中國儲能網(wǎng)訊：當前，我國電力市場建設(shè)正在加速推進。電力輔助服務(wù)市場作為電力市場體系的重要組成部分，在保障電網(wǎng)安全可靠、促進清潔能源消納、提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟與公平性方面發(fā)揮著重要作用。隨著我國電力市場化交易規(guī)模不斷擴大，電力現(xiàn)貨市場試點建設(shè)逐步推開，清潔能源發(fā)展迅猛，需要適應(yīng)電力現(xiàn)貨市場建設(shè)進展對電力輔助服務(wù)市場進行配套設(shè)計。歐洲、美國等的電力輔助服務(wù)市場建設(shè)起步相對較早，已經(jīng)形成了較為成熟的經(jīng)驗，對我國電力輔助服務(wù)市場建設(shè)具有一定啟示意義。
電力輔助服務(wù)的概念和特點
電力輔助服務(wù)指為維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行、保證電能質(zhì)量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用以外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶等提供的服務(wù)。常見電力輔助服務(wù)品種包括調(diào)頻、調(diào)峰、備用、調(diào)壓、黑啟動等。其中，調(diào)峰是我國特有的電力輔助服務(wù)品種，其本質(zhì)是通過短時電力調(diào)節(jié)使發(fā)電出力匹配負荷的變化，實現(xiàn)電力電量的平衡。國外電力輔助服務(wù)市場中并沒有這個品種，一般通過現(xiàn)貨市場中的實時市場或平衡機制實現(xiàn)。
電力輔助服務(wù)產(chǎn)品與電力系統(tǒng)運行緊密相關(guān)，與一般的電能量商品相比，具有一定特殊性，要求對輔助服務(wù)的價格和交易機制進行科學(xué)合理的設(shè)計。
第一，電力輔助服務(wù)屬于“公共產(chǎn)品”。電力輔助服務(wù)應(yīng)用于整個電力系統(tǒng)，為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電發(fā)揮著重要作用，所有接入主體均是“受益者”。因此，輔助服務(wù)具有一定公共產(chǎn)品屬性。公共產(chǎn)品的成本可以通過“受益者”或“肇事者”兩方面回收。輔助服務(wù)成本可以由終端用戶分攤，或是由造成系統(tǒng)偏差的主體承擔。
第二，電力輔助服務(wù)成本構(gòu)成復(fù)雜、差異性大。輔助服務(wù)成本包括固定成本、變動成本和機會成本。不同輔助服務(wù)品種的成本間，以及不同主體提供同一種輔助服務(wù)的成本間均存在一定差異。
第三，不同輔助服務(wù)品種之間具有替代性。以系統(tǒng)備用為例，不同類型的備用對系統(tǒng)價值不同，響應(yīng)時間越短的備用價值越高。高質(zhì)量的備用價格一般不低于低質(zhì)量的備用，而低質(zhì)量的備用可以被高質(zhì)量的備用替代。
國外電力輔助服務(wù)的提供方式
電力輔助服務(wù)是維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行、保證電能質(zhì)量的重要保障。在國外成熟的電力市場中，對市場成員提供的輔助服務(wù)分為基本服務(wù)和有償服務(wù)，并將提供基本輔助服務(wù)作為發(fā)電企業(yè)和用戶參與電力市場的基本條件之一。根據(jù)輔助服務(wù)的品種特性不同，國外電力輔助服務(wù)的提供方式主要包括強制提供、長期合約和集中競爭市場三種。
1. 強制提供：為保證系統(tǒng)安全，在發(fā)電機組接入時規(guī)定必須提供一定范圍內(nèi)的輔助服務(wù)，如一次調(diào)頻、一定范圍的無功調(diào)節(jié)等。在法國、意大利、西班牙等歐洲國家，發(fā)電機組需提供輸電系統(tǒng)運營商（TSO）所規(guī)定的一次調(diào)頻備用容量。強制提供輔助服務(wù)不一定代表免費提供，系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)需要合理確定機組提供輔助服務(wù)的成本，以固定費率對其進行補償。
