎn)要梳理了市場(chǎng)化相對(duì)成熟的地區(qū)為解決儲(chǔ)能相關(guān)問(wèn)題做出的努力；這些措施有些已經(jīng)完成，有些正處于討論和初步實(shí)踐階段。希望這些梳理對(duì)國(guó)內(nèi)正開(kāi)展的電力市場(chǎng)化建設(shè)以及保證儲(chǔ)能高質(zhì)量發(fā)展有所幫助。
政策發(fā)展過(guò)程
美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC，下轄CAISO, ISONE, NYISO, MISO, PJM, SPP六個(gè)電力調(diào)度/交易中心）于2017年一月發(fā)布了一份政策聲明（文件號(hào)PL17-2-000），為儲(chǔ)能設(shè)備同時(shí)進(jìn)行兩種收費(fèi)方式提供了指導(dǎo)意見(jiàn)。這兩種收費(fèi)方式分別是：（1）是基于成本設(shè)置費(fèi)率并為系統(tǒng)提供服務(wù)（類似輸電資產(chǎn)），（2）通過(guò)批發(fā)市場(chǎng)提供服務(wù)，以在市場(chǎng)中獲利回收成本（類似發(fā)電資產(chǎn)）。FERC觀察到儲(chǔ)能設(shè)備既像輸電設(shè)備一樣為系統(tǒng)提供支持（提高可靠性、減少阻塞），又可以像發(fā)電端一樣提供能量、容量、輔助服務(wù)等市場(chǎng)化產(chǎn)品，并在這兩種角色中快速切換。因此，該聲明明確指出了這兩種方式可以同時(shí)進(jìn)行，但需要注意不可雙重收費(fèi)，不得對(duì)市場(chǎng)造成負(fù)面影響，不得影響電力調(diào)度中心相對(duì)于電力市場(chǎng)的獨(dú)立性。
第二年（2018年）二月，F(xiàn)ERC進(jìn)一步發(fā)布了著名的FERC命令841，正式要求各電力調(diào)度中心為新型儲(chǔ)能設(shè)計(jì)市場(chǎng)參與模式（Participation Model），以便將新型儲(chǔ)能納入電力市場(chǎng)。841號(hào)命令的核心內(nèi)容可概述為以下幾點(diǎn)：
（1）儲(chǔ)能參與模式要確保采用該模式的并網(wǎng)主體，只要技術(shù)條件達(dá)到，就有資格提供容量、能量和輔助服務(wù)；
（2）儲(chǔ)能參與模式要確保采用該模式的并網(wǎng)主體能夠被調(diào)度中心調(diào)用，并既能作為買(mǎi)方又能作為賣方，以與現(xiàn)有市場(chǎng)出清規(guī)則相一致的方式，決定批發(fā)市場(chǎng)出清價(jià)格；
（3）儲(chǔ)能參與模式要允許通過(guò)報(bào)價(jià)參數(shù)或者其他方式考慮儲(chǔ)能的物理和運(yùn)行特性；
（4）儲(chǔ)能參與模式要設(shè)置參與市場(chǎng)的最低門(mén)檻，該門(mén)檻不得高于100千瓦。
與《通知》類似，F(xiàn)ERC命令841指出，儲(chǔ)能設(shè)備聽(tīng)從調(diào)度中心指令購(gòu)買(mǎi)的電量，如是為了后續(xù)向電網(wǎng)提供服務(wù)，則免予征收輸電費(fèi)用。最后電力調(diào)度中心必須允許儲(chǔ)能設(shè)備選擇自己管理充電狀態(tài)。
電力調(diào)度中心的應(yīng)對(duì)
以上兩份重要文件陸續(xù)發(fā)布后，美國(guó)各電力調(diào)度中心都積極響應(yīng)。其中，為新型儲(chǔ)能設(shè)計(jì)的市場(chǎng)參與模式獲得了普遍關(guān)注，而將儲(chǔ)能設(shè)備作為輸電資產(chǎn)的實(shí)踐則相對(duì)推進(jìn)緩慢。本文結(jié)合《通知》的相關(guān)內(nèi)容，以美國(guó)市場(chǎng)為例，梳理其電力調(diào)度中心在實(shí)踐中遇到的主要問(wèn)題及對(duì)應(yīng)的解決方案。
市場(chǎng)運(yùn)行架構(gòu)決定了新型儲(chǔ)能融入市場(chǎng)的難易
