中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)（深度電廠的本碩母校）ISEA研究所正在與enspired GmbH公司共同開(kāi)發(fā)德國(guó)儲(chǔ)能電池的收益指數(shù)，旨在展示大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)與電網(wǎng)輔助服務(wù)方面的收益潛力，為投資者、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)者和交易者提供一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)，以便他們更好地評(píng)估潛在收益。該指數(shù)由Jonas Brucksch和Jonas van Ouwerkerk開(kāi)發(fā)。該指數(shù)考慮了現(xiàn)貨市場(chǎng)（日前拍賣(mài)、日內(nèi)拍賣(mài)、日內(nèi)持續(xù)交易）以及調(diào)頻市場(chǎng)（FCR、aFRR）收益。
首先來(lái)了解德國(guó)儲(chǔ)能在各個(gè)單一市場(chǎng)上的收益方式。
現(xiàn)貨市場(chǎng)
儲(chǔ)能在德國(guó)參與的現(xiàn)貨市場(chǎng)包括日前市場(chǎng)（DA）、日內(nèi)拍賣(mài)市場(chǎng)（IDA1）和日內(nèi)連續(xù)市場(chǎng)（ID1）。日前市場(chǎng)和日內(nèi)拍賣(mài)市場(chǎng)在交割的前一天關(guān)閉交易窗口，指數(shù)中的價(jià)格可以實(shí)際進(jìn)行交易。ID1指數(shù)是指合約在日內(nèi)持續(xù)市場(chǎng)中最后一個(gè)交易小時(shí)內(nèi)所有持續(xù)交易的加權(quán)平均價(jià)格。ID1指數(shù)旨在簡(jiǎn)化日內(nèi)持續(xù)交易的過(guò)程，其中買(mǎi)賣(mài)報(bào)價(jià)為按秒匹配。
DA、IDA1和ID1指數(shù)數(shù)據(jù)源來(lái)自以下三個(gè)市場(chǎng)：
在計(jì)算儲(chǔ)能在現(xiàn)貨市場(chǎng)上的收益時(shí)，需要考慮單次交易收益能否覆蓋交易電量對(duì)應(yīng)的電池衰減成本、電池SOC范圍、電池DOD、電池容量與最大充放電功率等因素。
調(diào)頻儲(chǔ)備市場(chǎng)（FCR）
FCR stands for Frequency Containment Reserve.
在計(jì)算FCR收益時(shí)，需要從日常拍賣(mài)結(jié)果中獲取6個(gè)價(jià)格（每個(gè)4小時(shí)時(shí)段對(duì)應(yīng)一個(gè)價(jià)格），然后將這些價(jià)格與電池在FCR市場(chǎng)的可用功率相乘。
拍賣(mài)采用按出清價(jià)格支付機(jī)制，因此市場(chǎng)區(qū)域內(nèi)只有一個(gè)統(tǒng)一的價(jià)格。每個(gè)參與者都提供直接的、并行的FCR服務(wù)，因此每個(gè)時(shí)段只有一個(gè)價(jià)格。
在執(zhí)行FCR服務(wù)時(shí)，電池系統(tǒng)的可交易功率限制為其額定功率的80%。除此之外，電池運(yùn)營(yíng)商需要保留25%的額定電池功率用于SOC管理。
自動(dòng)調(diào)頻儲(chǔ)備市場(chǎng)（aFRR）
aFRR stands for Automatic Frequency Restoration Reserve.
在aFRR市場(chǎng)中，電池系統(tǒng)可以同時(shí)活躍于容量(MW)市場(chǎng)和能量(MWh)市場(chǎng)。在容量市場(chǎng)中，電池儲(chǔ)備用于調(diào)頻的功率。在能量市場(chǎng)中，電池通過(guò)充放電來(lái)直接參與調(diào)頻，以使電力系統(tǒng)頻率在偏差時(shí)恢復(fù)至50Hz。目前，電池收益指數(shù)僅考慮容量市場(chǎng)，但電池收益指數(shù)后續(xù)的開(kāi)發(fā)階段會(huì)將能量市場(chǎng)納入考量。
假設(shè)電池運(yùn)營(yíng)商在正向和負(fù)向容量市場(chǎng)中進(jìn)行對(duì)稱(chēng)競(jìng)價(jià)（SOC = 50%）。假設(shè)電池儲(chǔ)備1h的調(diào)頻功率，且暫時(shí)忽略1MW的入市門(mén)檻，則1MWh的2小時(shí)電池系統(tǒng)可以在充放電兩個(gè)方向各儲(chǔ)備0.5MW，1小時(shí)電池系統(tǒng)則儲(chǔ)備0.25MW。
