儲能參與電力市場的機遇與挑戰

發布時間: 2019-10-18   來源:本站編輯  作者:鐘海旺

  近年來,電化學儲能、飛輪儲能、壓縮空氣儲能等新型儲能技術快速發展,電網儲能成本逐步降低,規模化儲能在電力系統中的應用正迎來重要的發展機遇期。如何推動電網側儲能朝著更高質量、更有效率、更可持續的方向發展,是電網側儲能應用中亟待解決的關鍵問題。

  為此,國家能源局立項,組織中國南方電網有限責任公司、南方電網調峰調頻發電有限公司、清華大學及中關村儲能產業技術聯盟開展《電網側儲能關鍵技術及應用研究》,聚焦電網側儲能的作用與價值分析、商業模式設計、未來容量規劃和相關政策建議。該課題于2019年4月底完成驗收。本文結合該項目的部分內容,圍繞儲能參與電力市場的相關話題展開討論。

  1、電網側儲能的作用與價值

  厘清電網側儲能的本質,能從根源上解決由于界定模糊產生的爭議和分歧,對電網側儲能產業發展方向形成共識。

  現行主流觀點多從物理資產所有權的角度界定電網側儲能,即根據儲能接入電力系統位置的不同,將儲能劃分為電源側、用戶側和電網側儲能。本課題研究認為,應從儲能發揮的功能角度出發,打破物理資產屬性的限制,只要接受電力調度機構統一調度,發揮全局性、系統性作用的儲能都應納入電網側儲能的范疇,這樣有利于形成開放競爭的電網側儲能市場。

  正確認識電網側儲能的作用與價值,是發展儲能產業的驅動力。儲能應用于電力系統的價值主要體現在:通過儲能與電網的深度融合,可極大改進偏重于電力平衡的傳統電網規劃和調度方式,全面提升清潔能源消納能力、大電網安全穩定運行水平和電網投資運行效率。儲能響應速度快、調節靈活的特點,使其在調峰、調頻、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揮“四兩撥千斤”的作用。區別于獨立運行的電源側、用戶側儲能,由于電網側儲能接受電力調度機構統一調控、參與系統全局優化,必將形成儲能的系統性、全局性優勢,必將產生以儲能全局優化調度替代局部運行的價值,提升儲能的效用和投資效益。因此,促進電網側儲能的發展,代表了電力儲能產業高質量發展的方向。

  2、儲能的市場化機遇

  儲能參與電力市場的價值可分為三個方面:容量價值、能量價值和輔助服務價值。儲能可參與不同市場、提供不同的能源服務,并通過相應的價格機制獲得收益。不同的價格機制與服務相互關聯,需要統籌協調儲能資源的分配。隨著電力市場建設日益完善,儲能的市場運營策略也將變得更為復雜。儲能如何參與市場、如何制定儲能的市場運營策略,是實現儲能商業化應用的關鍵問題。

  (1)國外現狀

  ?美國儲能參與電力市場的政策演進

  在美國,儲能技術能在電力系統中規模化應用,除了儲能技術自身的發展,主要得益于美國聯邦能源監管委員會(Federal Energy Regulation Commission, FERC)在立法層面的制度保障。

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  當前,電力批發市場規則的修訂和州政府儲能政策法案的制定,是美國推動儲能應用的兩個主要抓手。

  在電力批發市場規則方面,除了FERC 841(2018年2月推出)等法案外,目前主要思路包括將儲能列為一類獨立的電力資產,定義儲能參與電力市場的模式,降低儲能參與電力市場的門檻(為將來分布式儲能參與市場做好鋪墊),允許儲能設備并網,規定儲能時長要求等。

  在州政府政策方面,主要包括制定采購目標,建立經濟激勵,將儲能納入綜合資源規劃等。

  美國以市場規則和政策法案的形式,解決了儲能參與電力市場的合法性及回報機制問題,對整個儲能行業的健康發展起到了關鍵性作用。

  引導儲能投資的典型模式

  全球范圍來看,引導儲能投資的典型模式分為市場驅動和政策驅動。英國電力市場中的容量市場、輔助服務市場機制及先進頻率響應招標,是儲能在市場驅動下發展的案例。而加州則是通過政府立法,由電力公司主導進行儲能開發,是儲能在政策驅動下發展的典型。

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  (2)國內現狀

  國內電網側儲能項目大多引入第三方主體作為項目投資方,負責項目建設和運營。電網公司采用租賃形式獲得項目使用權,可利用儲能資源替代傳統輸配電資產投資、提高電力系統運行可靠性和可再生能源消納能力。

  江蘇鎮江東部電網側儲能示范項目:江蘇儲能項目主要由江蘇省網公司確定第三方公司作為項目總包方,負責項目投資建設,并與之簽訂一定時期固定收益率的經營性租賃合同,電網公司獲得儲能系統的使用權。投資方對儲能設備等進行招標采購,確定供應商并按照一定的支付比例分期向儲能設備供應商支付。電網企業調用儲能系統為電網提供服務,投資方獲得租金收益。

  甘肅、青海儲能電站參與可再生能源消納:甘肅省大規模儲能電站由社會資本投資,項目收益主要來自參與輔助服務市場并提高可再生能源發電量獲得的價值補償。青海省利用儲能電站與集中式光伏電站開展調峰輔助服務市場化交易,一定程度上緩解了地區可再生能源棄電,同時降低了儲能的運行成本,通過輔助服務政策給予電站相應補償。

  3、儲能參與市場效益分析

  市場環境下電網側儲能和傳統電源一樣,能夠參與能量市場、輔助服務市場和備用容量市場,通過市場選擇發現儲能的價值。美國加州太平洋煤氣電力公司(Pacific Gas & Electric Company, PG&E)公布的儲能項目實際運行收益狀況報告EPIC(Electric Program Investment charge)表明,現階段儲能在調頻領域已有一定的經濟性,但由于電價差不足以抵消儲能系統循環效率、電池老化等造成的損失,在能量市場的收益并不樂觀;參與旋轉備用容量市場,其收益包括備用容量的收益和被調用后的能量收益,機會成本較高,收益較低,還不足以支撐項目盈利。

  在國內,甘肅、青海等地允許儲能電站參與可再生能源消納,項目收益主要來自于參與輔助服務市場并提高可再生能源發電量獲得的價值補償,具有較好的經濟效益。

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  4、儲能參與電力市場的挑戰

  儲能參與電力市場面臨著政策、技術與經濟特性方面的挑戰。

  在政策方面,電網側儲能的身份定位和回報機制尚不明確,給電網側儲能發展帶來較大不確定性。我國正在推進電力市場改革,對儲能參與市場的方式定位尚不明確,存在一定的政策不確定性。

  在技術與經濟特性方面,儲能成本下降和技術提升的速度存在不確定性,是儲能市場化運營的關鍵問題。當前,電池儲能只參與能量市場投標的套利收益比較微薄,難以回收投資成本。調峰、調頻等輔助服務對于保障電網的安全穩定運行,促進可再生能源消納不可或缺,需要研究儲能同時提供能量與輔助服務的運營模式。美國建立基于性能的調頻補償機制后,電池的快速響應能力使其調頻收入顯著提高;但調頻時的頻繁充放電使電池面臨加速老化風險,從而減少其全壽命周期收入,削弱其經濟性。

  5、結語

  通過制度創新,配套產業政策支撐,在開放包容的市場環境和健全的監管體制下,儲能技術的規模化應用必將有力支撐電網智能柔性,促進經濟高效發展!

      關鍵詞: 儲能,電力市場

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