中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著“雙碳”目標(biāo)的確立，可再生能源蓬勃發(fā)展，給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展拓寬了電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供需平衡的途徑，對(duì)于未來(lái)新型電力系統(tǒng)具有重要作用［1］。由于存在數(shù)量較多的小容量?jī)?chǔ)能，導(dǎo)致電網(wǎng)無(wú)法對(duì)所有儲(chǔ)能進(jìn)行有效的調(diào)度［2］。虛擬電廠是依托現(xiàn)代化智能控制技術(shù)，將分布式電源、儲(chǔ)能與可調(diào)負(fù)荷聚合的協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)［3］。可以采用虛擬電廠的方式實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的優(yōu)化調(diào)度。
中國(guó)作為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈龍頭國(guó)家，涌現(xiàn)了寧德時(shí)代、億緯鋰能、派能科技等一大批制造企業(yè)，雖然儲(chǔ)能產(chǎn)能豐富，但從上述企業(yè)年報(bào)來(lái)看，它們近幾年?duì)I收增長(zhǎng)主要集中在海外市場(chǎng)［4］。
儲(chǔ)能作為能量有限性資源和雙向調(diào)節(jié)資源，在大規(guī)模接入的情況下，其充放電安排將影響到市場(chǎng)出清結(jié)果，對(duì)市場(chǎng)成員的競(jìng)爭(zhēng)將產(chǎn)生巨大的影響，以往面向傳統(tǒng)機(jī)組和負(fù)荷設(shè)計(jì)的市場(chǎng)參與方式并不能很好地適應(yīng)大量?jī)?chǔ)能參與的情況。文獻(xiàn)［5］對(duì)儲(chǔ)能的特性進(jìn)行了分析，并介紹了儲(chǔ)能參與現(xiàn)貨市場(chǎng)存在的問(wèn)題。文獻(xiàn)［6-7］研究了美國(guó)儲(chǔ)能參與現(xiàn)貨市場(chǎng)的方式，并分析了其對(duì)市場(chǎng)收益的影響。文獻(xiàn)［8］分析了國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能在調(diào)頻、調(diào)峰等市場(chǎng)的應(yīng)用情況，指出儲(chǔ)能具有良好的市場(chǎng)前景。文獻(xiàn)［9-10］分析了在虛擬電廠中引入儲(chǔ)能設(shè)備，有效提高了虛擬電廠的靈活性和可靠性。文獻(xiàn)［11］針對(duì)澳大利亞虛擬電廠發(fā)展?fàn)顩r，分析了儲(chǔ)能的充放電策略將影響到虛擬電廠響應(yīng)現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格和輔助服務(wù)需求的能力。
針對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)能能力和利用程度錯(cuò)配的現(xiàn)狀，有如下問(wèn)題值得思考：①自《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》（中發(fā)〔2015〕9號(hào)）發(fā)布以來(lái)，電力市場(chǎng)化改革日益進(jìn)入深水區(qū)，就儲(chǔ)能發(fā)展來(lái)看，需要了解阻礙儲(chǔ)能社會(huì)投資積極性的具體原因；②歐美成熟市場(chǎng)中儲(chǔ)能是否就是通過(guò)價(jià)差套利獲得收益，它們是否還有其他收益獲取辦法，從實(shí)施層面來(lái)看需要了解這些具體的做法；③基于國(guó)情現(xiàn)狀，中國(guó)在拓展儲(chǔ)能收益獲取方式方面，尤其是儲(chǔ)能型虛擬電廠方面，所需要了解的值得探索和借鑒的國(guó)外經(jīng)驗(yàn)。
因此，本文主要對(duì)國(guó)外一些典型市場(chǎng)進(jìn)行研究，梳理國(guó)外典型的儲(chǔ)能參與電力批發(fā)市場(chǎng)方面的市場(chǎng)機(jī)制，并對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)不同特性儲(chǔ)能提出相關(guān)建議。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)電力批發(fā)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能型虛擬電廠參與電力批發(fā)市場(chǎng)提出相關(guān)建議。
1、中國(guó)當(dāng)前儲(chǔ)能收益堪憂
從儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈角度，中國(guó)的芯片制造、運(yùn)維管理等多個(gè)層面已經(jīng)在世界智能制造領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，涌現(xiàn)出一批類似寧德時(shí)代、比亞迪等龍頭生產(chǎn)企業(yè)。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（China Energy Storage Alliance，CNESA）儲(chǔ)能項(xiàng)目庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2022年年底，中國(guó)已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)59.8 GW，占全球儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)總規(guī)模的25%，2022年新增投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)到16.5 GW［12］。但儲(chǔ)能企業(yè)營(yíng)收增長(zhǎng)卻是海外市場(chǎng)貢獻(xiàn)最大，寧德時(shí)代、億緯鋰能、派能科技等企業(yè)在2022年?duì)I收增長(zhǎng) 100%，部分企業(yè)海外市場(chǎng)占比超過(guò)90%［13］。
對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展，需要更多的市場(chǎng)政策的驅(qū)動(dòng)。2022年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知》（發(fā)改辦運(yùn)行〔2022〕 475號(hào)）［14］，進(jìn)一步明確了儲(chǔ)能的市場(chǎng)主體地位，通過(guò)建立和完善電力市場(chǎng)交易規(guī)則以及運(yùn)營(yíng)機(jī)制，推動(dòng)儲(chǔ)能參與各類電力市場(chǎng)。地方政府根據(jù)國(guó)家的政策文件，并結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)出臺(tái)相應(yīng)的儲(chǔ)能政策，中國(guó)各?。▍^(qū)）的儲(chǔ)能政策匯總?cè)绫?所示。這些為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的政策基礎(chǔ)，為未來(lái)儲(chǔ)能全方位參與電力批發(fā)市場(chǎng)創(chuàng)造了條件。
以山東為例，相較于其他?。▍^(qū)），山東對(duì)于儲(chǔ)能參與現(xiàn)貨市場(chǎng)政策推進(jìn)力度很大，主要從容量補(bǔ)償、現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)差2個(gè)方面獲利。容量補(bǔ)償方面按儲(chǔ)能月度可用容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的2倍計(jì)算［15］，即使擁有如此高額的容量補(bǔ)償費(fèi)用，也僅僅占到了儲(chǔ)能總投資的2.2%；從現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)差方面，雖然山東現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)差最高超過(guò)1 500元/MWh，但其持續(xù)時(shí)間小于15 min，而持續(xù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到小時(shí)級(jí)的電價(jià)差區(qū)間基本在600元/MWh，且由于新能源大規(guī)模接入，現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格呈現(xiàn)中午低、晚上高的特點(diǎn)，使得原本兩充兩放提高收益的方式不具備實(shí)施條件，對(duì)于小時(shí)級(jí)集中型儲(chǔ)能電站想要從現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)差中獲取足額收益非常困難。
因此，針對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能國(guó)內(nèi)產(chǎn)能大，但盈利空間不足從而導(dǎo)致大量制造企業(yè)不得不開(kāi)拓海外市場(chǎng)，究其原因主要差距在于美國(guó)、歐洲、澳大利亞等擁有更成熟的儲(chǔ)能參與現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制，其共性特征在于建立了公平的市場(chǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制，讓儲(chǔ)能主體在自由市場(chǎng)中獲得商業(yè)利益。隨著復(fù)雜國(guó)際環(huán)境和政治格局的構(gòu)建，有必要充分挖掘國(guó)外在儲(chǔ)能成熟市場(chǎng)，尤其是設(shè)計(jì)多樣性電力市場(chǎng)交易產(chǎn)品方面的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，為中國(guó)未來(lái)構(gòu)建自力更生的全國(guó)統(tǒng)一大市場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。
