中國儲能網訊：英國作為全球最早進行電力體制改革的國家之一，近年來針對新型電池儲能項目推出了DC、DM和DR調頻輔助服務機制，有力促進了電池儲能的發(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制，重點介紹了新增的三個調頻輔助服務機制，并基于電池儲能電站案例，分析了項目參與市場的收益情況，在此基礎上總結了英國經驗對國內電力市場的啟示。
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。在之后的幾十年時間里，先后經歷了多次電力機制調整。2001年實施了新的電力交易制度（NETA），采用了雙邊合同的模式，同時建立了自愿的平衡市場機制，以解決電力實時平衡及市場備用問題。2005年4月以實施英國電力貿易和傳輸協(xié)議（BETTA）為標志，NETA雙邊合同模式推廣至全英國電力系統(tǒng)。為鼓勵發(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比例的可再生能源電量，2014年之后開始實施差價合約，可再生能源配額制度逐漸向差價合約過渡。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格來引導電源投資，避免發(fā)電裝機容量的周期性過度過剩與短缺循環(huán)，以經濟有效的市場方式保證安全穩(wěn)定的電力供應。
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、能源咨詢機構等，也可作為代理機構，參與場外交易。
（2）交易所內交易。電量交易主要是通過APX和N2EX兩個電力市場進行交易，主要提供幾個月至半小時前的電量交易，約占10%的份額。
平衡機制
英國電網的實時平衡，是通過電網調度機構組織實時平衡交易實現(xiàn)的。平衡市場由英國國家電網有限公司負責運營，目的是用市場化手段解決合同電量和實際電力之間偏差電量，保證電力系統(tǒng)的實時平衡。目前平衡機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合約和容量市場交易等。
02.新增快速調頻輔助服務市場
隨著新能源發(fā)電的快速增長，為解決電網電壓、頻率調節(jié)面臨的壓力，英國新出臺了多個調頻服務市場規(guī)則，主要包括DC服務、DM和DR服務。
DC調頻服務
DC調頻服務為Dynamic Containment（動態(tài)遏制），是英國國家電網于2020年10月新出臺的一種快速調頻服務。當電網頻率出現(xiàn)偏離（±0.5Hz）后，電網調度參與該項服務的機組快速響應，從而維持電網頻率。與原有的固定頻率響應服務相比，DC服務技術要求更為嚴格，進一步提升了服務機組頻率響應時間，由10秒內達到滿功率提升至0.5—1秒內實現(xiàn)滿功率。目前英國電力市場上能夠提供DC服務的機組均為電池儲能項目，截至2022年底約有200萬kW（231萬kW·h）的電池儲能項目滿足該要求。
DC調頻服務交易機制：
競拍時間：DC服務市場采用每日競拍機制，所有通過性能測試的機組可在EPEX交易所進行日前報價，即實際服務合同由前一天競拍產生。每次競拍的報價截止時間為D-1日的下午2:30，下午3:00即公布競拍結果。
競拍規(guī)則：競拍最小單位容量為1MW，服務區(qū)塊最小單位為4小時時段，全天24小時分為6個區(qū)塊，競拍價格區(qū)間為0—999英鎊，單位為英鎊/MW/h，每個服務區(qū)塊出清價格取決于邊際機組報價。
結算規(guī)則：電網公司將根據(jù)機組實際響應曲線計算出誤差程度，若誤差度小于3%則支付全部服務費用；誤差度大于7%則不支付服務費用；誤差度在3%—7%區(qū)間，則根據(jù)線性遞減關系支付服務費用。
DM和DR市場
2022年4月，英國國家電網又推出了兩項新的類似DC的輔助服務市場DR服務（Dynamic Regulation）和DM服務（Dynamic Moderation）。DC、DR和DM服務市場同時競拍，同時出清。同一機組無法同時提供這三個服務，但可在不同時段申報不同服務類型。
根據(jù)英國國家電網對頻率控制的規(guī)定，電網頻率偏差±0.2Hz以內屬于可控范圍內，偏差±0.5Hz以內屬于警戒狀態(tài)，超過±0.5Hz為嚴重故障狀態(tài)。目前，根據(jù)電網相關技術要求，DR/DM主要負責0.2Hz以內調頻服務，DC負責是超過0.2Hz以后的調頻服務。DR服務響應時間為10秒，幅度為±0.2Hz。DM服務響應時間為1秒，幅度為±0.2Hz；DC響應時間為1秒，幅度為±0.5Hz。具體調節(jié)措施如下。
DR：0.015Hz內不動作，0.015—0.2Hz按照線性輸出功率，超過0.2Hz滿功率輸出。
