中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
張建府 陸澤宇
中國華能集團(tuán)香港有限公司
英國作為全球最早進(jìn)行電力體制改革的國家之一，近年來針對(duì)新型電池儲(chǔ)能項(xiàng)目推出了DC、DM和DR調(diào)頻輔助服務(wù)機(jī)制，有力促進(jìn)了電池儲(chǔ)能的發(fā)展，支持新能源消納，可再生能源發(fā)電占比由2010年的6.9%提升至2020年的47%。本文梳理了英國電力市場交易機(jī)制，重點(diǎn)介紹了新增的三個(gè)調(diào)頻輔助服務(wù)機(jī)制，并基于電池儲(chǔ)能電站案例，分析了項(xiàng)目參與市場的收益情況，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了英國經(jīng)驗(yàn)對(duì)國內(nèi)電力市場的啟示。
01、英國電力市場概況
英國于1990年建立了電力池交易模式的批發(fā)市場，成為國際電力市場化改革的先行者。在之后的幾十年時(shí)間里，先后經(jīng)歷了多次電力機(jī)制調(diào)整。2001年實(shí)施了新的電力交易制度（NETA），采用了雙邊合同的模式，同時(shí)建立了自愿的平衡市場機(jī)制，以解決電力實(shí)時(shí)平衡及市場備用問題。2005年4月以實(shí)施英國電力貿(mào)易和傳輸協(xié)議（BETTA）為標(biāo)志，NETA雙邊合同模式推廣至全英國電力系統(tǒng)。為鼓勵(lì)發(fā)展可再生能源，英國政府于2002年引入了可再生能源配額制度，要求零售商按售電總量購買相應(yīng)比例的可再生能源電量，2014年之后開始實(shí)施差價(jià)合約，可再生能源配額制度逐漸向差價(jià)合約過渡。此外，英國政府于2014年引入了容量市場，通過市場競拍方式確定容量價(jià)格來引導(dǎo)電源投資，避免發(fā)電裝機(jī)容量的周期性過度過剩與短缺循環(huán)，以經(jīng)濟(jì)有效的市場方式保證安全穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
能量市場
英國電力交易為分散式交易模式，發(fā)用電雙方可通過雙邊合同、電力交易所實(shí)現(xiàn)中長期和日前電力交易，此類交易電量約占到全部用電量的95%。按照市場組織形式可分為場外交易（OTC）和交易所內(nèi)交易。
（1）場外交易。由交易雙方通過自由談判簽訂雙邊合同，約90%的電量交易由場外交易形式完成。電力中間商，如投資銀行、能源咨詢機(jī)構(gòu)等，也可作為代理機(jī)構(gòu)，參與場外交易。
（2）交易所內(nèi)交易。電量交易主要是通過APX和N2EX兩個(gè)電力市場進(jìn)行交易，主要提供幾個(gè)月至半小時(shí)前的電量交易，約占10%的份額。
平衡機(jī)制
英國電網(wǎng)的實(shí)時(shí)平衡，是通過電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)組織實(shí)時(shí)平衡交易實(shí)現(xiàn)的。平衡市場由英國國家電網(wǎng)有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)營，目的是用市場化手段解決合同電量和實(shí)際電力之間偏差電量，保證電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)平衡。目前平衡機(jī)制交易的電量占全部用電量的2%—5%。
除上述交易類型外，英國電力市場還包括面向新能源的差價(jià)合約和容量市場交易等。
02、新增快速調(diào)頻輔助服務(wù)市場
隨著新能源發(fā)電的快速增長，為解決電網(wǎng)電壓、頻率調(diào)節(jié)面臨的壓力，英國新出臺(tái)了多個(gè)調(diào)頻服務(wù)市場規(guī)則，主要包括DC服務(wù)、DM和DR服務(wù)。
DC調(diào)頻服務(wù)