2、國(guó)外儲(chǔ)能參與主能量市場(chǎng)方式及策略
2.1 儲(chǔ)能主能量市場(chǎng)參與方式
主能量市場(chǎng)主要是進(jìn)行發(fā)電商和負(fù)荷之間的電能量交易，由于儲(chǔ)能的充放電特性，儲(chǔ)能可以作為發(fā)電商或者負(fù)荷參與主能量市場(chǎng)?；趦?chǔ)能的特性，不同的市場(chǎng)對(duì)于儲(chǔ)能的報(bào)價(jià)方式有不同的要求，其中主要包括報(bào)量不報(bào)價(jià)、報(bào)量報(bào)價(jià)和全調(diào)度等方式［16］。表2對(duì)儲(chǔ)能參與主能量市場(chǎng)的報(bào)價(jià)方式進(jìn)行了比較，主要包括美國(guó)賓夕法尼亞-新澤西-馬里蘭州（Pennsylvania-New Jersy-Maryland Interconnection， PJM ）、美國(guó)加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ Cal iforniaIndependent System Operator，CAISO）、美國(guó)得州電力可靠性委員會(huì)（Electric Reliability Council of Texas， ERCOT）等市場(chǎng)。
2.2 儲(chǔ)能主能量市場(chǎng)參與策略研究
在儲(chǔ)能參與主能量市場(chǎng)策略方面，儲(chǔ)能以主能量市場(chǎng)收益最大化為目標(biāo)，通過(guò)策略性報(bào)價(jià)獲取更多的電能量收益。由于在全調(diào)度的方式下，儲(chǔ)能不進(jìn)行報(bào)量報(bào)價(jià)，其無(wú)法通過(guò)自身報(bào)價(jià)來(lái)影響自身收益，因此，以下主要針對(duì)報(bào)量不報(bào)價(jià)、報(bào)量報(bào)價(jià)2種方式進(jìn)行討論。
1）儲(chǔ)能以報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式參與市場(chǎng)。
儲(chǔ)能的報(bào)量不報(bào)價(jià)是指只申報(bào)電量而不申報(bào)電價(jià)的投標(biāo)方式，即申報(bào)每個(gè)時(shí)段的充放電功率，如圖1所示。文獻(xiàn)［24-25］介紹了儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)電價(jià)，以自身收益最大化為目標(biāo)，確定儲(chǔ)能的出力曲線，并通過(guò)申報(bào)儲(chǔ)能充放電功率的方式參與電能量市場(chǎng)。
圖1 儲(chǔ)能報(bào)量不報(bào)價(jià)方式示意
儲(chǔ)能報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式主要應(yīng)用于儲(chǔ)能發(fā)展初期階段容量較小時(shí)，給以儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商更大的靈活性且作為價(jià)格的接收者，儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商可以更加靈活地確定各個(gè)時(shí)段的充放電計(jì)劃，同時(shí)保證了充放電計(jì)劃的可行性。在這種方式下，儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商需要對(duì)市場(chǎng)電價(jià)預(yù)測(cè)提出了較高的要求，若市場(chǎng)預(yù)測(cè)電價(jià)存在較大的偏差，會(huì)造成儲(chǔ)能的收益損失。對(duì)于儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商而言，其考慮的策略主要包括基于對(duì)未來(lái)24 h預(yù)測(cè)電價(jià)進(jìn)行優(yōu)化［26］、基于歷史電價(jià)生成電價(jià)概率函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化［27］等方式。
2）儲(chǔ)能以報(bào)量報(bào)價(jià)的方式參與市場(chǎng)。
