中國儲能網(wǎng)訊：新型儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐，也是催生國內(nèi)能源新業(yè)態(tài)、搶占國際戰(zhàn)略新高地的重要領(lǐng)域?！笆濉币詠?，我國新型儲能行業(yè)整體處于由研發(fā)示范向商業(yè)化初期發(fā)展的過渡階段，在技術(shù)裝備研發(fā)、示范項(xiàng)目建設(shè)、商業(yè)模式探索、政策體系構(gòu)建等方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，市場應(yīng)用規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大，對能源轉(zhuǎn)型的支撐作用初步顯現(xiàn)。
新型儲能技術(shù)按照應(yīng)用場景可分為表前儲能和表后儲能。以常規(guī)含義理解，表前儲能是指與電網(wǎng)直接相連、有獨(dú)立的功率和電量計(jì)量表的儲能，反之，則為表后儲能，例如用戶側(cè)儲能和新能源場站內(nèi)儲能。從商業(yè)模式來看，表前儲能應(yīng)具有獨(dú)立市場主體身份，可獨(dú)立參與市場報(bào)量報(bào)價(jià)、直接接受調(diào)度、獨(dú)立結(jié)算，也可稱為獨(dú)立儲能。
隨著我國“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，疊加各地“強(qiáng)配”儲能的要求，表前儲能拉開了大規(guī)模開工建設(shè)的帷幕。這些儲能系統(tǒng)普遍規(guī)模大，屬于百兆瓦“共享型”或“獨(dú)立型”的新型儲能電站。因此，表前儲能也被稱為大型儲能，業(yè)內(nèi)簡稱為“大儲”。如何解決“大儲”的收入是各地規(guī)制機(jī)構(gòu)面臨的共性問題，包括按照裝機(jī)補(bǔ)貼、保證充放電小時數(shù)、規(guī)定充放電價(jià)差、設(shè)計(jì)特殊的中長期交易模式等各類定制化政策層出不窮，特別是誰來支付“大儲”的收入更是令人頭疼的問題。實(shí)際上，以電力現(xiàn)貨市場為核心的電力市場體系才是解決大型表前儲能收入模式的終極解決方案，也是“大儲”實(shí)現(xiàn)商業(yè)化可持續(xù)發(fā)展必要的市場環(huán)境。
“大儲”在電力現(xiàn)貨市場中的
運(yùn)營模式
對于表前“大儲”而言，當(dāng)沒有現(xiàn)貨市場時，往往由當(dāng)?shù)仉娏χ鞴軝C(jī)構(gòu)給定充放電價(jià)格、次數(shù)、經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)?。這些定制化政策存在較大隱患，一是政策不穩(wěn)定，任何管制電價(jià)都存在調(diào)整的風(fēng)險(xiǎn)，特別是將成本作為定價(jià)基礎(chǔ)的價(jià)格制定背景下，當(dāng)成本下降時，價(jià)格必然會受之影響；二是政策不到位，儲能補(bǔ)貼的付費(fèi)主體不明，當(dāng)強(qiáng)制要求某類主體承擔(dān)補(bǔ)貼費(fèi)用時，在沒有明確經(jīng)濟(jì)責(zé)任的情況下，必然會產(chǎn)生糾紛，另外，儲能是否被調(diào)用是由當(dāng)時電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求決定的；三是存在惡性競爭，固定補(bǔ)貼或以示范方式確定個別項(xiàng)目享受政策，很可能出現(xiàn)劣幣驅(qū)逐良幣的狀況。