DC調(diào)頻服務(wù)為Dynamic Containment（動(dòng)態(tài)遏制），是英國國家電網(wǎng)于2020年10月新出臺(tái)的一種快速調(diào)頻服務(wù)。當(dāng)電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏離（±0.5Hz）后，電網(wǎng)調(diào)度參與該項(xiàng)服務(wù)的機(jī)組快速響應(yīng)，從而維持電網(wǎng)頻率。與原有的固定頻率響應(yīng)服務(wù)相比，DC服務(wù)技術(shù)要求更為嚴(yán)格，進(jìn)一步提升了服務(wù)機(jī)組頻率響應(yīng)時(shí)間，由10秒內(nèi)達(dá)到滿功率提升至0.5—1秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)滿功率。目前英國電力市場上能夠提供DC服務(wù)的機(jī)組均為電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，截至2022年底約有200萬kW（231萬kW·h）的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目滿足該要求。
DC調(diào)頻服務(wù)交易機(jī)制：
競拍時(shí)間：DC服務(wù)市場采用每日競拍機(jī)制，所有通過性能測試的機(jī)組可在EPEX交易所進(jìn)行日前報(bào)價(jià)，即實(shí)際服務(wù)合同由前一天競拍產(chǎn)生。每次競拍的報(bào)價(jià)截止時(shí)間為D-1日的下午2:30，下午3:00即公布競拍結(jié)果。
競拍規(guī)則：競拍最小單位容量為1MW，服務(wù)區(qū)塊最小單位為4小時(shí)時(shí)段，全天24小時(shí)分為6個(gè)區(qū)塊，競拍價(jià)格區(qū)間為0—999英鎊，單位為英鎊/MW/h，每個(gè)服務(wù)區(qū)塊出清價(jià)格取決于邊際機(jī)組報(bào)價(jià)。
結(jié)算規(guī)則：電網(wǎng)公司將根據(jù)機(jī)組實(shí)際響應(yīng)曲線計(jì)算出誤差程度，若誤差度小于3%則支付全部服務(wù)費(fèi)用；誤差度大于7%則不支付服務(wù)費(fèi)用；誤差度在3%—7%區(qū)間，則根據(jù)線性遞減關(guān)系支付服務(wù)費(fèi)用。
DM和DR市場
2022年4月，英國國家電網(wǎng)又推出了兩項(xiàng)新的類似DC的輔助服務(wù)市場DR服務(wù)（Dynamic Regulation）和DM服務(wù)（Dynamic Moderation）。DC、DR和DM服務(wù)市場同時(shí)競拍，同時(shí)出清。同一機(jī)組無法同時(shí)提供這三個(gè)服務(wù)，但可在不同時(shí)段申報(bào)不同服務(wù)類型。
根據(jù)英國國家電網(wǎng)對(duì)頻率控制的規(guī)定，電網(wǎng)頻率偏差±0.2Hz以內(nèi)屬于可控范圍內(nèi)，偏差±0.5Hz以內(nèi)屬于警戒狀態(tài)，超過±0.5Hz為嚴(yán)重故障狀態(tài)。目前，根據(jù)電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)要求，DR/DM主要負(fù)責(zé)0.2Hz以內(nèi)調(diào)頻服務(wù)，DC負(fù)責(zé)是超過0.2Hz以后的調(diào)頻服務(wù)。DR服務(wù)響應(yīng)時(shí)間為10秒，幅度為±0.2Hz。DM服務(wù)響應(yīng)時(shí)間為1秒，幅度為±0.2Hz；DC響應(yīng)時(shí)間為1秒，幅度為±0.5Hz。具體調(diào)節(jié)措施如下。
DR：0.015Hz內(nèi)不動(dòng)作，0.015—0.2Hz按照線性輸出功率，超過0.2Hz滿功率輸出。
