中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2月17日，國(guó)際特大電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商組織（GO15）召開(kāi)了一場(chǎng)關(guān)于分布式能源聚合商參與電力市場(chǎng)（以美國(guó)PJM市場(chǎng)為例）的研討會(huì)。
2020年9月，美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）批準(zhǔn)了2222號(hào)令，允許分布式能源（DER）聚合商在區(qū)域性批發(fā)電力市場(chǎng)中參與競(jìng)爭(zhēng)。最終規(guī)則規(guī)定，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）和區(qū)域輸電組織（RTO）必須修改其費(fèi)率，從而將DER聚合商確立為市場(chǎng)參與者。
對(duì)于美國(guó)最大的區(qū)域輸電組織PJM來(lái)說(shuō)，該政策的發(fā)布影響廣泛而深刻。PJM服務(wù)著13個(gè)州和華盛頓特區(qū)的6500萬(wàn)人口，截至2021年底，其域內(nèi)總發(fā)電裝機(jī)約185GW，其中分布式能源（DER）裝機(jī)約為13GW。
這不到十分之一的裝機(jī)容量有助于提高電網(wǎng)的靈活性及彈性。而被許可進(jìn)入批發(fā)市場(chǎng)則意味著，分布式能源在有組織的容量、能量和輔助服務(wù)市場(chǎng)中公平競(jìng)爭(zhēng)，以電價(jià)為信號(hào)體現(xiàn)系統(tǒng)的供需關(guān)系，有助于降低消費(fèi)者成本。
前述研討會(huì)上，來(lái)自美國(guó)、中國(guó)、歐洲三地的電力從業(yè)者們最關(guān)注的問(wèn)題莫過(guò)于三點(diǎn)，為何政府及企業(yè)都力推DER聚合商進(jìn)入批發(fā)市場(chǎng)？DER聚合商進(jìn)入批發(fā)市場(chǎng)有哪些難點(diǎn)？PJM如何運(yùn)營(yíng)管理DER聚合商？
打破分布式能源準(zhǔn)入壁壘
從定義看，DER是指小規(guī)模的發(fā)電及儲(chǔ)能技術(shù)（通常從1kW到10000kW），可替代或加強(qiáng)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)。它們存在于電力公用事業(yè)公司的配電系統(tǒng)之中，可以作為配電系統(tǒng)的子系統(tǒng)，也可以在用戶側(cè)，通常包括儲(chǔ)能、可再生發(fā)電、分布式發(fā)電（含燃?xì)猓⑿枨箜憫?yīng)、能效項(xiàng)目、蓄熱、電動(dòng)汽車(chē)及其充電設(shè)備。
DER聚合商則是將各類分布式資源聚合起來(lái)，作為新型市場(chǎng)參與者運(yùn)營(yíng)虛擬電廠，向電網(wǎng)提供服務(wù)。
來(lái)源：PJM官網(wǎng)
在美國(guó)，DER正在深入各類電力用戶，F(xiàn)ERC主席 Neil Chatterjee曾指出， 美國(guó)電網(wǎng)的DER將在未來(lái)四年內(nèi)，由現(xiàn)在的65GW增加至380GW。
相比傳統(tǒng)的集中式發(fā)電，這種小規(guī)模、分布式發(fā)電開(kāi)發(fā)“更加便利”。FERC通過(guò)的2222號(hào)令明確指出，在市場(chǎng)需要的地方以及電價(jià)高、功率缺額大的節(jié)點(diǎn)，建設(shè)分布式能源可能比新建傳統(tǒng)的集中式發(fā)電更有效率，在這些地方發(fā)展新能源是符合市場(chǎng)規(guī)律的，同時(shí)還能緩解電力調(diào)度的阻塞問(wèn)題。
除建設(shè)成本相對(duì)較低，DER也“更加靈活”。Neil Chatterjee表示，由于使用逆變器和軟件控制，DER能夠“具備多種功能”并在“不同的電網(wǎng)需求下發(fā)揮不同作用”。在美國(guó)不同的公用事業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目中，電池、電動(dòng)汽車(chē)充電及其他快速反應(yīng)的資源已被證明，DER具有調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率和提供容量的能力。
隨著DER主體數(shù)量的增加和總?cè)萘康臄U(kuò)大，美國(guó)開(kāi)始嘗試賦予DER聚合商市場(chǎng)主體地位。
實(shí)際上，在2222號(hào)令頒布前，分布式能源就參與了能源批發(fā)市場(chǎng)。但由于其僅能以傳統(tǒng)的需求響應(yīng)形式競(jìng)價(jià)，市場(chǎng)參與主體及規(guī)模非常有限。新的法令則在FERC 841號(hào)令基礎(chǔ)之上，消除了DER和用戶側(cè)儲(chǔ)能參與電力批發(fā)市場(chǎng)的障礙。
重要的是，新規(guī)允許聚合商聚集多種DER以滿足它們可能無(wú)法單獨(dú)達(dá)到最小容量（100kW）和性能的要求，并在技術(shù)上可行的情況下，盡可能地?cái)U(kuò)大資源聚合的地理范圍。也就是說(shuō)，DER通過(guò)范圍更廣地聚合，有機(jī)會(huì)參與能量、容量及輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，通過(guò)投標(biāo)反映市場(chǎng)參與意愿，并按照節(jié)點(diǎn)電價(jià)結(jié)算交易。這有助于DER在各個(gè)細(xì)分市場(chǎng)中完成自身價(jià)值的實(shí)現(xiàn)與成本回收。