儲(chǔ)能的報(bào)量報(bào)價(jià)是指一種同時(shí)申報(bào)電量和電價(jià)的投標(biāo)方式，即通過(guò)申報(bào)電量-電價(jià)曲線的形式參與電能量市場(chǎng)。在這種報(bào)價(jià)方式下，儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商需要提交充放電報(bào)價(jià)以及儲(chǔ)能的物理參數(shù)，由市場(chǎng)組織者根據(jù)市場(chǎng)出清模型確定儲(chǔ)能的充放電計(jì)劃，并根據(jù)出清電價(jià)獲得相應(yīng)的收益。但是在國(guó)外不同的市場(chǎng)模式中，報(bào)量報(bào)價(jià)的方式存在一些差別［16,28］。
（1）儲(chǔ)能申報(bào)價(jià)差的方式。
儲(chǔ)能可以提交價(jià)差報(bào)價(jià)來(lái)參與市場(chǎng)，如圖2所示，儲(chǔ)能需要在批發(fā)市場(chǎng)中申報(bào)上下2條價(jià)格限值，當(dāng)批發(fā)市場(chǎng)出清價(jià)高于其申報(bào)的放電價(jià)格時(shí)儲(chǔ)能放電，反之批發(fā)市場(chǎng)價(jià)格低于其申報(bào)的充電價(jià)格時(shí)儲(chǔ)能充電。文獻(xiàn)［29-30］根據(jù)儲(chǔ)能充放電成本提交充放電價(jià)差報(bào)價(jià)，儲(chǔ)能需要申報(bào)一個(gè)充電價(jià)格、一個(gè)放電價(jià)格以及儲(chǔ)能的物理約束，參與市場(chǎng)的優(yōu)化出清確定儲(chǔ)能的出力計(jì)劃。
圖2 儲(chǔ)能申報(bào)價(jià)差示意
（2）儲(chǔ)能申報(bào)工作狀態(tài)及充放電價(jià)格的方式。
在PJM的市場(chǎng)模式中，儲(chǔ)能可以選擇以儲(chǔ)能資源參與模式（energy storage resource participation model）的方式參與市場(chǎng)［31］，其需要儲(chǔ)能提交充放電報(bào)價(jià)以及儲(chǔ)能每個(gè)時(shí)段所處的充放電狀態(tài)，如圖3所示。儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商對(duì)于工作狀態(tài)的確認(rèn)，其主要通過(guò)對(duì)于市場(chǎng)電價(jià)的預(yù)測(cè)來(lái)選擇更有利于實(shí)現(xiàn)自身利益最大化的申報(bào)方式。
圖3 儲(chǔ)能申報(bào)工作狀態(tài)及充放電價(jià)格示意
（3）儲(chǔ)能申報(bào)充放電價(jià)格的方式。
在CAISO的市場(chǎng)模式中，儲(chǔ)能可以選擇以非發(fā)電資源（non-generating resource，NGR）的方式參與市場(chǎng)［22］，儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商需要申報(bào)充放電報(bào)價(jià)和儲(chǔ)能物理參數(shù)，其中包括儲(chǔ)能荷電狀態(tài)約束和始末荷電狀態(tài)，儲(chǔ)能申報(bào)充放電價(jià)格示意如圖4所示。
圖4 儲(chǔ)能申報(bào)充放電價(jià)格示意
根據(jù)CAISO制定的儲(chǔ)能和分布式能源（energy storage and distributed energy resources，ESDER）發(fā)展計(jì)劃，在最新的第四階段，對(duì)于儲(chǔ)能資源末尾時(shí)刻的荷電狀態(tài)，儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商可以申報(bào)一個(gè)荷電狀態(tài)范圍，但仍需要遵守儲(chǔ)能的能量狀態(tài)約束［32］。文獻(xiàn)［33-34］中考慮了優(yōu)化儲(chǔ)能末尾的荷電狀態(tài)約束，這有利于提高儲(chǔ)能資源的靈活性，提高儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商的收益水平。
對(duì)于儲(chǔ)能的充放電報(bào)價(jià)，儲(chǔ)能可以基于儲(chǔ)能成本特性確定，也可以通過(guò)策略性報(bào)價(jià)確定［35］。文獻(xiàn)［36］提出了在CAISO市場(chǎng)中儲(chǔ)能充放電報(bào)價(jià)模式下，儲(chǔ)能的成本需要考慮放電成本、儲(chǔ)能退化成本和機(jī)會(huì)成本。文獻(xiàn)［37］基于儲(chǔ)能退化成本，利用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)建立儲(chǔ)能的競(jìng)價(jià)策略。文獻(xiàn)［38-40］基于儲(chǔ)能的充放電報(bào)價(jià)，通過(guò)隨機(jī)規(guī)劃和魯棒優(yōu)化等算法，確立了儲(chǔ)能的最優(yōu)報(bào)價(jià)策略。
3、國(guó)外儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)方式及策略