2. 長期合約：針對黑啟動、無功調(diào)節(jié)等對機組有特殊能力要求或具有一定本地化特征的輔助服務(wù)品種，適宜采用長期合約方式進行采購，由系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)確定需求后，通過雙邊協(xié)商或招標方式確定輔助服務(wù)提供商并與其簽訂長期合約，期限通常包括年度、半年、季度、月度等。如英國黑啟動服務(wù)由英國國家電網(wǎng)公司與輔助服務(wù)提供商簽訂長期雙邊合約的方式進行采購，高級無功服務(wù)（Enhanced Reactive Power Service，ERPS）由英國國家電網(wǎng)公司每6個月組織一次招投標進行采購。
3. 集中競爭市場：一般適用于調(diào)頻、備用等市場供應(yīng)相對充足、需求隨時間變化的輔助服務(wù)品種，由系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)開設(shè)短期集中競爭市場進行采購。由于輔助服務(wù)成本結(jié)構(gòu)復(fù)雜，固定價格未能準確反映不同機組提供不同質(zhì)量的輔助服務(wù)成本，因此采用市場化方式采購輔助服務(wù)，有利于合理補償機組提供電力輔助服務(wù)的成本，進一步激勵機組為系統(tǒng)運行提供輔助服務(wù)。
國外電力輔助服務(wù)市場的組織模式
由于部分電力輔助服務(wù)（如調(diào)頻、備用等）與電能量具有一定耦合性，需要考慮電力輔助服務(wù)市場與電能量市場的關(guān)系，其運作方式在一定程度上取決于各國所采用的電力市場模式。從國外典型輔助服務(wù)市場的運作模式來看，主要有電力輔助服務(wù)獨立交易方式和聯(lián)合優(yōu)化方式。
1. 獨立交易方式指電力輔助服務(wù)市場獨立于電能量市場運行，常見于以歐洲為代表的分散式電力市場。在歐洲電力市場中，歐洲電力交易機構(gòu)與系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)分立，電力交易機構(gòu)負責運營日前、日內(nèi)現(xiàn)貨電能市場，系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)（TSO）負責運行輔助服務(wù)市場，與電能量市場獨立運行。以系統(tǒng)調(diào)頻和備用服務(wù)為例，通常由TSO根據(jù)系統(tǒng)運行需求事前進行公開招標（提前一天至半年）。調(diào)頻備用市場的出清與電能量市場完全解耦，中標機組需要在參與電能量交易時保證預(yù)留出已中標的備用容量待實時運行調(diào)用。此外，在日內(nèi)交易結(jié)束后，部分國家（英國、法國等）調(diào)度運行機構(gòu)還運行了平衡機制，為調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率偏差、緩解線路阻塞等提供市場化手段。發(fā)電機組可以在通過中長期交易、日前和日內(nèi)交易所形成的發(fā)電計劃曲線基礎(chǔ)上參與平衡機制報價，通過為系統(tǒng)提供平衡服務(wù)進一步獲得經(jīng)濟收益。
2. 聯(lián)合優(yōu)化方式指電力輔助服務(wù)市場與現(xiàn)貨電能量市場聯(lián)合交易出清，常見于美國、澳大利亞等集中式電力市場。由于有功輔助服務(wù)與電能量之間存在一定替代關(guān)系，可以將各類輔助服務(wù)市場與電能量市場的決策過程統(tǒng)一進行，以各市場的綜合購買費用最低為目標。這樣不僅實現(xiàn)了購買成本的最小化，而且在優(yōu)化過程中加入了約束條件。以美國PJM電力市場為例，參加輔助服務(wù)市場交易的機組在運行日前一天連同電能量報價一起向PJM提交報價信息，輔助服務(wù)市場在實時運行前一小時關(guān)閉。在此之前，機組可以修改報價信息。實時運行過程中每5分鐘將輔助服務(wù)市場與電能量市場聯(lián)合出清一次，聯(lián)合出清的目標為電能和輔助服務(wù)采購總成本最小化。
國外電力輔助服務(wù)費用的分攤機制
由于各國電力市場模式的差異性，各電力市場輔助服務(wù)費用的分攤機制不同，總體來說分為發(fā)電企業(yè)承擔、終端用戶承擔和共同承擔三種方式。
1. 在發(fā)電企業(yè)之間進行分攤，并不將輔助服務(wù)費用傳遞到用戶側(cè)。雖然從表面上來看，這種機制沒有將輔助服務(wù)費用傳遞到終端用戶，實際上，發(fā)電企業(yè)在進行電能報價時已經(jīng)考慮了其提供輔助服務(wù)的成本，因此，輔助服務(wù)費用是隱性地傳遞到了用戶側(cè)，采用這種方式的國家主要是阿根廷。
2. 分攤給終端用戶。目前國外大多數(shù)國家都采用這種分攤機制，主要的分攤方式包括輸電費用和系統(tǒng)調(diào)度專項費用。美國PJM市場將調(diào)頻、備用輔助服務(wù)義務(wù)按照比例分配給負荷服務(wù)商（LSE）作為其調(diào)頻、備用義務(wù)。LSE可以通過自行提供或通過與第三方簽訂合同來履行自己的調(diào)頻、備用義務(wù)。若仍然無法完全履行其責任，可以從PJM輔助服務(wù)市場上購買調(diào)頻、備用服務(wù)。
