中國儲能網(wǎng)訊：2021年由湖南省工業(yè)和信息化廳、湖南省商務廳、長沙市人民政府、中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合主辦，100余家機構共同支持的湖南（長沙）電池博覽會暨首屆中國國際新型儲能技術及工程應用大會在長沙圣爵菲斯大酒店召開。此次大會主題是“新儲能、新動力、新發(fā)展”。
會后，為了能讓參會代表有更深入的行業(yè)交流，小編經(jīng)過演講專家本人同意和審核，將演講專家的速記整理如下：
朱建全:大家好，我來自華南理工大學，我報告的題目是《電力儲能的商業(yè)模式和市場化交易機制》。
大家都知道，儲能是“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略和新型電力系統(tǒng)的關鍵支撐,未來具有巨大的需求。建設新型電力系統(tǒng)的主要目的是發(fā)展新能源，但是新能源具有很大的隨機間歇性，所以新能源與儲能協(xié)同發(fā)展是建設新型電力系統(tǒng)的必然選擇。很多地方都規(guī)定新增的風光項目要配置15%以上的儲能，這樣就催生了一個非常大的儲能市場。按照周孝信院士預測，2030年非抽水蓄能的儲能規(guī)模將達到100GW。如此大規(guī)模的儲能，靠財政補貼是無法維持的，必須要走商業(yè)化之路，實現(xiàn)儲能的自我“造血”。實際上，國家很早就開始對此進行布局。在這年7月份國家發(fā)展改革委、能源局發(fā)布的《指導意見》中，已經(jīng)明確了儲能商業(yè)化發(fā)展的關鍵節(jié)點和儲能的獨立市場主體地位，計劃用10年的時間實現(xiàn)儲能的全面市場化。
儲能要實現(xiàn)市場化，首先要解決它的商業(yè)運營模式問題。儲能有哪些運營模式？目前習慣從應用場景來講，分為電源側、電網(wǎng)側和用戶側三種場景。從商業(yè)角度看，儲能在運營過程中需要回答幾個問題：誰來建？誰來用？誰來建就是“自建”或“共享”，這就產(chǎn)生了共享儲能這種新的商業(yè)模式。誰來用包括“和誰一起用”和“用來干什么”。和誰一起用儲能？儲能可以獨立參與電力市場，也可以與新能源或常規(guī)電源打捆參與電力市場，或者與負荷打捆參與電力市場，這又涉及到儲能獨立運營、 源儲聯(lián)合、 荷儲聯(lián)合三種商業(yè)模式。因此，下面我們主要講儲能獨立運營、 源儲聯(lián)合、 荷儲聯(lián)合、共享儲能四種商業(yè)模式，他們分別參與電力市場，實現(xiàn)利益最大化。
這么多種運營模式，到底他們的盈利能力怎么樣？實際上，儲能的盈利能力受多種因素的影響，不同情況可能會得出截然相反的結果。為盡可能客觀，我們采用盡可能精確的模型，并結合實際的交易規(guī)則和數(shù)據(jù)，通過復盤的方式進行測算。
首先提一下儲能壽命模型。儲能壽命不長一直是一個短板，所以儲能壽命模型怎么建對于儲能的盈利能力分析結果具有重要作用。我們通常說的儲能壽命是針對標準充放電狀態(tài)下的充放電次數(shù)進行測算的。但在實際應用過程中，不可能每次都按標準狀態(tài)進行充放電，所以需要建立一種非標準充放電狀態(tài)下的儲能壽命模型。時間關系，這里就不再展開了。
在不同的運營模式下，儲能參與電力市場的模型與常規(guī)機組差不多，主要不同之處是這里還需要考慮儲能的壽命折損和狀態(tài)轉移等儲能特有的約束。
為了使結果更符合實際情況，這們這里全部采用某個省份的實際數(shù)據(jù)開展研究。先看儲能獨立運營的情況。通過復盤分析發(fā)現(xiàn)，在目前的儲能成本與市場價格下，儲能獨立運營是可以盈利的。這時候儲能的收入全部來自調(diào)頻市場，主要是因為儲能單獨運營時，容量有限，儲能要將“好鋼用在刀刃上”，所以全部容量都用來調(diào)頻了。全部容量都用來調(diào)頻了，那為什么會在能量市場產(chǎn)生一個負的收入呢？主要是因為儲能在調(diào)頻過程中會產(chǎn)生損耗能量，需要從電網(wǎng)購電進行補充。另外，從這個算例中也可以發(fā)現(xiàn)，儲能的利潤受儲能壽命折損成本的影響很大。