相較于早已融入電力市場(chǎng)的抽蓄儲(chǔ)能，新型儲(chǔ)能（主要是電化學(xué)儲(chǔ)能）具有很多不同的物理/運(yùn)行特性：如放電時(shí)長(zhǎng)較短，深度充放電影響電池循環(huán)次數(shù)，響應(yīng)時(shí)間極快等等。因此《通知》指出“電力交易機(jī)構(gòu)要完善適應(yīng)儲(chǔ)能參與交易的電力市場(chǎng)交易系統(tǒng)。電力企業(yè)要建立技術(shù)支持平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立儲(chǔ)能電站荷電狀態(tài)全面監(jiān)控和充放電精準(zhǔn)調(diào)控……”
在美國(guó)已經(jīng)相對(duì)完善的電力市場(chǎng)環(huán)境下，新型儲(chǔ)能的獨(dú)特物理/運(yùn)行特性對(duì)已沿用多年的經(jīng)濟(jì)調(diào)度/市場(chǎng)出清軟件提出了更高的要求，其中部分要求甚至已經(jīng)超出了調(diào)度中心的計(jì)算和管理能力。其中一個(gè)重要的難點(diǎn)在于如何管理儲(chǔ)能的充電狀態(tài)，即交易系統(tǒng)是否考慮儲(chǔ)能的充放電對(duì)接下來(lái)幾個(gè)小時(shí)、甚至全天充電狀態(tài)的影響。合理的充電狀態(tài)管理對(duì)于系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全效率、儲(chǔ)能成本回收等諸多方面都有很大影響。
現(xiàn)有的市場(chǎng)運(yùn)行架構(gòu)很大程度上決定了將新型儲(chǔ)能融入各市場(chǎng)的難易程度,各個(gè)電力調(diào)度中心基于現(xiàn)有的調(diào)度軟件限制選取了不同的充電狀態(tài)管理模式。以PJM為代表的ISO（PJM，ISO-NE，MISO，SPP），由于日前/實(shí)時(shí)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度采用單時(shí)段接續(xù)方式運(yùn)行，暫不具備代理新型儲(chǔ)能考慮多時(shí)段充電狀態(tài)的能力。因此，這些調(diào)度中心目前只能選擇為希望通過(guò)報(bào)價(jià)參與市場(chǎng)獲利的儲(chǔ)能設(shè)備提供新增報(bào)價(jià)參數(shù)（如最大能量）來(lái)盡可能保證調(diào)度信號(hào)的可行性，而將充電狀態(tài)管理責(zé)任更多地交給了儲(chǔ)能設(shè)備運(yùn)營(yíng)方；系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、儲(chǔ)能成本回收的能力也因此打了折扣。（注：PJM使用單獨(dú)的抽蓄儲(chǔ)能優(yōu)化模塊與日前市場(chǎng)軟件交互運(yùn)算，為其管控范圍內(nèi)的五家抽蓄電站提供充電狀態(tài)管理服務(wù)。然而這一服務(wù)對(duì)新型儲(chǔ)能的運(yùn)行管理有待檢驗(yàn)，主要困難在于，其僅應(yīng)用于日前市場(chǎng)，為每個(gè)電站單獨(dú)運(yùn)算，僅允許報(bào)技術(shù)參數(shù)，暫不準(zhǔn)許報(bào)價(jià)，同時(shí)因?yàn)槌樾顣r(shí)間表在經(jīng)濟(jì)調(diào)度軟件外部計(jì)算，儲(chǔ)能無(wú)法直接定價(jià)，只能間接影響價(jià)格。）CAISO和NYISO則相對(duì)更具有優(yōu)勢(shì)，其日前/實(shí)時(shí)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度軟件是單次優(yōu)化多時(shí)段耦合，具備同時(shí)考慮多時(shí)段充電狀態(tài)的能力。因此，他們?cè)谠试S儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商自己決定充放電計(jì)劃的同時(shí)，也向它們提供選項(xiàng)代為管理充電狀態(tài)；系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可靠性保障、儲(chǔ)能成本回收的能力相對(duì)較高。CAISO和NYISO雖能將充電狀態(tài)管理納入經(jīng)濟(jì)調(diào)度，但由于以下原因仍不盡人意：由于計(jì)算能力的限制，深度充放電造成的循環(huán)損耗等重要特性依然只能以相對(duì)粗糙的變動(dòng)成本代替。如何將這些運(yùn)行特性充分納入市場(chǎng)交易系統(tǒng)成為了現(xiàn)階段的爭(zhēng)議焦點(diǎn)。