3. 由電力用戶和發(fā)電企業(yè)共同承擔。目前，國外電力市場中，只有澳大利亞電力市場采用這種方式。在澳大利亞電力市場中，調(diào)頻費用由發(fā)電企業(yè)和電力用戶按照一定比例來分攤。
國外電力輔助服務(wù)市場的經(jīng)驗與啟示
一是輔助服務(wù)的采購和交易組織通常由系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)負責。電力輔助服務(wù)的基本目的是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和電能質(zhì)量，與系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)的職責一致。系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)能夠詳細掌握各類輔助服務(wù)的需求信息，因此國外電力輔助服務(wù)市場通常由系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)組織運營。例如，英國電力市場的輔助服務(wù)由英國國家電網(wǎng)公司（NGC）負責管理，北歐市場中輔助服務(wù)由各國輸電運行機構(gòu)（TSO）管理，加州電力市場的輔助服務(wù)由CAISO負責管理。
二是結(jié)合系統(tǒng)運行特點細分輔助服務(wù)產(chǎn)品，科學(xué)選擇相適應(yīng)的采購方式。針對一次調(diào)頻、功率因數(shù)范圍內(nèi)的無功調(diào)節(jié)等品種，多數(shù)國家和地區(qū)采用義務(wù)提供方式，將提供此類輔助服務(wù)作為發(fā)電企業(yè)參與電力市場的基本條件之一。對于自動發(fā)電控制（AGC）、備用等品種，通常采用有償提供方式，對提供服務(wù)的市場成員進行合理的經(jīng)濟補償，以提高市場成員提供系統(tǒng)輔助服務(wù)的積極性。競爭程度較強的輔助服務(wù)品種可采用集中競價或招標方式采購，其余品種可通過長期合約形式購買。
三是電力輔助服務(wù)市場模式要與電力現(xiàn)貨市場模式相適應(yīng)。美國、澳大利亞等集中式市場模式將系統(tǒng)運行和市場交易有機結(jié)合，因此選擇將電力輔助服務(wù)與現(xiàn)貨電能量市場聯(lián)合優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)運行成本的最小化。為保證市場平穩(wěn)有序起步，在我國電力市場開展初期，可以采用有功輔助服務(wù)市場和電能量市場獨立交易的方式。隨著市場逐步發(fā)展成熟，可探索開展輔助服務(wù)與電能市場聯(lián)合優(yōu)化方式，進一步促進系統(tǒng)整體運行最優(yōu)化。
四是明確輔助服務(wù)的受益主體，合理確定市場補償機制。目前，國外多數(shù)電力市場選擇將輔助服務(wù)成本傳導(dǎo)給用戶。例如，歐洲部分國家通過輸電費或系統(tǒng)調(diào)度專項費用將輔助服務(wù)成本傳導(dǎo)給用戶，美國PJM市場規(guī)定所有負荷服務(wù)商（LSE）需按照一定比例承擔調(diào)頻和備用義務(wù)。目前，我國輔助服務(wù)費用僅在發(fā)電側(cè)分攤。隨著市場體系和價格機制的逐步完善，需要探索向用戶公平合理分攤輔助服務(wù)費用的傳導(dǎo)機制，保證各方市場主體的經(jīng)濟利益和公平。
五是需要適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整不斷優(yōu)化輔助服務(wù)機制。隨著可再生能源比例的不斷提升，電力系統(tǒng)運行呈現(xiàn)新的特點，各國電力市場正在積極探索引入爬坡類產(chǎn)品、系統(tǒng)慣性等新型輔助服務(wù)交易品種，滿足系統(tǒng)中對于具有快速爬坡能力、調(diào)節(jié)性能良好的電源需求，并通過市場化定價方式對此類機組進行經(jīng)濟補償，進一步促進可再生能源消納。例如，美國加州電力市場已引入系統(tǒng)爬坡輔助服務(wù)品種，以應(yīng)對光伏發(fā)電給系統(tǒng)調(diào)節(jié)帶來的挑戰(zhàn)。美國德州、澳大利亞電力市場也在積極討論將系統(tǒng)慣性納入輔助服務(wù)品種的可能性。
（作者單位：國網(wǎng)能源研究院）
