近年來，電化學(xué)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展，電網(wǎng)儲(chǔ)能成本逐步降低，規(guī)?；瘍?chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用正迎來重要的發(fā)展機(jī)遇期。如何推動(dòng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能朝著更高質(zhì)量、更有效率、更可持續(xù)的方向發(fā)展，是電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵問題。
為此，國家能源局立項(xiàng)，組織中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司、南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司、清華大學(xué)及中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟開展《電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究》，聚焦電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的作用與價(jià)值分析、商業(yè)模式設(shè)計(jì)、未來容量規(guī)劃和相關(guān)政策建議。該課題于2019年4月底完成驗(yàn)收。本文結(jié)合該項(xiàng)目的部分內(nèi)容，圍繞儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的相關(guān)話題展開討論。
1、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的作用與價(jià)值
厘清電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的本質(zhì)，能從根源上解決由于界定模糊產(chǎn)生的爭議和分歧，對(duì)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向形成共識(shí)。
現(xiàn)行主流觀點(diǎn)多從物理資產(chǎn)所有權(quán)的角度界定電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能，即根據(jù)儲(chǔ)能接入電力系統(tǒng)位置的不同，將儲(chǔ)能劃分為電源側(cè)、用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能。本課題研究認(rèn)為，應(yīng)從儲(chǔ)能發(fā)揮的功能角度出發(fā)，打破物理資產(chǎn)屬性的限制，只要接受電力調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一調(diào)度，發(fā)揮全局性、系統(tǒng)性作用的儲(chǔ)能都應(yīng)納入電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的范疇，這樣有利于形成開放競爭的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)。
正確認(rèn)識(shí)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的作用與價(jià)值，是發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力。儲(chǔ)能應(yīng)用于電力系統(tǒng)的價(jià)值主要體現(xiàn)在：通過儲(chǔ)能與電網(wǎng)的深度融合，可極大改進(jìn)偏重于電力平衡的傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度方式，全面提升清潔能源消納能力、大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和電網(wǎng)投資運(yùn)行效率。儲(chǔ)能響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)靈活的特點(diǎn)，使其在調(diào)峰、調(diào)頻、緩解阻塞、替代和延緩輸配電投資、電壓支撐與無功控制、故障緊急備用等方面可發(fā)揮“四兩撥千斤”的作用。區(qū)別于獨(dú)立運(yùn)行的電源側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能，由于電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能接受電力調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一調(diào)控、參與系統(tǒng)全局優(yōu)化，必將形成儲(chǔ)能的系統(tǒng)性、全局性優(yōu)勢(shì)，必將產(chǎn)生以儲(chǔ)能全局優(yōu)化調(diào)度替代局部運(yùn)行的價(jià)值，提升儲(chǔ)能的效用和投資效益。因此，促進(jìn)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展，代表了電力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的方向。
2、儲(chǔ)能的市場(chǎng)化機(jī)遇
儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的價(jià)值可分為三個(gè)方面：容量價(jià)值、能量價(jià)值和輔助服務(wù)價(jià)值。儲(chǔ)能可參與不同市場(chǎng)、提供不同的能源服務(wù)，并通過相應(yīng)的價(jià)格機(jī)制獲得收益。不同的價(jià)格機(jī)制與服務(wù)相互關(guān)聯(lián)，需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)儲(chǔ)能資源的分配。隨著電力市場(chǎng)建設(shè)日益完善，儲(chǔ)能的市場(chǎng)運(yùn)營策略也將變得更為復(fù)雜。儲(chǔ)能如何參與市場(chǎng)、如何制定儲(chǔ)能的市場(chǎng)運(yùn)營策略，是實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
(1)國外現(xiàn)狀
?美國儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的政策演進(jìn)
在美國，儲(chǔ)能技術(shù)能在電力系統(tǒng)中規(guī)模化應(yīng)用，除了儲(chǔ)能技術(shù)自身的發(fā)展，主要得益于美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(Federal Energy Regulation Commission, FERC)在立法層面的制度保障。
當(dāng)前，電力批發(fā)市場(chǎng)規(guī)則的修訂和州政府儲(chǔ)能政策法案的制定，是美國推動(dòng)儲(chǔ)能應(yīng)用的兩個(gè)主要抓手。
在電力批發(fā)市場(chǎng)規(guī)則方面，除了FERC 841(2018年2月推出)等法案外，目前主要思路包括將儲(chǔ)能列為一類獨(dú)立的電力資產(chǎn)，定義儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的模式，降低儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的門檻(為將來分布式儲(chǔ)能參與市場(chǎng)做好鋪墊)，允許儲(chǔ)能設(shè)備并網(wǎng)，規(guī)定儲(chǔ)能時(shí)長要求等。