輔助服務(wù)市場(chǎng)是保障電網(wǎng)安全、提高電能質(zhì)量的重要一環(huán)，由于儲(chǔ)能良好的調(diào)節(jié)特性，其被廣泛應(yīng)用于調(diào)頻、爬坡、慣量和快速頻率響應(yīng)等輔助服務(wù)中。表3對(duì)國(guó)外市場(chǎng)不同類型輔助服務(wù)進(jìn)行了總結(jié)，主要包括PJM、CAISO、美國(guó)中西部地區(qū)（Midcontinent Independent System Operator，MISO）等市場(chǎng)。
在市場(chǎng)策略方面，輔助服務(wù)市場(chǎng)以提供高效的調(diào)節(jié)能力為目的，儲(chǔ)能主要通過(guò)提供多類型輔助服務(wù)市場(chǎng)獲取收益。因此，對(duì)于儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商而言，需要根據(jù)其自身運(yùn)行特性以及實(shí)際需求制定不同的市場(chǎng)參與策略，提供不同的輔助服務(wù)來(lái)提高自己的收益水平。如 PJM管轄的區(qū)域可再生能源占比并不高，并且有較為成熟的輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，儲(chǔ)能項(xiàng)目主要為功率型儲(chǔ)能，應(yīng)用于調(diào)頻服務(wù)；但與PJM相對(duì)照的則是CAISO管轄區(qū)域相比，儲(chǔ)能可以提供調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)，其原因在于加州的新能源占比較高，需要儲(chǔ)能來(lái)平抑新能源出力波動(dòng)，儲(chǔ)能可以選擇更多的參與方式獲取收益，而不僅僅是通過(guò)提供調(diào)頻服務(wù)［50］；隨著英國(guó)電網(wǎng)對(duì)于光伏、風(fēng)電等新能源的依賴程度加大，需要調(diào)用更多的靈活性資源對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，英國(guó)市場(chǎng)引入了更加快速的動(dòng)態(tài)產(chǎn)品，由于動(dòng)態(tài)產(chǎn)品要求調(diào)節(jié)資源在1 s內(nèi)響應(yīng)，目前英國(guó)市場(chǎng)中提供快速調(diào)節(jié)的資源主要是電池儲(chǔ)能［49］；澳大利亞為應(yīng)對(duì)新能源帶來(lái)的低慣量問(wèn)題，在現(xiàn)有的輔助服務(wù)市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，考慮引入慣量服務(wù)，而儲(chǔ)能可以快速地提供慣量支撐［45］。
4、國(guó)外儲(chǔ)能參與容量市場(chǎng)方式及策略
容量市場(chǎng)是典型的容量充裕度機(jī)制，以市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的形式對(duì)機(jī)組中標(biāo)容量給予一定的補(bǔ)償，在美國(guó)PJM和英國(guó)的容量市場(chǎng)中，儲(chǔ)能都被認(rèn)可為參與主體。容量市場(chǎng)基于可靠性準(zhǔn)則，通過(guò)容量可信度對(duì)各市場(chǎng)主體對(duì)于可靠性貢獻(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而根據(jù)各市場(chǎng)主體的容量可信度進(jìn)行定價(jià)。儲(chǔ)能參與不同的容量市場(chǎng)總結(jié)如表4所示，主要包括PJM、美國(guó)紐約州（New York Independent System Operator，NYISO）、美國(guó)新英格蘭州（Independent System Operator of New England， ISO-NE）以及英國(guó)市場(chǎng)。
儲(chǔ)能作為能量型的資源，在容量市場(chǎng)中為了將其能量型特征轉(zhuǎn)化為容量型，不少容量市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)都引入了持續(xù)放電時(shí)間這一概念［53,57-59］，并將最大放電功率作為儲(chǔ)能的容量。持續(xù)放電時(shí)間不同的儲(chǔ)能容量可信度具有明顯的差異，因此在容量市場(chǎng)中通常便以持續(xù)時(shí)間區(qū)分不同的儲(chǔ)能資源。
英國(guó)的容量市場(chǎng)拍賣提前4年或1年舉行，主要包括T?4和T?1容量拍賣。T?1容量拍賣的合同期是1年，T?4容量拍賣的合同期最長(zhǎng)為15年。由于合同期較長(zhǎng)，具有更加穩(wěn)定的收益來(lái)源，儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商更多選擇T?4。在英國(guó)容量市場(chǎng)中，通過(guò)降級(jí)因子評(píng)估儲(chǔ)能資源的可靠性，最小放電時(shí)間越長(zhǎng)，儲(chǔ)能資源的降級(jí)因子越大［56］。英國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)也在不斷修正儲(chǔ)能資源容量的評(píng)估方式，對(duì)儲(chǔ)能資源的容量可信度進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。近年來(lái)， PJM容量市場(chǎng)也在考慮利用ELCC評(píng)估儲(chǔ)能的容量?jī)r(jià)值，NYISO根據(jù)儲(chǔ)能最長(zhǎng)放電時(shí)間計(jì)算分段容量系數(shù)， ISO-NE則考慮利用不同的容量?jī)r(jià)值評(píng)估方式。