各州的監(jiān)管機(jī)構(gòu)也需要重新制定規(guī)則，以避免DER在公用事業(yè)零售市場(chǎng)和批發(fā)市場(chǎng)中同時(shí)獲利，引發(fā)市場(chǎng)價(jià)格扭曲。
對(duì)美國(guó)獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）及區(qū)域輸電組織（RTO）來(lái)說(shuō)，把DER列為市場(chǎng)參與者，將在更大程度上增加市場(chǎng)主體數(shù)量，增強(qiáng)能量、容量和輔助服務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性，實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)更優(yōu)的資源配置。作為運(yùn)營(yíng)管理輸電網(wǎng)的ISO和RTO也將更加了解用戶側(cè)的DER。
挑戰(zhàn)：配網(wǎng)整合與可靠性保障
統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的運(yùn)行流程以及聚合的可靠性是DER聚合大范圍開(kāi)發(fā)利用、進(jìn)入市場(chǎng)的重要前提。為保障DER聚合商進(jìn)入市場(chǎng)后的可靠運(yùn)營(yíng)，能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)制定了相應(yīng)的監(jiān)管準(zhǔn)則。
在美國(guó)，輸電系統(tǒng)和批發(fā)市場(chǎng)由聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)管理，但配電系統(tǒng)和零售市場(chǎng)由州監(jiān)管機(jī)構(gòu)管理，而由于DER通常連接在配電系統(tǒng)，因此DER聚合商進(jìn)入批發(fā)市場(chǎng)意味著，聯(lián)邦監(jiān)管機(jī)構(gòu)和各州的監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要在規(guī)則制定方面密切協(xié)調(diào)。
作為批發(fā)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商的ISO和RTO則需要配合聯(lián)邦和各州層級(jí)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，在運(yùn)行調(diào)度批發(fā)市場(chǎng)的同時(shí)，協(xié)調(diào)配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商及零售市場(chǎng)的管理。
以PJM市場(chǎng)為例，各機(jī)構(gòu)間的協(xié)調(diào)對(duì)該市場(chǎng)來(lái)說(shuō)尤其困難，因?yàn)槠湫枰獏f(xié)調(diào)14個(gè)州的能源管理機(jī)構(gòu)。
據(jù)PJM高級(jí)商務(wù)解決方案經(jīng)理Scott Baker介紹，作為交易—調(diào)度一體化的PJM需要在包括聚合商注冊(cè)登記、配電公用事業(yè)公司協(xié)作、聚合商資源調(diào)整以及配合州監(jiān)管機(jī)構(gòu)等四個(gè)方面進(jìn)行協(xié)調(diào)。
在注冊(cè)準(zhǔn)入層面，由于分布式能源對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行和可靠性有重大影響，因此2222號(hào)令明確規(guī)定，各州監(jiān)管機(jī)構(gòu)和配電公用事業(yè)公司具有審查DER接入（互連）的權(quán)力。
在交易調(diào)度層面，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的角色也極為重要。在聚合商參與批準(zhǔn)市場(chǎng)前，配電公用事業(yè)公司有權(quán)審批聚合資源的可調(diào)度范圍。如不能保證配電系統(tǒng)正常可靠運(yùn)行，配電公用事業(yè)公司可拒絕（或要求聚合商修改）聚合資源的調(diào)度范圍。
例如，在PJM的日前市場(chǎng)，配電公用事業(yè)公司和聚合商需在提交日前報(bào)價(jià)前，協(xié)調(diào)商定聚合商每小時(shí)可向該市場(chǎng)提供的調(diào)度范圍。在實(shí)時(shí)市場(chǎng)，出于可靠性考慮，只要是配電公用事業(yè)公司認(rèn)為的必要操作，聚合商都應(yīng)配合執(zhí)行，配電公用事業(yè)公司將在事后就可靠性問(wèn)題提供解釋。在市場(chǎng)出清時(shí)，由于交易結(jié)算需要配網(wǎng)側(cè)的數(shù)據(jù)傳輸與計(jì)量數(shù)據(jù)，因此PJM也需要與配電公用事業(yè)公司進(jìn)行結(jié)算協(xié)調(diào)。