aFRR容量市場(chǎng)拍賣(mài)采用按出價(jià)支付機(jī)制，因此同一市場(chǎng)區(qū)域內(nèi)存在多個(gè)價(jià)格。價(jià)格按照每MW和每4h區(qū)塊給出，價(jià)格需要乘以4得到每MWh的價(jià)格。由于參與者可以在充放電兩個(gè)方向上進(jìn)行并行競(jìng)價(jià)，為此，收益計(jì)算基于這12個(gè)價(jià)格（每個(gè)方向6個(gè)）與aFRR的可用功率相乘。如果電池系統(tǒng)配備能夠通過(guò)批發(fā)交易（現(xiàn)貨、中長(zhǎng)期等）提供4小時(shí)aFRR服務(wù)的能量管理系統(tǒng)（EMS），則電池系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商僅需儲(chǔ)備1小時(shí)的功率交付。如果電池系統(tǒng)沒(méi)有這些SOC管理操作，電池系統(tǒng)將需要通過(guò)預(yù)留容量來(lái)保證完整的4小時(shí)功率交付。在這種情況下，電池系統(tǒng)在理論上可以在沒(méi)有任何批發(fā)交易的情況下提供4小時(shí)的aFRR服務(wù)。電池收益指數(shù)建模將2小時(shí)功率儲(chǔ)備作為有無(wú)EMS情形的折中方案。由于電池收益指數(shù)考慮電池系統(tǒng)在充放電兩個(gè)方向上都提供aFRR服務(wù)，為此，每個(gè)方向最多只能提供電池容量的一半。
基于上述各單一市場(chǎng)的收益模式，儲(chǔ)能電池可以在一天內(nèi)參與多個(gè)市場(chǎng)交易，即跨市場(chǎng)交易。
跨市場(chǎng)交易
跨市場(chǎng)交易將并行提供雙向aFRR容量的收益與現(xiàn)貨市場(chǎng)的收益相結(jié)合。對(duì)于現(xiàn)貨交易，電池收益指數(shù)假設(shè)首先在日前市場(chǎng)進(jìn)行交易，然后根據(jù)日前拍賣(mài)的結(jié)果，在日內(nèi)市場(chǎng)上交易剩余的容量。
日前交易的電力份額被限制為50%，因?yàn)槭Ｓ嗖糠钟糜赼FRR容量。由于有2小時(shí)的aFRR功率儲(chǔ)備，SOC限制發(fā)生了變化，最低值從0%變?yōu)?5%，最高值從100%變?yōu)?5%。電池收益指數(shù)還將aFRR的可用容量限制調(diào)整為可用容量的40%（低于上述單一aFRR市場(chǎng)中的50%），以留出可用于日內(nèi)交易的容量。
在跨市場(chǎng)交易中，日內(nèi)交易必須要考慮到日前市場(chǎng)的交易結(jié)果。為了考慮這一點(diǎn)，電池收益指數(shù)在計(jì)算日內(nèi)交易收益時(shí)，基于來(lái)自日前市場(chǎng)的SOC曲線。
電池在各SOC區(qū)間對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)交易如下圖（ID1：日內(nèi)持續(xù)交易）：
此外，電池收益指數(shù)在跨市場(chǎng)交易中還引入了金融交易，即同時(shí)在多個(gè)現(xiàn)貨市場(chǎng)進(jìn)行交易，產(chǎn)生收益。通過(guò)在兩個(gè)市場(chǎng)中同時(shí)開(kāi)設(shè)不同方向的倉(cāng)位，不存在實(shí)際電力交付義務(wù)。下圖展示了如何利用日前市場(chǎng)（DA）和日內(nèi)市場(chǎng)（ID1）的價(jià)差來(lái)評(píng)估金融交易的潛力。
在12:00到12:30期間，電池運(yùn)營(yíng)商通過(guò)同時(shí)在日前市場(chǎng)高價(jià)出售電能，在日內(nèi)市場(chǎng)低價(jià)購(gòu)買(mǎi)電能來(lái)獲取收益。
在12:30到13:00期間，電池運(yùn)營(yíng)商通過(guò)同時(shí)在日前市場(chǎng)低價(jià)購(gòu)買(mǎi)電能，在日內(nèi)市場(chǎng)高價(jià)出售電能來(lái)獲取收益。
金融交易需要提前一天知道日前市場(chǎng)和日內(nèi)市場(chǎng)的價(jià)格。由于日前市場(chǎng)和日內(nèi)市場(chǎng)之間的時(shí)間差可以長(zhǎng)達(dá)36小時(shí)，因此提前預(yù)測(cè)價(jià)格非常困難。
下面展示一個(gè)2h兩充兩放的電池系統(tǒng)分別在各單一市場(chǎng)和跨市場(chǎng)交易上的潛在年收益情況（IDA1：日內(nèi)拍賣(mài)，ID1：日內(nèi)持續(xù)交易，F(xiàn)T：金融交易）
收益單位為 千歐/MW/年
最近半年每月的潛在年收益情況：
近一年來(lái)每天的潛在年收益情況：
最近半年每月的潛在跨市場(chǎng)交易年收益中，各交易品種貢獻(xiàn)的收益份額：