再來看火儲聯(lián)合運營的情況。我們這里先對火儲聯(lián)合運營與火電獨立運營的收益取差值，主要是想反映火儲聯(lián)合運營后，到底能給火電帶來多大的收益增量。我們發(fā)現(xiàn)這個收益增量比儲能獨立運營時的收益大，這說明了火儲聯(lián)合運營起到了“1+1>2”的效果。主要原因是：火電受爬坡率約束，調(diào)頻性能指標較低，調(diào)頻里程補償不高，甚至可能因評分過低而無法被出清。加入儲能后，可以大幅提高火儲的整體調(diào)頻性能，起到“四兩撥千斤”的效果。
風儲聯(lián)合運營下的結論與風火聯(lián)合運營的情況類似，也實現(xiàn)了“1+1>2”。而且，風電場加入儲能后產(chǎn)生的收益增量也主要來自于調(diào)頻。主要不同之處在于，加入儲能后，能量市場的收益增量為正。雖然儲能在參與調(diào)頻過程中也會生能量損耗，但另一方面儲能可以減少棄風，而且減少棄風帶來的收益比調(diào)頻過程中能量損耗產(chǎn)生的成本要大。因此，加入儲能后，風電場可以在能量市場獲得更多的收益。
在荷儲聯(lián)合運營模式下，雖然通過峰谷套利減少了購電成本，但是電池的折損成本更大，因此荷儲聯(lián)合運營的總收益反而下降。需要說明的是，考慮到目前負荷側還很難具備參與調(diào)頻的條件，我們這里沒有考慮荷儲參與調(diào)頻的情況。這說明僅通過峰谷套利，儲能還很難盈利。當然，這還與峰谷差的大小有關。
將三種運營模式放在一起進行比較，發(fā)現(xiàn)在電源側儲能的效果最好。而且，與風儲聯(lián)合相比，火儲聯(lián)合的收益更高。這是因為在這個例子中，火電的容量大于風電場的容量。這也說明除了在新能源場站配置儲能外，在傳統(tǒng)的火電廠加配儲能，也具有很好的經(jīng)濟性。
前面講了儲能的商業(yè)模式，我們可以看到，儲能的收益主要來自調(diào)頻。很自然就想到這樣一個問題，有沒有可能通過調(diào)頻交易機制上的改變，提高儲能的收益呢？
先來看已有的調(diào)頻問題。當前的調(diào)頻本質上屬于慢調(diào)頻。先采用AGC系統(tǒng)對調(diào)頻信號進行低頻濾波，僅調(diào)節(jié)與發(fā)電機組響應速率相匹配的變化分量。這些低頻分量的特點是慢而大，而儲能的特點是快而小。所以，讓儲能像傳統(tǒng)的發(fā)電機那樣處理這些低頻信號，有點像“迫使儲能干不擅長的事情”。
那能不能像PJM那樣，專門設計一種快速調(diào)頻品種，發(fā)揮儲能的優(yōu)勢呢？這時候可以將調(diào)頻需求的變化信號分解為分鐘級的低頻分量和秒級的高頻分量，分別分配給傳統(tǒng)機組與儲能資源，兩者相互補充，發(fā)揮各自的優(yōu)勢。這對于提高調(diào)頻效果與儲能資源的合理利用均有好處。
在決定是否增設快速調(diào)頻品種之前，我們需要搞清楚幾個問題。第一個問題是：大概有多少快速調(diào)頻量？在這個問題上，不同的系統(tǒng)是有差異的，我們采用某省的調(diào)頻信號進行分解，發(fā)現(xiàn)高頻分量大概占20%至40%之間。
第二個問題是：增設快速調(diào)頻在機制上好不好實現(xiàn)呢？先看原來的調(diào)頻交易機制，主要是綜合報價和調(diào)頻效果進行排序、出清。加入快速調(diào)頻以后，只需要在這個基礎上增加一個調(diào)整因子，通過這個調(diào)整因子改變一下排序就可以了，其它的環(huán)節(jié)幾乎不用變化，所以在機制上較好實現(xiàn)。
第三個問題是：增設快速調(diào)頻品種后的效果如何？我們選擇風儲聯(lián)合運營和儲能獨立運營兩種模式，用前面的數(shù)據(jù)重新做了一次仿真，發(fā)現(xiàn)無論是哪種模式，加入快速調(diào)頻品種后，效益都會明顯提高。
