近年來，在政策激勵(lì)、市場規(guī)則和靈活價(jià)格機(jī)制的引導(dǎo)下，電儲(chǔ)能特別是電化學(xué)儲(chǔ)能呈規(guī)模化發(fā)展趨勢(shì)，電力輔助服務(wù)、發(fā)電和集中式可再生能源并網(wǎng)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)已成為儲(chǔ)能重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。隨著我國電力體制改革逐步深入，電力市場建設(shè)取得明顯成效，國家能源局2017年印發(fā)了《完善電力輔助服務(wù)補(bǔ)償（市場）機(jī)制工作方案》（國能發(fā)監(jiān)管〔2017〕67號(hào)），方案中明確要完善現(xiàn)有相關(guān)規(guī)則條款，按需擴(kuò)大電力輔助服務(wù)提供主體，鼓勵(lì)儲(chǔ)能設(shè)備、需求側(cè)資源參與提供電力輔助服務(wù)，允許第三方參與提供電力輔助服務(wù)。電力輔助服務(wù)市場特別是調(diào)頻輔助服務(wù)市場已成為儲(chǔ)能獲取高價(jià)值回報(bào)的重要平臺(tái)。目前，電力市場化進(jìn)程還在逐步深化的過程中，支撐儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的政策和市場化環(huán)境還相對(duì)有限，故在系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行層面仍存在諸多問題，特別是在電力輔助服務(wù)這一領(lǐng)域，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用還面臨一些問題與挑戰(zhàn)。

電力輔助服務(wù)市場儲(chǔ)能規(guī)模及應(yīng)用情況分析

為鼓勵(lì)儲(chǔ)能參與電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場，各國結(jié)合本國實(shí)際出臺(tái)了一系列政策，如美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）2013年出臺(tái)了強(qiáng)制性調(diào)頻補(bǔ)償機(jī)制，即針對(duì)北美電力市場中調(diào)頻補(bǔ)償?shù)囊螅謩e按照調(diào)頻容量和調(diào)頻效果對(duì)調(diào)頻電源（包含儲(chǔ)能）付費(fèi)，進(jìn)而使快速響應(yīng)電源能夠在電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)中得到公平合理的收益。近兩年，隨著歐洲和澳洲可再生能源快速增長，同樣帶來迫切的電力輔助服務(wù)需求，進(jìn)一步催生了儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，英國、德國、澳洲目前已成為全球發(fā)展儲(chǔ)能參與電力調(diào)頻輔助服務(wù)發(fā)展最快的地區(qū)。

截至去年底，我國已投運(yùn)電儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到31.2吉瓦，其中調(diào)峰儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模仍穩(wěn)居第一，電化學(xué)儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模位列第二，達(dá)到1011.5兆瓦。目前，調(diào)頻調(diào)峰電力輔助服務(wù)都利用到傳統(tǒng)火電機(jī)組的特性進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)峰的調(diào)用次數(shù)少，更適合傳統(tǒng)電鍋爐或蓄熱等初始投資低的技術(shù)方案；而調(diào)頻調(diào)用頻繁，運(yùn)行成本低的高效電儲(chǔ)能技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。未來，隨著儲(chǔ)電成本的不斷下降，電儲(chǔ)能將從調(diào)頻過渡到日調(diào)峰、季度調(diào)峰和備用應(yīng)用等領(lǐng)域并逐級(jí)產(chǎn)生替代價(jià)值。其中調(diào)頻將成為最先體現(xiàn)儲(chǔ)能新技術(shù)價(jià)值的應(yīng)用領(lǐng)域。從已投運(yùn)的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目應(yīng)用分布來看，電力輔助服務(wù)領(lǐng)域儲(chǔ)能應(yīng)用所占比重為14%，且全部為電力調(diào)頻輔助服務(wù)（不含電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰示范項(xiàng)目），儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)峰電力輔助服務(wù)的高壓固體電蓄熱調(diào)峰裝機(jī)規(guī)模為285兆瓦。

從實(shí)際分布來看，儲(chǔ)能在電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場的應(yīng)用全部集中在兩個(gè)細(xì)則執(zhí)行較好的地區(qū)，儲(chǔ)能設(shè)施通過與火電機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)頻，共享電力輔助服務(wù)（兩個(gè)細(xì)則）收益。隨著我國電力市場化改革的深入，電力輔助服務(wù)市場化建設(shè)全面鋪開，特別是各地方電力輔助服務(wù)市場的加速籌建，儲(chǔ)能等新技術(shù)參與輔助服務(wù)的機(jī)會(huì)逐步增多，在輔助服務(wù)市場的應(yīng)用得到了加速部署，部分省份由電網(wǎng)企業(yè)牽頭逐步落實(shí)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，以緩解高峰電力運(yùn)行壓力，并全部參與電力輔助服務(wù)市場獲取收益。現(xiàn)階段儲(chǔ)能可參與的電力輔助服務(wù)類別仍較為有限，主要受電力輔助服務(wù)市場服務(wù)內(nèi)容和規(guī)則多樣化程度不高和儲(chǔ)能參與電力輔助服務(wù)市場可獲得高價(jià)值回報(bào)的服務(wù)類型相對(duì)單一兩個(gè)因素影響。相對(duì)于國內(nèi)未來調(diào)頻需求來看，儲(chǔ)能在我國輔助服務(wù)市場中的應(yīng)用剛剛起步，未來發(fā)展前景可期。