DM：0.015Hz內(nèi)不動(dòng)作，0.015—0.1Hz輸出功率不超過5%，0.1—0.2Hz按照線性輸出功率，超過0.2Hz滿功率輸出。
03、電池儲(chǔ)能電站參與電力市場的方式
在英國電力市場，電池儲(chǔ)能電站可參與容量市場、日前現(xiàn)貨交易、調(diào)頻服務(wù)等三大市場獲得相應(yīng)收益。近兩年，英國現(xiàn)貨市場、調(diào)頻市場價(jià)格處于較高水平，吸引了大量社會(huì)資本進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域。截至2022年底，英國電池儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)容量達(dá)到200萬kW，預(yù)計(jì)2023年底將超過抽水蓄能的裝機(jī)容量（270萬kW），大幅提升英國電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。下面以一個(gè)10萬kW·1小時(shí)容量的電池儲(chǔ)能電站為例，對(duì)其參與市場交易情況進(jìn)行分析。
參與容量市場
英國容量市場包括T-4和T-1兩種市場。擬新建的機(jī)組，優(yōu)先參與到T-4容量市場，即可提前4年鎖定項(xiàng)目投產(chǎn)后連續(xù)15年的固定容量收入，15年到期之后，電站可以再逐年參與T-1容量市場競拍，每次競拍獲得下一年的固定容量市場收入。2020年3月，T-4固定容量市場出清價(jià)格為15.97英鎊/千瓦，電池儲(chǔ)能電站容量折算率為20.43%，計(jì)算可得每年固定容量收入33萬英鎊。
參與日前現(xiàn)貨交易
隨著可再生能源發(fā)電比例不斷上升，英國電力現(xiàn)貨價(jià)格波動(dòng)性也不斷增加。日前市場平均電價(jià)差維持在50英鎊/兆瓦時(shí)左右，平衡市場平均電價(jià)差在100英鎊/兆瓦時(shí)以上。按照日前價(jià)差50英鎊/兆瓦時(shí)計(jì)算，考慮充放電2個(gè)循環(huán)，則每天可獲得收入約1萬英鎊，年均可獲得收入約350萬英鎊。
參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場
目前，英國電力市場DC調(diào)頻服務(wù)的需求量較大，約為80萬千瓦，大幅高于DR和DM調(diào)頻服務(wù)需求（分別約10萬千瓦），且電池儲(chǔ)能電站是滿足DC調(diào)頻服務(wù)技術(shù)要求的主要電源，因此現(xiàn)階段參與DC調(diào)頻服務(wù)，能夠獲得較高的輔助服務(wù)收益。假設(shè)日均出清價(jià)格為8—15英鎊/兆瓦/小時(shí)，則每天能夠獲得的收益約1.9萬英鎊—3.6萬英鎊，按照每年運(yùn)行350天計(jì)算，年收入約672萬—1260萬英鎊。
由于在同一時(shí)段無法同時(shí)參與日前現(xiàn)貨交易和調(diào)頻輔助服務(wù)，考慮現(xiàn)階段DC調(diào)頻服務(wù)市場需求較高，供應(yīng)相對(duì)偏緊，電池儲(chǔ)能電站可優(yōu)先提供DC調(diào)頻服務(wù)，日前現(xiàn)貨市場暫不作為主要參與的市場。但未來幾年，隨著電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的不斷增加，DC輔助服務(wù)市場競爭將不斷加劇，日前現(xiàn)貨市場也將成為項(xiàng)目的重要收入來源。按照目前英國市場交易價(jià)格分析，10萬kW·1小時(shí)的電池儲(chǔ)能電站年均利潤接近1000萬英鎊，項(xiàng)目的靜態(tài)回收期在3至4年，具有較強(qiáng)的市場競爭力。
04、啟示及借鑒意義
明確電池儲(chǔ)能電站市場主體地位。鼓勵(lì)集中式電池儲(chǔ)能電站建設(shè)，作為獨(dú)立市場運(yùn)營主體參與電力市場交易，發(fā)揮價(jià)格機(jī)制作用引導(dǎo)儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)。