電力現(xiàn)貨市場及其價(jià)格機(jī)制給予了“大儲”生存“土壤”。電力現(xiàn)貨市場逐步走向成熟，最關(guān)鍵的要素是價(jià)格，即電力現(xiàn)貨市場能夠形成反映具有時間和地點(diǎn)屬性的供需價(jià)格信號。國內(nèi)電力現(xiàn)貨價(jià)格形成機(jī)制普遍采用節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)模式，即在輸電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)形成全日96時段的價(jià)格。與計(jì)劃體制下的以成本為基準(zhǔn)的定價(jià)方式不同，電力現(xiàn)貨市場的價(jià)格反映了電力系統(tǒng)的實(shí)時供需，即在每個市場出清時段，根據(jù)發(fā)電側(cè)電源的申報(bào)價(jià)格和電源運(yùn)行參數(shù)、負(fù)荷側(cè)的量價(jià)、輸電網(wǎng)安全約束等因素，由考慮安全約束的機(jī)組組合和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的標(biāo)準(zhǔn)算法來優(yōu)化發(fā)電方式，由此形成市場的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)。
現(xiàn)貨市場價(jià)格由供需決定。在供應(yīng)方面，視不同省份的電源結(jié)構(gòu)，包括煤電、燃?xì)狻L(fēng)電、光伏、抽水蓄能、外來電等各類電源的發(fā)電和成本特性決定；在需求方面，不同時段、不同位置的電力負(fù)荷影響需求?，F(xiàn)貨市場價(jià)格不僅每時段（15分鐘間隔）在變化，工作日、節(jié)假日、不同季節(jié)、不同年份的價(jià)格水平也在變化，如山東在供熱期的日內(nèi)現(xiàn)貨價(jià)差要比夏季價(jià)差高1倍以上。在新能源裝機(jī)快速發(fā)展、煤電裝機(jī)謹(jǐn)慎增長、煤價(jià)氣價(jià)一次能源價(jià)格長期看漲的宏觀背景下，當(dāng)前的“鴨子曲線”可能會演變成“鴕鳥曲線”，未來的現(xiàn)貨價(jià)格水平和特征都必然與現(xiàn)在有較大差異。
山東是首批電力現(xiàn)貨試點(diǎn)省份之一，在國內(nèi)開創(chuàng)了“大儲”作為獨(dú)立市場主體參與電力現(xiàn)貨市場的先河?！按髢Α痹诂F(xiàn)貨市場中的主要商業(yè)模式是價(jià)差套利，即現(xiàn)貨價(jià)格低時充電，現(xiàn)貨價(jià)格高時放電，通過發(fā)電收入和充電成本之差的利潤實(shí)現(xiàn)凈效益。山東也是國內(nèi)現(xiàn)貨市場中價(jià)差較高的省份之一，2021年供熱期，日內(nèi)最高價(jià)差均值超過600元/兆瓦時，包括山西、蒙西等其他現(xiàn)貨試點(diǎn)省份也逐步引入“大儲”參與電力現(xiàn)貨市場交易。
目前“大儲”參與市場的典型流程如下：在日前（D-1日），“大儲”預(yù)測運(yùn)行日（D日）所在節(jié)點(diǎn)的全日96時段節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)，根據(jù)其功率、電量和效率，優(yōu)化運(yùn)行日的時序充放電計(jì)劃，提交給市場運(yùn)營機(jī)構(gòu)，當(dāng)通過安全校核后，“大儲”在運(yùn)行日（D日）就按照其日前提交的充放電計(jì)劃運(yùn)行。在D+3日，根據(jù)分時段的充放電功率和相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)進(jìn)行結(jié)算。