第四個問題是：增設快速調(diào)頻品種后，是否會影響傳統(tǒng)調(diào)頻資源的收益。仿真發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的調(diào)頻資源的收益變化不大。這主要是因為儲能與火電等傳統(tǒng)調(diào)頻資源分工明確，加入快速調(diào)頻品種后，傳統(tǒng)調(diào)頻資源主要還干原來那些事情，這也在一定程度上減少了增設快速調(diào)頻品種的阻力。
由上可見，我們是具有增設快速調(diào)頻品種的條件的，而且國際上也有先例。為了進一步增加儲能的收益，促進儲能的發(fā)展，可以考慮增設快速調(diào)頻品種。
前面講了三種儲能的運營模式與交易機制。最后再介紹一下我們在共享儲能方面的研究成果。共享儲能是在共享經(jīng)濟的背景下出現(xiàn)的一個新概念，就是將儲能的所有權和使用權分開，通過使用權的交易，使未擁有儲能的人也可以使用儲能。這有兩個作用：一是降低儲能的建設門檻，只要有錢就可以建儲能，可以利用更多的社會閑置資金建設儲能；二是提高儲能的利用效率，不再局限于“只有擁有儲能的人才能使用儲能”。
共享儲能一經(jīng)出現(xiàn)，就受到熱捧。今年7月，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布的《指導意見》，就提出要“鼓勵探索建設共享儲能”。青海、安徽、浙江等省份都已經(jīng)開始開展共享儲能的建設工作了。但是，目前的儲能共享形式主要是與電網(wǎng)簽約，相當于租給電網(wǎng)，由電網(wǎng)進行集中調(diào)度，共享儲能的商品屬性體現(xiàn)得還不夠充分。所以，我們從共享經(jīng)濟的角度設計了新的共享儲能品種與機制。
這是我們提出的共享儲能的整體架構，主要包括儲能投資商、儲能用戶和交易中心，分別負責儲能使用權的賣、買和交易。
與電力交易類似，儲能使用權的交易品種可以按時間尺度分為中長期和現(xiàn)貨兩類。儲能使用權的中長期交易比較簡單，可以采用雙邊協(xié)商交易和掛牌交易的方式，具體實現(xiàn)上與電力交易差不多。時間關系，就不再展開。但這種中長期的共享儲能品種依然存在某一用戶長時間獨享一個儲能的情況，共享不夠充分。為了解決這個問題，我們又相應設計了儲能使用權的現(xiàn)貨交易品種。具體又包括兩種：一種是容量權，即用戶可以按容量對儲能進行支配、使用。它可以作為中長期儲能使用權的補充，中長期用戶在某些時段用不上的儲能容量，可以拿到現(xiàn)貨市場進行交易，使儲能得到更充分的共享。但在具體某個時段，這種方式對儲能充、放電的考慮還是不夠精細。實際上，在某些時段，一些用戶可能要充電，另一些用戶可能要放電，他們完全可以對沖，實現(xiàn)儲能更大程度的共享。按照這個思路，我們又設計了功率權這個品種，這實際上與電網(wǎng)對儲能的集中調(diào)度效果已經(jīng)很像了，但又能更加充分地體現(xiàn)共享儲能的商品屬性，使得每個用戶都可以充分按照自己的意愿進行儲能使用權的交易、應用和結算。
我們還相應設計了儲能使用權的報價、出清和定價機制。這里有幾個關鍵問題：如何更公平地反應各個交易主體的價值？如何更好地體現(xiàn)交易主體的意愿？如何保障主體的利益？這里的數(shù)學味比較濃，就不再展開了，有興趣的同仁可以查看一下我們發(fā)表在Energy上的這篇論文。
這是仿真分析的結果，可以看到儲能投資商和所有用戶都獲得了正的市場收益。這里儲能投資商的收益最大，因為他的資本投入最大。而且，隨著交易品種類型的增多和儲能用戶數(shù)量的增加，儲能投資商的利潤和社會總福利都在增加，這說明更多的儲能使用權交易品種和用戶，可以更好地促進儲能共享，帶來更多的福利。
最后進行一個簡要的總結。第1，儲能在電力市場的盈利主要來自調(diào)頻，而且在電源側配置儲能的運營效果最好。第2，加入快速調(diào)頻可以進一步提高儲能的盈利能力，而且在機制上較好實現(xiàn)，可以考慮增設快速調(diào)頻品種。第3，共享儲能有利于儲能的最大化利用，通過合適的儲能使用權交易品種及機制設計，可更好地體現(xiàn)共享儲能的商品屬性。
謝謝大家！