新型儲(chǔ)能的基準(zhǔn)報(bào)價(jià)如何確定
電力調(diào)度中心遇到的第二個(gè)問(wèn)題是如何為儲(chǔ)能設(shè)備計(jì)算基準(zhǔn)報(bào)價(jià)。有市場(chǎng)就會(huì)出現(xiàn)市場(chǎng)力，緩解市場(chǎng)力就需要基準(zhǔn)報(bào)價(jià)。通常，電力調(diào)度中心在判斷某一市場(chǎng)主體擁有市場(chǎng)力之后，可能會(huì)將其報(bào)價(jià)調(diào)整至某一基準(zhǔn)值。這一基準(zhǔn)值的測(cè)算通常取決于該主體的邊際成本。新型儲(chǔ)能設(shè)備邊際成本的主要構(gòu)成是當(dāng)天的充電成本和放電機(jī)會(huì)成本，因此有很大的估算難度。好在各個(gè)調(diào)度中心目前都陸續(xù)完成了為儲(chǔ)能設(shè)備設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)報(bào)價(jià)計(jì)算方案。例如CAISO目前每日利用預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)價(jià)格信號(hào)來(lái)為儲(chǔ)能估算充電成本和放電機(jī)會(huì)成本，并允許儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商提供變動(dòng)成本（包括電池循環(huán)/老化成本）加入基準(zhǔn)值。需要注意的是，這些計(jì)算方案仍在實(shí)踐中被不斷修定，有待時(shí)間的檢驗(yàn)。
新型儲(chǔ)能作為輸電資產(chǎn)的可行性
新型儲(chǔ)能作為電網(wǎng)替代設(shè)備，具有建設(shè)時(shí)間短、配置靈活等重要優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)階段我國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)尚未普及，目前缺乏節(jié)點(diǎn)價(jià)格信號(hào)指引關(guān)鍵部署地點(diǎn)，同時(shí)中長(zhǎng)期分時(shí)交易價(jià)格形成存在技術(shù)難度。這些現(xiàn)實(shí)條件決定了現(xiàn)階段將新型儲(chǔ)能作為輸電資產(chǎn)統(tǒng)一規(guī)劃、管理、調(diào)度和收費(fèi)是一種優(yōu)化儲(chǔ)能設(shè)備部署、保障成本回收的切實(shí)可行途徑?！锻ㄖ分赋觯骸案鞯匾訌?qiáng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的科學(xué)規(guī)劃和有效監(jiān)管，鼓勵(lì)電網(wǎng)側(cè)根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行需要，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)建設(shè)儲(chǔ)能設(shè)施。研究建立電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能電站容量電價(jià)機(jī)制，逐步推動(dòng)電站參與電力市場(chǎng)；探索將電網(wǎng)替代型儲(chǔ)能設(shè)施成本收益納入輸配電價(jià)回收?！?