在電力現(xiàn)貨市場價(jià)格機(jī)制的引導(dǎo)下，商業(yè)化“大儲”經(jīng)濟(jì)目標(biāo)與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場優(yōu)化的目標(biāo)一致。一方面，儲能必然選擇現(xiàn)貨價(jià)格最低的時段進(jìn)行充電，最小化充電的購電成本，對市場而言，價(jià)格低的時段，必然是電力供應(yīng)相對充足而需求相對不足的時段，通常也伴隨著新能源大發(fā)甚至棄電的情況，例如山東在中午12點(diǎn)左右經(jīng)常性出現(xiàn)價(jià)格低點(diǎn)，甚至負(fù)價(jià)格，該時段是光伏發(fā)電較高時段，低價(jià)時段引導(dǎo)儲能充電，充電即為市場中的負(fù)荷需求，負(fù)荷的需求增多有利于新能源的消納。另一方面，儲能必然選擇現(xiàn)貨價(jià)格最高的時段進(jìn)行放電，最大化放電的發(fā)電收入，對市場來講，價(jià)格高的時段，必然是供需緊張的時段甚至缺電，例如山東在傍晚18點(diǎn)左右經(jīng)常性地出現(xiàn)日內(nèi)價(jià)格高點(diǎn)，這個時段正是光伏發(fā)電幾乎為0，負(fù)荷需求出現(xiàn)高點(diǎn)，由高價(jià)的煤電機(jī)組作為邊際確定市場價(jià)格。儲能在該時段放電，形成了一種低成本的發(fā)電資源，有利于保障電力供應(yīng)。
電力市場體系包含電能市場、輔助服務(wù)市場和容量成本回收機(jī)制。在現(xiàn)貨市場中的“大儲”，由于其獨(dú)立市場主體身份，不僅能夠在電能市場中套利，還能夠獲得輔助服務(wù)和容量收入。由于其快速、精準(zhǔn)的功率控制能力，儲能是優(yōu)質(zhì)的輔助服務(wù)資源，其調(diào)頻、備用能力都優(yōu)于常規(guī)發(fā)電機(jī)組。如果典型的2小時鋰電儲能在日內(nèi)一充一放參與4小時的電能量市場，則全天約有20小時處于閑置狀態(tài)，那么在分時段出清的調(diào)頻市場中，可以利用閑置時段中標(biāo)調(diào)頻服務(wù)獲得調(diào)頻收入。在價(jià)格高、負(fù)荷需求高的時段，儲能處于放電狀態(tài)，具備一定的頂峰功能，可以獲得容量補(bǔ)償，但考慮到放電電量的限制，可補(bǔ)償容量會受到影響。
表前“大儲”的發(fā)展建議
從上述分析可知，電力現(xiàn)貨市場是“大儲”規(guī)模化發(fā)展的必備外部環(huán)境，主要體現(xiàn)在：
一是儲能的收益完全由其所處的市場決定而非管制電價(jià)政策。在電力現(xiàn)貨市場建設(shè)之前，儲能的收入和成本掛鉤，管制型電價(jià)下收益率普遍較低。在現(xiàn)貨市場中，價(jià)格作為其核心要素由市場競爭形成，由機(jī)組組合、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)的明確算法計(jì)算。當(dāng)充放電價(jià)格不再被管制型電價(jià)的成本“錨定”，即儲能的收入和成本“脫鉤”。如果儲能的造價(jià)持續(xù)降低，在現(xiàn)貨套利收入水平不變的情況下，對于適時進(jìn)入市場的儲能投資商來講，儲能在現(xiàn)貨市場中有機(jī)會獲得較高的收益率，甚至短期暴利的可能。但市場規(guī)制機(jī)構(gòu)也不必為個別投資商的暴利擔(dān)憂，因?yàn)樵陂_放的市場環(huán)境下，暴利不會持久，必然會有更多進(jìn)入者參與競爭，最終形成所有參與主體在可接受的合理利潤率的狀態(tài)下的競爭態(tài)勢。
二是儲能發(fā)揮能力的空間更大?！氨砗蟆毙偷膬δ芤欢ㄊ苤朴诎l(fā)電側(cè)或者用戶側(cè)的運(yùn)營模式，無法充分發(fā)揮儲能的技術(shù)功能，經(jīng)濟(jì)價(jià)值無法實(shí)現(xiàn)最大化。儲能不再藏在“表后”而是走到“臺前”，在現(xiàn)貨市場中的“大儲”有獨(dú)立的主體身份，即獨(dú)立投標(biāo)、接受直接調(diào)度、獨(dú)立結(jié)算，可以在電能市場、輔助服務(wù)市場中自主選擇綜合效益最高的交易模式，在具備優(yōu)化交易能力的情況下，能夠充分發(fā)揮儲能的技術(shù)優(yōu)勢以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。