進(jìn)一步完善市場價(jià)格機(jī)制。進(jìn)一步明確電池儲(chǔ)能項(xiàng)目在保障“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程中的戰(zhàn)略地位，鼓勵(lì)各地區(qū)出臺(tái)具體實(shí)施細(xì)則，為電池儲(chǔ)能項(xiàng)目提供穩(wěn)定、清晰的市場定價(jià)機(jī)制。對(duì)于現(xiàn)貨市場建設(shè)較緩的地區(qū)，可以考慮設(shè)置容量市場機(jī)制，加大峰谷價(jià)差，與獨(dú)立電池儲(chǔ)能項(xiàng)目簽訂峰谷時(shí)段市場合約等措施，發(fā)揮電池儲(chǔ)能移峰填谷的作用。對(duì)于現(xiàn)貨市場推進(jìn)較快的區(qū)域，建議加快完善輔助服務(wù)市場建設(shè)，設(shè)計(jì)合理的交易品種和價(jià)格機(jī)制，按照調(diào)頻質(zhì)量進(jìn)一步細(xì)分調(diào)頻服務(wù)產(chǎn)品，如快速頻率響應(yīng)服務(wù)，充分體現(xiàn)電池儲(chǔ)能電站的市場價(jià)值。
合理引導(dǎo)獨(dú)立儲(chǔ)能站點(diǎn)布局，完善準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)電力市場運(yùn)行情況，結(jié)合新能源建設(shè)規(guī)劃，綜合考慮優(yōu)化獨(dú)立儲(chǔ)能電站接入節(jié)點(diǎn)，合理引導(dǎo)獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)，與并網(wǎng)點(diǎn)周邊的新能源項(xiàng)目形成配合；設(shè)置合理的獨(dú)立儲(chǔ)能電站最低容量要求，對(duì)不同儲(chǔ)能容量、充放電時(shí)長進(jìn)行分類，規(guī)范儲(chǔ)能電站并網(wǎng)、調(diào)節(jié)質(zhì)量、響應(yīng)速度等標(biāo)準(zhǔn)要求，更好地發(fā)揮獨(dú)立儲(chǔ)能電站在電網(wǎng)中的調(diào)節(jié)作用。
提高市場信息透明度。英國電力市場信息透明度高，各種交易品種、交易規(guī)則、市場參與者中標(biāo)信息都能通過交易網(wǎng)站、電網(wǎng)平臺(tái)獲得。國內(nèi)市場應(yīng)加強(qiáng)市場信息公開機(jī)制建設(shè)。除非保密需要，市場信息應(yīng)通過網(wǎng)站向全社會(huì)公開，暢通信息渠道，方便市場參與者快速了解電力市場信息。市場交易機(jī)構(gòu)定期組織開展專題研討會(huì)，邀請(qǐng)獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目運(yùn)營方參與交流，收集其對(duì)于市場交易、調(diào)用、結(jié)算等方面的疑問，整理并定期發(fā)布答案或解決方案，通過經(jīng)常性的信息交換，不斷打通堵點(diǎn)，用市場的方式促進(jìn)儲(chǔ)能項(xiàng)目的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] 張建府, 國外典型電力批發(fā)市場模式比較及啟示[J].中外能源, 2016(04)
[2] 國家電力調(diào)度控制中心, 電力現(xiàn)貨市場實(shí)務(wù)[M]. 北京：中國電力出版社，2023
[3] 葉文圣, 荊朝霞, 禤宗衡. 英國頻率響應(yīng)服務(wù)市場及對(duì)中國調(diào)頻市場建設(shè)的啟示[J]. 中國電力, 2023, 56(1): 77-86
[4] 范馥麟,李軍徽等，儲(chǔ)能友好型頻率響應(yīng)服務(wù)市場：英國視角[J], 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2022(04): 1278-1288