在美國(guó)，雖然FERC在2017年做出的政策聲明與《通知》異曲同工，但各個(gè)電力調(diào)度中心對(duì)此的響應(yīng)各不相同。其中，MISO是唯一經(jīng)過(guò)了FERC允將“僅作為輸電資產(chǎn)的儲(chǔ)能設(shè)備（Storage as Transmission Only Asset，SATOA）” 正式寫(xiě)入市場(chǎng)規(guī)則的調(diào)度中心。在MISO，儲(chǔ)能設(shè)備可作為一種為系統(tǒng)提供可靠性、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性的資源，與其他備選輸電資產(chǎn)一同被納入年度輸電線路規(guī)劃中，被選擇的儲(chǔ)能設(shè)備可以通過(guò)輸電設(shè)備成本回收機(jī)制獲得穩(wěn)定收益。PJM也以相似的方式推進(jìn)。CAISO則將規(guī)則設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在了如何幫助實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)揮發(fā)電/輸電雙重角色，尤其在如何實(shí)現(xiàn)公平收費(fèi)模式的問(wèn)題上，畢竟就算作為輸電資產(chǎn)進(jìn)行成本回收，儲(chǔ)能仍將參與日常的經(jīng)濟(jì)調(diào)度并享受收入，而這部分收入理應(yīng)交還給消費(fèi)者。是否允許儲(chǔ)能部分出讓作為輸電資產(chǎn)的固定收入，而選取獲得一部分市場(chǎng)收入是一個(gè)難題。然而這一討論因?yàn)镃AISO有更為亟待解決的市場(chǎng)設(shè)計(jì)問(wèn)題（如儲(chǔ)能基準(zhǔn)價(jià)的設(shè)定）而暫停。其余的電力調(diào)度中心要么仍處在討論初期，要么仍未啟動(dòng)議程。
值得關(guān)注的是，雖然總體進(jìn)展緩慢，但在新型儲(chǔ)能作為類發(fā)電設(shè)施參與市場(chǎng)困難、基于市場(chǎng)的成本回收機(jī)制不完善時(shí)，將其作為輸電資產(chǎn)，利用電網(wǎng)企業(yè)強(qiáng)大的規(guī)劃能力優(yōu)化配置，保證成本回收仍是很好的備選方案。但厘清輸電價(jià)格的制定就成為了重中之重。目前，MISO及PJM皆認(rèn)同其現(xiàn)有的輸電成本分配機(jī)制原則基本適用于儲(chǔ)能設(shè)備，即采用一事一議原則，高電壓等級(jí)、高投資規(guī)模的設(shè)備傾向于全系統(tǒng)分配，低電壓或低投資規(guī)模的設(shè)備可按照“誰(shuí)受益/對(duì)該設(shè)備潮流貢獻(xiàn)大，誰(shuí)承擔(dān)”的原則分配。
新型儲(chǔ)能的容量?jī)r(jià)值如何測(cè)算
有價(jià)格帽的電力市場(chǎng)中，通常也建立了容量市場(chǎng)，而容量市場(chǎng)的最大爭(zhēng)議則來(lái)自于對(duì)各種資源的容量?jī)r(jià)值(Capacity Value）的計(jì)算。通常儲(chǔ)能從容量市場(chǎng)最終賺取的單位容量收益將等于容量市場(chǎng)的出清價(jià)格乘以容量?jī)r(jià)值。美國(guó)交易中心過(guò)去對(duì)儲(chǔ)能容量?jī)r(jià)值的計(jì)算一般基于最長(zhǎng)放電時(shí)長(zhǎng)，例如暫時(shí)仍然沿用此方式的MISO和SPP，將最長(zhǎng)放電4小時(shí)的儲(chǔ)能價(jià)值定為1（封頂），則最長(zhǎng)放電1小時(shí)電池的容量?jī)r(jià)值為0.25。