在市場(chǎng)策略方面，容量市場(chǎng)以可靠性為目標(biāo)，因此儲(chǔ)能在容量市場(chǎng)的策略主要也是圍繞可靠性所提出的一些策略，從而在容量可信度評(píng)估中得到更高的值，以得到更多的容量補(bǔ)償。所考慮的調(diào)度策略包括最小化失負(fù)荷小時(shí)數(shù)，最小化各時(shí)刻最大失負(fù)荷電量等，采取這種策略的原因在于系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)以可靠性貢獻(xiàn)作為評(píng)判儲(chǔ)能容量?jī)r(jià)值的標(biāo)尺，對(duì)于同樣電量容量和功率容量的儲(chǔ)能設(shè)備，文獻(xiàn)［60］提出了一種儲(chǔ)能協(xié)調(diào)運(yùn)行的方法，使得其采用文中提出的調(diào)度策略能夠獲得更低的失負(fù)荷小時(shí)數(shù)。
5、對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能型虛擬電廠參與批發(fā)市場(chǎng)的啟示思考
在能源轉(zhuǎn)型的大背景下，可再生能源給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，同時(shí)中國(guó)各省（區(qū)）也在探索電能量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和容量市場(chǎng)的全套市場(chǎng)體系，并隨著儲(chǔ)能的快速發(fā)展，有必要考慮儲(chǔ)能型虛擬電廠參與電力批發(fā)市場(chǎng)的適配性問(wèn)題。國(guó)外儲(chǔ)能參與批發(fā)市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國(guó)有很多啟示思考。
1）設(shè)計(jì)合理的儲(chǔ)能型虛擬電廠準(zhǔn)入門檻。
根據(jù)中國(guó)國(guó)家和地方的儲(chǔ)能政策，大多數(shù)?。▍^(qū)）都已經(jīng)明確了儲(chǔ)能市場(chǎng)主體地位，儲(chǔ)能參與電能量、輔助服務(wù)市場(chǎng)的參與度快速提升。參考美國(guó)的儲(chǔ)能準(zhǔn)入門檻為0.1 MW，而對(duì)于中國(guó)儲(chǔ)能可以參與市場(chǎng)的?。▍^(qū)），山東為5 MW、廣東為2 MW、新疆為5 MW，其對(duì)于儲(chǔ)能的準(zhǔn)入門檻要求較高，不利于小容量的儲(chǔ)能參與市場(chǎng)。因此，有必要適時(shí)降低儲(chǔ)能的準(zhǔn)入門檻，為小容量?jī)?chǔ)能參與市場(chǎng)創(chuàng)造條件。
2）探索儲(chǔ)能作為輸電資產(chǎn)的可行性。
中國(guó)幅員遼闊，用電主要集中在東部沿海地區(qū)，發(fā)電主要集中在西部?jī)?nèi)陸地區(qū)，兩者之間的不匹配問(wèn)題極大地加劇了中國(guó)對(duì)于電能量輸送的需求，由于輸電線路存在阻塞問(wèn)題，而儲(chǔ)能具有延緩輸電線路投資、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，有必要考慮儲(chǔ)能作為輸電資產(chǎn)的應(yīng)用價(jià)值，美國(guó)PJM、CAISO、MISO等市場(chǎng)都開(kāi)展了儲(chǔ)能作為輸電資產(chǎn)的研究。其中，MISO將儲(chǔ)能與其他輸電資產(chǎn)一起納入輸電線路規(guī)劃中，儲(chǔ)能可以通過(guò)輸電設(shè)備成本回收機(jī)制獲得穩(wěn)定的收益；CAISO考慮了儲(chǔ)能作為發(fā)電資產(chǎn)和輸電資產(chǎn)如何實(shí)現(xiàn)收益公平的模式，作為輸電資產(chǎn)基于輸電成本獲得部分收益，同時(shí)參與批發(fā)市場(chǎng)獲取收益，兩者可以同時(shí)進(jìn)行，但是不能進(jìn)行雙重收費(fèi)。因此，結(jié)合中國(guó)的能源背景以及現(xiàn)階段儲(chǔ)能收益并不樂(lè)觀的情況，適時(shí)考慮儲(chǔ)能作為輸電資產(chǎn)獲取收益的方式，利用電網(wǎng)公司的規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化配置，并通過(guò)輸電成本回收機(jī)制為儲(chǔ)能提供收益保證。
3）探索適用于中國(guó)的儲(chǔ)能型虛擬電廠補(bǔ)貼政策。