電力輔助服務(wù)市場儲(chǔ)能應(yīng)用現(xiàn)狀

電力調(diào)頻因?yàn)檫呺H效益高，是各類電力輔助服務(wù)中首先使用儲(chǔ)能的應(yīng)用場景，自2010年儲(chǔ)能參與調(diào)頻應(yīng)用開始商業(yè)化運(yùn)行后，鋰電便進(jìn)入這一領(lǐng)域。相對(duì)于承擔(dān)調(diào)頻工作的傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，電儲(chǔ)能具有施工周期短、布點(diǎn)靈活、占地小、調(diào)節(jié)速率快等優(yōu)勢(shì)，并可以彌補(bǔ)火電或燃?xì)饨M調(diào)頻運(yùn)行成本高的現(xiàn)實(shí)，同時(shí)在建設(shè)成本方面又優(yōu)于抽水蓄能機(jī)組。因其具有響應(yīng)速度快，響應(yīng)精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)，使其可以更好地滿足調(diào)頻需求。在電力市場公平競爭的場景下，電儲(chǔ)能顯示出投資少、運(yùn)行成本低、競爭力強(qiáng)的特點(diǎn)。根據(jù)國際研究表明，調(diào)頻應(yīng)用領(lǐng)域1兆瓦儲(chǔ)能可以替代超過2兆瓦燃?xì)狻?0兆瓦以上火電起到的效果。

我國燃?xì)獍l(fā)電占比較少，主要依靠傳統(tǒng)火電和水電機(jī)組承擔(dān)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻等工作任務(wù)，而火電又是電力調(diào)頻輔助服務(wù)的主力機(jī)組，因此儲(chǔ)能配合火電參與電力輔助服務(wù)成為探索發(fā)展的必然應(yīng)用模式。目前，部分地區(qū)建立了按效果付費(fèi)的調(diào)頻輔助服務(wù)付費(fèi)機(jī)制，按機(jī)組性能的調(diào)頻付費(fèi)模式使得儲(chǔ)能能夠捆綁火電機(jī)組共同提供服務(wù)。這一模式類似混合動(dòng)力汽車中的能量回收電池，既能夠提高火電機(jī)組的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，還提升了發(fā)電機(jī)組的靈活性價(jià)值。同時(shí)在這一場景下，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)使用頻繁，在電力系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)比獨(dú)立調(diào)度模式更高的價(jià)值收益。但這一應(yīng)用同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能的壽命和功率特性提出了更高的要求，當(dāng)前使用的鋰電路線基本是在2倍率充放特性的工況下，每日實(shí)現(xiàn)500到2000次淺充放。目前，鋰電行業(yè)內(nèi)各類電芯在該場景下的使用壽命為2到10年不等，綜合技術(shù)水平而非單純電芯成本決定了儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目的運(yùn)營成本。

電力輔助服務(wù)支持政策及調(diào)頻儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性分析

按照《完善電力輔助服務(wù)補(bǔ)償（市場）機(jī)制工作方案》（國能發(fā)監(jiān)管〔2017〕67號(hào)）中分步實(shí)施的具體要求，國家能源局各派出能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)因地制宜、循序漸進(jìn)，全面推進(jìn)電力輔助服務(wù)市場建設(shè)工作。目前已啟動(dòng)了東北、福建、山西、新疆、山東、寧夏、廣東、甘肅、華北、華東、西北、重慶、江蘇、蒙西、安徽、青海、上海、四川等18個(gè)電力輔助服務(wù)市場試點(diǎn)，試點(diǎn)地區(qū)均發(fā)布了電力輔助服務(wù)運(yùn)營規(guī)則或建設(shè)方案，例如南方區(qū)域和西北區(qū)域修訂“兩個(gè)細(xì)則”， 山西和廣東開展的調(diào)頻市場化工作等，從各地規(guī)則對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)用的作用來看，山西和廣東省調(diào)頻規(guī)則的效果顯著。這些規(guī)則的調(diào)整與地方能源發(fā)展形勢(shì)和電力體制改革深化工作掛鉤，進(jìn)一步促進(jìn)了電力輔助服務(wù)市場健康有序的發(fā)展，也為儲(chǔ)能等新技術(shù)以及新市場主體參與電力市場提供了平臺(tái)。同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，也必將使得電力輔助服務(wù)在促進(jìn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、促進(jìn)可再生能源消納、提升系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻能力和設(shè)備利用效率、推動(dòng)新技術(shù)和新設(shè)備發(fā)展、多能源協(xié)同發(fā)展等方面取得更明顯的成效。