為應(yīng)對(duì)可再生能源和儲(chǔ)能的大量并網(wǎng)，各交易中心對(duì)儲(chǔ)能的容量?jī)r(jià)值計(jì)算方式在不斷改進(jìn)，基本思路大體有兩類，都是基于仿真計(jì)算獲得。一是目前的主流方法，基于有效帶負(fù)荷能力（Effective Load Carrying Capability，ELCC），即在系統(tǒng)可靠性指標(biāo)不變的情況下，增加1MW儲(chǔ)能帶來(lái)的尖峰負(fù)荷增量。ELCC又可大致分為邊際ELCC和平均ELCC，實(shí)際操作中會(huì)更為復(fù)雜。二是與邊際ELCC非常相似的基于邊際可靠性影響（Marginal Reliability Impact，MRI），即對(duì)于給定系統(tǒng)分別計(jì)算并網(wǎng)主體和等量完美容量對(duì)可靠性指標(biāo)的提升，并取其比值。目前，CAISO，PJM，NYISO已經(jīng)采用或已經(jīng)過(guò)FERC批準(zhǔn)使用ELCC或MRI來(lái)計(jì)算儲(chǔ)能的容量?jī)r(jià)值。SPP和ISO-NE則正在研究使用ELCC或者M(jìn)RI。需要注意的是，不同電力市場(chǎng)計(jì)算容量?jī)r(jià)值的過(guò)程有所差別，甚至同樣計(jì)算ELCC或MRI，過(guò)程也會(huì)不同。
總結(jié)
目前，F(xiàn)ERC已經(jīng)基本完成對(duì)各個(gè)下轄電力交易中心儲(chǔ)能參與模式的審批，而各交易中心正陸續(xù)開(kāi)展實(shí)施。據(jù)美國(guó)能源信息署2022年3月公布的最新數(shù)據(jù)（Form EIA860m）顯示，2021年是美國(guó)新型儲(chǔ)能并網(wǎng)的歷史新高，大型新型儲(chǔ)能（主要是放電時(shí)長(zhǎng)為1-4小時(shí)的電化學(xué)儲(chǔ)能）新增3226.4兆瓦，其中六個(gè)電力交易中心貢獻(xiàn)了1949.3兆瓦。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，新型儲(chǔ)能將會(huì)大量并網(wǎng)，以PJM為例，目前超過(guò)2600個(gè)等待并網(wǎng)審核的項(xiàng)目中，超過(guò)900項(xiàng)是獨(dú)立新型儲(chǔ)能或太陽(yáng)能配建儲(chǔ)能（容量占比44%，僅次于獨(dú)立太陽(yáng)能）。雖不能排除聯(lián)邦及州政府政策鼓勵(lì)的作用和新冠疫情的積壓作用，這些數(shù)據(jù)都足以顯示美國(guó)市場(chǎng)對(duì)儲(chǔ)能發(fā)展的樂(lè)觀態(tài)度，F(xiàn)ERC和各個(gè)交易中心的努力卓有成效。
國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局公布的《通知》為我國(guó)新型儲(chǔ)能的高質(zhì)量發(fā)展提供了有力、明確的指導(dǎo)意見(jiàn)，為新型儲(chǔ)能的優(yōu)化配置、科學(xué)調(diào)度以及成本回收提供了有力支持。新型儲(chǔ)能伴隨著新能源的高度滲透而大量并網(wǎng)是世界性趨勢(shì)，電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)相對(duì)完善的美國(guó)也面臨著同樣問(wèn)題。我國(guó)的電力市場(chǎng)改革正如火如荼地開(kāi)展，美國(guó)的市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)雖不能照搬但也有一定的借鑒意義。他山之石，可以攻玉，希望本文能對(duì)我國(guó)的新型儲(chǔ)能發(fā)展及電力市場(chǎng)改革有所幫助。
（本文作者為清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)研究中心特邀嘉賓，美國(guó)普林斯頓大學(xué)安德林格能源與環(huán)境中心 許慶宇博士。）