浙江溫州梅嶼100 MW/200 MWh電化學(xué)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)以大容量集中式儲(chǔ)能電站為主體的虛擬電廠［61］，儲(chǔ)能型虛擬電廠具有良好的商業(yè)前景。但是現(xiàn)階段中國(guó)電力市場(chǎng)化機(jī)制尚不成熟，儲(chǔ)能的收益水平并不高，阻礙了儲(chǔ)能的投資建設(shè)。如廣東、湖南等省主要通過(guò)新能源配儲(chǔ)和參與調(diào)峰市場(chǎng)獲取收益，但儲(chǔ)能在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中調(diào)用率較低，多數(shù)時(shí)候?yàn)橐怀湟环派踔脸霈F(xiàn)不調(diào)用的情況，這極大地降低了儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商效益。參考美國(guó)市場(chǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)，如加州對(duì)分布式能源及儲(chǔ)能進(jìn)行自發(fā)電激勵(lì)項(xiàng)目（self- generation incentive program，SGIP）補(bǔ)貼，疊加投資退稅政策（investment tax credit，ITC），加州儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。2022年美國(guó)眾議院批準(zhǔn)了通貨減免法案（inflation reduction act，IRA），該法案提出了對(duì)新能源及儲(chǔ)能項(xiàng)目的新稅收抵免，在原有30%的ITC的稅收減免的基礎(chǔ)上，對(duì)于滿足要求的儲(chǔ)能項(xiàng)目將獲得額外的10%稅收減免，這都為儲(chǔ)能的發(fā)展提供了良好的政策支持。因此，對(duì)于中國(guó)而言，有必要結(jié)合當(dāng)前儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀，探索研究可行的儲(chǔ)能補(bǔ)貼政策，以國(guó)家政策為主導(dǎo)，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
4）探索儲(chǔ)能型虛擬電廠參與多市場(chǎng)的市場(chǎng)策略。
相較于抽水蓄能，新型儲(chǔ)能（主要為電化學(xué)儲(chǔ)能）具有很多不同的物理和運(yùn)行特性，如放電時(shí)長(zhǎng)較短、充放電循環(huán)壽命和充放電深度等特性。在美國(guó)成熟的市場(chǎng)環(huán)境下，電化學(xué)儲(chǔ)能可以選擇多種方式參與現(xiàn)貨市場(chǎng)，在報(bào)量報(bào)價(jià)的方式下考慮儲(chǔ)能的成本特性，其中包括充電成本、儲(chǔ)能退化成本及機(jī)會(huì)成本，并確定儲(chǔ)能的邊際成本進(jìn)行報(bào)價(jià)。中國(guó)仍處于現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)階段，首先考慮儲(chǔ)能以報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式參與現(xiàn)貨市場(chǎng)，隨著儲(chǔ)能成本下降以及市場(chǎng)建設(shè)的完善，再采取更為多樣的市場(chǎng)參與方式。
中國(guó)現(xiàn)階段的輔助服務(wù)市場(chǎng)主要包括調(diào)峰、調(diào)頻 2種輔助服務(wù)類型，國(guó)外的輔助服務(wù)類型則更為精細(xì)，在國(guó)外成熟的現(xiàn)貨市場(chǎng)中，儲(chǔ)能60%~70%的收益來(lái)自輔助服務(wù)市場(chǎng)，中國(guó)目前的儲(chǔ)能收益主要來(lái)自峰谷套利。隨著中國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)的建設(shè)，慣量、快速頻率響應(yīng)等新型輔助服務(wù)的引入為儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)提供了更多的選擇，儲(chǔ)能通過(guò)提供多輔助服務(wù)類型獲取收益的比重將逐步上升。在未來(lái)的市場(chǎng)建設(shè)中逐步實(shí)現(xiàn)多類型市場(chǎng)持續(xù)完善、有效銜接融合。
5）制定合理的儲(chǔ)能型虛擬電廠發(fā)展規(guī)劃。