三是儲能參與現(xiàn)貨能夠?qū)崿F(xiàn)多贏。一是儲能贏，在高價(jià)差的電力現(xiàn)貨市場中，通過獲得多種收益，實(shí)現(xiàn)高收益率；二是系統(tǒng)贏，價(jià)格信號引導(dǎo)儲能的充放電行為，直接有利于新能源消納和電力保供，儲能參與調(diào)頻和備用能夠提升系統(tǒng)運(yùn)行安全性；三是政府贏，政府不用再設(shè)置管制型電價(jià)或示范項(xiàng)目政策，而是以“無形之手”發(fā)力于電力市場的建設(shè)。
四是自發(fā)形成規(guī)?；纳虡I(yè)化“大儲”。在現(xiàn)貨市場價(jià)格的驅(qū)動下，儲能投資主體會自發(fā)評估“大儲”的投資收益率，選擇有利于儲能收益的價(jià)差高的省級現(xiàn)貨市場，投資主體主動進(jìn)行投資，如果價(jià)格信號體現(xiàn)出不需要儲能資源，投資行為自然會有減少。自主投資行為一方面有利于保證儲能投資商的收益，另一方面避免由于政府盲目強(qiáng)制配套要求，最終導(dǎo)致用戶的經(jīng)濟(jì)效益損失。
當(dāng)然對于“大儲”投資商來講，現(xiàn)貨有風(fēng)險(xiǎn)、入市需謹(jǐn)慎。無論是存量“大儲”還是未來新建“大儲”，現(xiàn)貨市場價(jià)格或價(jià)差是“大儲”盈利的關(guān)鍵點(diǎn)。對于存量“大儲”，需要在日前預(yù)測運(yùn)行日的現(xiàn)貨市場價(jià)格，能夠低買高賣的最關(guān)鍵基礎(chǔ)就是準(zhǔn)確預(yù)測次日的市場價(jià)格。對于未來新建的“大儲”，投資商需要認(rèn)真預(yù)測未來十年的現(xiàn)貨市場價(jià)格。未來的現(xiàn)貨市場價(jià)格和當(dāng)前相比可能呈現(xiàn)很大差異，用歷史價(jià)格評估未來儲能收益存在較大的風(fēng)險(xiǎn)或者錯失機(jī)會。在評估未來“大儲”經(jīng)濟(jì)性時，還需要考慮“大儲”間的競爭影響。當(dāng)大量的“大儲”以最大收益為目標(biāo)在現(xiàn)貨低價(jià)時段充電和高價(jià)時段放電，對市場來講，等同于有大量的增量負(fù)荷在低價(jià)時段用電和大量的增量電源在高價(jià)時段發(fā)電，對價(jià)格的影響將是低價(jià)升高和高價(jià)降低，進(jìn)而市場價(jià)差也會降低，導(dǎo)致市場中所有“大儲”的電量套利的盈利性都將下降。
在市場價(jià)格機(jī)制缺乏的情況下，儲能只能藏身于發(fā)用主體的內(nèi)部，當(dāng)做輔助技術(shù)手段，為單一主體服務(wù)。電力現(xiàn)貨市場的建設(shè)為真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化儲能的規(guī)?；l(fā)展提供了市場環(huán)境。對于市場建設(shè)者，應(yīng)加快推動電力現(xiàn)貨市場的發(fā)展和普及，形成反映電力供需的真實(shí)價(jià)格信號，助力“雙碳”目標(biāo)發(fā)展。對于儲能投資商，應(yīng)認(rèn)真研究市場，量化分析市場價(jià)格，規(guī)避價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，提升儲能收入。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2023年12期，作者系天津華大億電科技有限公司首席技術(shù)官