圖1. DR調頻服務調節(jié)區(qū)間
DM：0.015Hz內不動作，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。
圖2. DM調頻服務調節(jié)區(qū)間
DC：0.015Hz內不動作，0.015—0.2Hz輸出功率不超過5%，0.2—0.5Hz按照線性輸出功率，超過0.5Hz滿功率輸出。
圖3. DC調頻服務調節(jié)區(qū)間
03.電池儲能電站參與電力市場的方式
在英國電力市場，電池儲能電站可參與容量市場、日前現(xiàn)貨交易、調頻服務等三大市場獲得相應收益。近兩年，英國現(xiàn)貨市場、調頻市場價格處于較高水平，吸引了大量社會資本進入儲能領域。截至2022年底，英國電池儲能項目裝機容量達到200萬kW，預計2023年底將超過抽水蓄能的裝機容量（270萬kW），大幅提升英國電網的穩(wěn)定性和安全性。下面以一個10萬kW·1小時容量的電池儲能電站為例，對其參與市場交易情況進行分析。
參與容量市場
英國容量市場包括T-4和T-1兩種市場。擬新建的機組，優(yōu)先參與到T-4容量市場，即可提前4年鎖定項目投產后連續(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格為15.97英鎊/千瓦，電池儲能電站容量折算率為20.43%，計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)貨價格波動性也不斷增加。日前市場平均電價差維持在50英鎊/兆瓦時左右，平衡市場平均電價差在100英鎊/兆瓦時以上。按照日前價差50英鎊/兆瓦時計算，考慮充放電2個循環(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。
參與調頻輔助服務市場
目前，英國電力市場DC調頻服務的需求量較大，約為80萬千瓦，大幅高于DR和DM調頻服務需求（分別約10萬千瓦），且電池儲能電站是滿足DC調頻服務技術要求的主要電源，因此現(xiàn)階段參與DC調頻服務，能夠獲得較高的輔助服務收益。假設日均出清價格為8—15英鎊/兆瓦/小時，則每天能夠獲得的收益約1.9萬英鎊—3.6萬英鎊，按照每年運行350天計算，年收入約672萬—1260萬英鎊。
由于在同一時段無法同時參與日前現(xiàn)貨交易和調頻輔助服務，考慮現(xiàn)階段DC調頻服務市場需求較高，供應相對偏緊，電池儲能電站可優(yōu)先提供DC調頻服務，日前現(xiàn)貨市場暫不作為主要參與的市場。但未來幾年，隨著電池儲能項目的不斷增加，DC輔助服務市場競爭將不斷加劇，日前現(xiàn)貨市場也將成為項目的重要收入來源。按照目前英國市場交易價格分析，10萬kW·1小時的電池儲能電站年均利潤接近1000萬英鎊，項目的靜態(tài)回收期在3至4年，具有較強的市場競爭力。
04.啟示及借鑒意義
明確電池儲能電站市場主體地位。鼓勵集中式電池儲能電站建設，作為獨立市場運營主體參與電力市場交易，發(fā)揮價格機制作用引導儲能項目建設。
進一步完善市場價格機制。進一步明確電池儲能項目在保障“雙碳”目標實現(xiàn)過程中的戰(zhàn)略地位，鼓勵各地區(qū)出臺具體實施細則，為電池儲能項目提供穩(wěn)定、清晰的市場定價機制。對于現(xiàn)貨市場建設較緩的地區(qū)，可以考慮設置容量市場機制，加大峰谷價差，與獨立電池儲能項目簽訂峰谷時段市場合約等措施，發(fā)揮電池儲能移峰填谷的作用。對于現(xiàn)貨市場推進較快的區(qū)域，建議加快完善輔助服務市場建設，設計合理的交易品種和價格機制，按照調頻質量進一步細分調頻服務產品，如快速頻率響應服務，充分體現(xiàn)電池儲能電站的市場價值。
合理引導獨立儲能站點布局，完善準入標準。根據(jù)電力市場運行情況，結合新能源建設規(guī)劃，綜合考慮優(yōu)化獨立儲能電站接入節(jié)點，合理引導獨立儲能項目建設，與并網點周邊的新能源項目形成配合；設置合理的獨立儲能電站最低容量要求，對不同儲能容量、充放電時長進行分類，規(guī)范儲能電站并網、調節(jié)質量、響應速度等標準要求，更好地發(fā)揮獨立儲能電站在電網中的調節(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、市場參與者中標信息都能通過交易網站、電網平臺獲得。國內市場應加強市場信息公開機制建設。除非保密需要，市場信息應通過網站向全社會公開，暢通信息渠道，方便市場參與者快速了解電力市場信息。市場交易機構定期組織開展專題研討會，邀請獨立儲能項目運營方參與交流，收集其對于市場交易、調用、結算等方面的疑問，整理并定期發(fā)布答案或解決方案，通過經常性的信息交換，不斷打通堵點，用市場的方式促進儲能項目的發(fā)展。