截至2022年年底，中國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到7.6億kW，占總裝機(jī)量的30%［62］，能源低碳綠色轉(zhuǎn)型不斷加速。新能源出力短時(shí)內(nèi)的波動(dòng)特性對(duì)于系統(tǒng)頻率穩(wěn)定產(chǎn)生較大的影響，電化學(xué)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等響應(yīng)特性好的儲(chǔ)能可以提供較好的調(diào)頻服務(wù)。此外，以新能源占比較高的美國(guó)加州為例，其光伏裝機(jī)量很大，并隨著光伏發(fā)電量的上升，白天的凈負(fù)荷減少，而在日落之后凈負(fù)荷急劇上升，這也造成了凈負(fù)荷趨向于“峽谷曲線”［63］。相較于“鴨子曲線”，這對(duì)電力系統(tǒng)平衡功率提出了更高的要求，系統(tǒng)在日落之后需要快速部署發(fā)電機(jī)組來(lái)應(yīng)對(duì)凈負(fù)荷的急劇變化。在新能源大發(fā)時(shí)，系統(tǒng)需要部署儲(chǔ)能進(jìn)行充電消納新能源出力；在凈負(fù)荷上升時(shí)，調(diào)用儲(chǔ)能來(lái)平衡系統(tǒng)功率，抽水蓄能具有10 h以上持續(xù)放電時(shí)間的能力，對(duì)于提供新能源消納和平衡出力有較好的應(yīng)用前景。因此，在中國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展規(guī)劃中，有必要同時(shí)考慮發(fā)展不同特性儲(chǔ)能，積極推動(dòng)多時(shí)間尺度儲(chǔ)能規(guī)?；瘧?yīng)用、多種類型儲(chǔ)能協(xié)同運(yùn)行，提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
6）重視發(fā)掘儲(chǔ)能型虛擬電廠的容量?jī)r(jià)值。
容量補(bǔ)償是儲(chǔ)能獲取收益的一個(gè)重要渠道，尤其是儲(chǔ)能在調(diào)節(jié)容量方面的突出優(yōu)勢(shì)，使得在高比例新能源接入后調(diào)節(jié)容量需求愈發(fā)增加的背景下，其容量?jī)r(jià)值可以進(jìn)一步被挖掘。山東明確了儲(chǔ)能的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為常規(guī)發(fā)電機(jī)組容量補(bǔ)償電價(jià)的2倍；甘肅建立了調(diào)峰容量市場(chǎng)，獨(dú)立儲(chǔ)能按其額定容量參與調(diào)峰容量市場(chǎng)交易，申報(bào)和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)上限暫按300元/（MW· 天）執(zhí)行，儲(chǔ)能良好的調(diào)節(jié)特性使得儲(chǔ)能可以獲得一部分相對(duì)穩(wěn)定的收益。因此，有必要探索儲(chǔ)能的容量?jī)r(jià)值，從英國(guó)、PJM等市場(chǎng)儲(chǔ)能容量可信度測(cè)算的趨勢(shì)來(lái)看，新能源發(fā)展水平不同，儲(chǔ)能的容量?jī)r(jià)值也會(huì)變化。初期即使較小持續(xù)時(shí)間的儲(chǔ)能也具有很高的容量?jī)r(jià)值，但在后期系統(tǒng)急需季節(jié)性的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能以適應(yīng)系統(tǒng)的容量需求。
此外，中國(guó)西部的新疆、甘肅等新能源富集地區(qū)，其新能源裝機(jī)量大，對(duì)于新能源消納的要求高，需要配置持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的季節(jié)性儲(chǔ)能；而對(duì)于東部沿海地區(qū)，需要從外地買電來(lái)維持高負(fù)荷的需求，考慮到輸電線路的限制，需要配置相當(dāng)?shù)闹卸虝r(shí)儲(chǔ)能來(lái)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)發(fā)生波動(dòng)。因此，在對(duì)于儲(chǔ)能容量?jī)r(jià)值的測(cè)算過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)因地制宜，因時(shí)而宜。
6、結(jié)語(yǔ)
中國(guó)作為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭，儲(chǔ)能產(chǎn)能和利用程度匹配不足，未來(lái)大規(guī)模儲(chǔ)能將參與到電力批發(fā)市場(chǎng)中，現(xiàn)有的市場(chǎng)規(guī)則難以保證儲(chǔ)能可以高效地參與。營(yíng)造良好的市場(chǎng)氛圍為儲(chǔ)能籌措多渠道盈利途徑，建立適合儲(chǔ)能的市場(chǎng)參與方式是國(guó)外市場(chǎng)的典型做法。為此，本文主要對(duì)國(guó)外典型市場(chǎng)中儲(chǔ)能參與批發(fā)市場(chǎng)的方式和策略進(jìn)行了研究，結(jié)合不同特性儲(chǔ)能分析不同參與方式的特點(diǎn)，并結(jié)合中國(guó)批發(fā)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，為中國(guó)儲(chǔ)能型虛擬電廠參與批發(fā)市場(chǎng)提供參考。