在調(diào)度過(guò)程中，PJM作為調(diào)度中心根據(jù)機(jī)組報(bào)價(jià)和超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度。如果存在任何安全約束，配電公用事業(yè)公司將匯總這些約束條件，實(shí)時(shí)告知市場(chǎng)主體。Scott Baker表示，PJM希望當(dāng)實(shí)時(shí)市場(chǎng)出現(xiàn)可靠性問(wèn)題時(shí)，配電公用事業(yè)公司可采取如限制DER聚合出力等措施，降低可靠性風(fēng)險(xiǎn)。
“配電公用事業(yè)公司需要直接與聚合商協(xié)調(diào)才能做到這一點(diǎn)。我們也會(huì)要求配電公用事業(yè)公司提供一些解釋，說(shuō)明為什么在實(shí)時(shí)市場(chǎng)減少聚合出力，作為留存參考。因此，對(duì)于聚合商而言，其必須確保按時(shí)將資源集中在一起，否則就可能面臨處罰?！盉aker指出。
分層分類參與PJM批發(fā)市場(chǎng)
從規(guī)模來(lái)看，目前參與PJM批發(fā)市場(chǎng)的DER裝機(jī)容量并不算大。截至目前，在PJM市場(chǎng)13GW的DER裝機(jī)中，有近3GW的裝機(jī)已參與批發(fā)市場(chǎng)，其中包括1GW的用戶側(cè)聚合，以需求響應(yīng)的形式參與批發(fā)市場(chǎng)；以及約2GW的發(fā)電和電網(wǎng)側(cè)（表前）聚合，大部分以分布式廣泛發(fā)電的形式參與批發(fā)市場(chǎng)。
據(jù)Baker介紹，參與PJM批發(fā)市場(chǎng)的單個(gè)DER資源不能超過(guò)5MW，但對(duì)于整體聚合規(guī)模的大小沒(méi)有限制?？紤]到能量市場(chǎng)、容量市場(chǎng)以及輔助服務(wù)市場(chǎng)的特性，三類市場(chǎng)對(duì)聚合資源所調(diào)度的地理范圍和定價(jià)方式進(jìn)行了分級(jí)。
從市場(chǎng)類型來(lái)看，能量市場(chǎng)定價(jià)為節(jié)點(diǎn)級(jí)別，容量市場(chǎng)定價(jià)為區(qū)域級(jí)別，輔助服務(wù)的定價(jià)則比容量市場(chǎng)更廣泛。
在能量市場(chǎng)， 由于PJM 是節(jié)點(diǎn)電力市場(chǎng)，系統(tǒng)電價(jià)是按最低邊際成本出清，為了定價(jià)的透明度和準(zhǔn)確性，并確保市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商可以在節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上控制系統(tǒng)，因此，參與能量市場(chǎng)的每個(gè)聚合資源需要共享一個(gè)主傳輸負(fù)荷總線。截至目前，PJM 域內(nèi)擁有約10000個(gè)負(fù)荷總線。
在容量市場(chǎng)，PJM引入的是交割年前三年“基礎(chǔ)容量拍賣(mài)”（BRA）。比如，2022年的BRA購(gòu)買(mǎi)2025/26年的容量。這種三年遠(yuǎn)期的容量市場(chǎng)屬于區(qū)域性市場(chǎng)。該市場(chǎng)按區(qū)域定價(jià)并在區(qū)域基礎(chǔ)上建模。也就是說(shuō)，參與容量市場(chǎng)的單個(gè)聚合資源還可整合其他聚合資源，形成更大容量的聚合資源參與競(jìng)價(jià)，在單個(gè)區(qū)域中提供容量服務(wù)。因此，PJM容量市場(chǎng)的聚合形式也被稱為“多節(jié)點(diǎn)聚合”。
在輔助服務(wù)市場(chǎng)，DER聚合商通常提供10或30分鐘的調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用等輔助服務(wù)。相比容量市場(chǎng)，輔助服務(wù)市場(chǎng)的調(diào)度和定價(jià)更靈活。雖然PJM允許多節(jié)點(diǎn)聚合，但為確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，PJM依然限定了調(diào)度范圍，要求DER聚合商必須要在同一配電網(wǎng)范圍內(nèi)，才可進(jìn)行更廣泛的聚合。
“坦率地說(shuō)，2222號(hào)令為DER資源參與市場(chǎng)奠定了基礎(chǔ)。我們看到一些市場(chǎng)指標(biāo)表明，未來(lái)DER的增長(zhǎng)很可能會(huì)是爆發(fā)性的，特別是電動(dòng)汽車(chē)正在迅速增長(zhǎng)。目前，PJM市場(chǎng)DER聚合的電價(jià)政策已更多地考慮了市場(chǎng)本身的情況，但交易規(guī)則仍有待進(jìn)一步完善，交易規(guī)模也有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)?！?Baker表示。
注：國(guó)際特大電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商組織（GO15）成立于2009年，目前有17家成員單位，旨在為世界各國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)提供一個(gè)管理和技術(shù)交流平臺(tái)，致力于推動(dòng)成員間先進(jìn)管理和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的共享，共同商討應(yīng)對(duì)能源發(fā)展問(wèn)題的解決方案，是全球電力企業(yè)合作關(guān)系最緊密的電網(wǎng)組織之一。南方電網(wǎng)是GO15的成員單位之一。