在州政府政策方面，主要包括制定采購目標(biāo)，建立經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，將儲(chǔ)能納入綜合資源規(guī)劃等。
美國以市場(chǎng)規(guī)則和政策法案的形式，解決了儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的合法性及回報(bào)機(jī)制問題，對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能行業(yè)的健康發(fā)展起到了關(guān)鍵性作用。
引導(dǎo)儲(chǔ)能投資的典型模式
全球范圍來看，引導(dǎo)儲(chǔ)能投資的典型模式分為市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)和政策驅(qū)動(dòng)。英國電力市場(chǎng)中的容量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制及先進(jìn)頻率響應(yīng)招標(biāo)，是儲(chǔ)能在市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下發(fā)展的案例。而加州則是通過政府立法，由電力公司主導(dǎo)進(jìn)行儲(chǔ)能開發(fā)，是儲(chǔ)能在政策驅(qū)動(dòng)下發(fā)展的典型。
(2)國內(nèi)現(xiàn)狀
國內(nèi)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目大多引入第三方主體作為項(xiàng)目投資方，負(fù)責(zé)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營。電網(wǎng)公司采用租賃形式獲得項(xiàng)目使用權(quán)，可利用儲(chǔ)能資源替代傳統(tǒng)輸配電資產(chǎn)投資、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和可再生能源消納能力。
江蘇鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目：江蘇儲(chǔ)能項(xiàng)目主要由江蘇省網(wǎng)公司確定第三方公司作為項(xiàng)目總包方，負(fù)責(zé)項(xiàng)目投資建設(shè)，并與之簽訂一定時(shí)期固定收益率的經(jīng)營性租賃合同，電網(wǎng)公司獲得儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用權(quán)。投資方對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備等進(jìn)行招標(biāo)采購，確定供應(yīng)商并按照一定的支付比例分期向儲(chǔ)能設(shè)備供應(yīng)商支付。電網(wǎng)企業(yè)調(diào)用儲(chǔ)能系統(tǒng)為電網(wǎng)提供服務(wù)，投資方獲得租金收益。
甘肅、青海儲(chǔ)能電站參與可再生能源消納：甘肅省大規(guī)模儲(chǔ)能電站由社會(huì)資本投資，項(xiàng)目收益主要來自參與輔助服務(wù)市場(chǎng)并提高可再生能源發(fā)電量獲得的價(jià)值補(bǔ)償。青海省利用儲(chǔ)能電站與集中式光伏電站開展調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)化交易，一定程度上緩解了地區(qū)可再生能源棄電，同時(shí)降低了儲(chǔ)能的運(yùn)行成本，通過輔助服務(wù)政策給予電站相應(yīng)補(bǔ)償。
3、儲(chǔ)能參與市場(chǎng)效益分析
市場(chǎng)環(huán)境下電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能和傳統(tǒng)電源一樣，能夠參與能量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和備用容量市場(chǎng)，通過市場(chǎng)選擇發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能的價(jià)值。美國加州太平洋煤氣電力公司(Pacific Gas & Electric Company, PG&E)公布的儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行收益狀況報(bào)告EPIC(Electric Program Investment charge)表明，現(xiàn)階段儲(chǔ)能在調(diào)頻領(lǐng)域已有一定的經(jīng)濟(jì)性，但由于電價(jià)差不足以抵消儲(chǔ)能系統(tǒng)循環(huán)效率、電池老化等造成的損失，在能量市場(chǎng)的收益并不樂觀;參與旋轉(zhuǎn)備用容量市場(chǎng)，其收益包括備用容量的收益和被調(diào)用后的能量收益，機(jī)會(huì)成本較高，收益較低，還不足以支撐項(xiàng)目盈利。
在國內(nèi)，甘肅、青海等地允許儲(chǔ)能電站參與可再生能源消納，項(xiàng)目收益主要來自于參與輔助服務(wù)市場(chǎng)并提高可再生能源發(fā)電量獲得的價(jià)值補(bǔ)償，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
4、儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的挑戰(zhàn)
儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)面臨著政策、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)特性方面的挑戰(zhàn)。
在政策方面，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的身份定位和回報(bào)機(jī)制尚不明確，給電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展帶來較大不確定性。我國正在推進(jìn)電力市場(chǎng)改革，對(duì)儲(chǔ)能參與市場(chǎng)的方式定位尚不明確，存在一定的政策不確定性。
在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)特性方面，儲(chǔ)能成本下降和技術(shù)提升的速度存在不確定性，是儲(chǔ)能市場(chǎng)化運(yùn)營的關(guān)鍵問題。當(dāng)前，電池儲(chǔ)能只參與能量市場(chǎng)投標(biāo)的套利收益比較微薄，難以回收投資成本。調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)對(duì)于保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)可再生能源消納不可或缺，需要研究儲(chǔ)能同時(shí)提供能量與輔助服務(wù)的運(yùn)營模式。美國建立基于性能的調(diào)頻補(bǔ)償機(jī)制后，電池的快速響應(yīng)能力使其調(diào)頻收入顯著提高;但調(diào)頻時(shí)的頻繁充放電使電池面臨加速老化風(fēng)險(xiǎn)，從而減少其全壽命周期收入，削弱其經(jīng)濟(jì)性。
5、結(jié)語
通過制度創(chuàng)新，配套產(chǎn)業(yè)政策支撐，在開放包容的市場(chǎng)環(huán)境和健全的監(jiān)管體制下，儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用必將有力支撐電網(wǎng)智能柔性，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展!