從參與形式看，在火電廠配置適當(dāng)規(guī)模的電儲(chǔ)能設(shè)施，在集中式間歇性能源發(fā)電基地配置適當(dāng)規(guī)模的電儲(chǔ)能設(shè)施，在小區(qū)、樓宇、工商企業(yè)等用戶側(cè)建設(shè)的分布式電儲(chǔ)能設(shè)施，以及獨(dú)立式儲(chǔ)能電站等都可參與提供電力輔助服務(wù)。從應(yīng)用方式看，東北、新疆、福建、甘肅、安徽等地區(qū)對(duì)于作為獨(dú)立市場主體的電儲(chǔ)能調(diào)峰交易，提出了容量配置要求；山西、山東、廣東、江蘇、福建等地區(qū)強(qiáng)調(diào)儲(chǔ)能在AGC調(diào)頻方面的應(yīng)用價(jià)值，江蘇還明確提出儲(chǔ)能可參與深度調(diào)峰，并計(jì)劃針對(duì)性設(shè)計(jì)補(bǔ)償規(guī)則；以山西、南方區(qū)域?yàn)榇恚鞔_提出了獨(dú)立儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力調(diào)頻輔助服務(wù)的具體要求。在各地方和區(qū)域電力輔助服務(wù)市場政策的引導(dǎo)下，儲(chǔ)能部署應(yīng)用速度加快。

成本方面，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)在產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)計(jì)水平、電池壽命、系統(tǒng)可靠性和安全性等方面存在差異，調(diào)頻用儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體成本差異較大。因此，不同項(xiàng)目的收益率也存在較大差異。補(bǔ)償收入方面，全年收入需要考慮的因素包括機(jī)組開機(jī)小時(shí)數(shù)、非停情況、煤質(zhì)、機(jī)組工況、調(diào)度方式、配合新能源導(dǎo)致的調(diào)峰以及儲(chǔ)能本身的工況等。因此，全年儲(chǔ)能聯(lián)合火電機(jī)組調(diào)頻的運(yùn)行小時(shí)數(shù)影響投資回收周期同樣較大，低于3年與高于10年投資回收期的項(xiàng)目將都可能會(huì)出現(xiàn)。綜上，考慮到儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步帶來的成本下降，維持產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展必須構(gòu)建能夠體現(xiàn)儲(chǔ)能價(jià)值且公平競爭的市場機(jī)制，通過市場來競價(jià)是調(diào)節(jié)供需和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。

有關(guān)建議

目前來看，雖然電儲(chǔ)能技術(shù)已在全球電力市場中得到廣泛應(yīng)用，但其技術(shù)成熟度仍有待提高，技術(shù)成本也有待下降，以進(jìn)一步提升系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性。在電力輔助服務(wù)領(lǐng)域，儲(chǔ)能可提供的電力輔助服務(wù)內(nèi)容極其有限，部分地區(qū)還缺少“按效果付費(fèi)”的市場機(jī)制，新進(jìn)市場主體技術(shù)成熟度難以得到保障。另一方面，已投運(yùn)項(xiàng)目地區(qū)政策調(diào)整隨意性較大，對(duì)儲(chǔ)能電站投資商及運(yùn)行商都存在一定政策風(fēng)險(xiǎn)。因此，在政策規(guī)則制定方面，可以從三個(gè)方面入手：

第一，廣泛建立“按效果付費(fèi)補(bǔ)償機(jī)制”。明晰電力現(xiàn)貨市場中電力輔助服務(wù)交易機(jī)制的設(shè)定原則及相應(yīng)機(jī)制的實(shí)施過渡路線圖，降低市場機(jī)制隨意調(diào)整帶來的政策風(fēng)險(xiǎn)。

第二，著力推動(dòng)輔助服務(wù)市場運(yùn)行長效機(jī)制。規(guī)則設(shè)置要真正體現(xiàn)“誰受益、誰付費(fèi)”的基本原則，逐步建立向用戶側(cè)傳導(dǎo)的可持續(xù)的市場化長效機(jī)制，及時(shí)追蹤問題并建立相應(yīng)保障機(jī)制，解決儲(chǔ)能電站所面臨的并網(wǎng)調(diào)度和各類補(bǔ)償支付難題。

第三，科學(xué)衡量電力輔助服務(wù)成本和價(jià)值。AGC指令頻繁要求機(jī)組進(jìn)行升降負(fù)荷操作時(shí)，會(huì)協(xié)調(diào)控制鍋爐、汽輪機(jī)共同進(jìn)行相關(guān)變負(fù)荷操作。在現(xiàn)有核算機(jī)制下，建議要合理核清各類電力輔助服務(wù)成本，科學(xué)設(shè)定價(jià)格補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，減少市場惡意競爭。

本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2019年11期，作者就職于北京智芯微電子科技有限公司。