中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2021年由湖南省工業(yè)和信息化廳、湖南省商務(wù)廳、長(zhǎng)沙市人民政府、中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合主辦，100余家機(jī)構(gòu)共同支持的湖南（長(zhǎng)沙）電池博覽會(huì)暨首屆中國(guó)國(guó)際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)在長(zhǎng)沙圣爵菲斯大酒店召開(kāi)。此次大會(huì)主題是“新儲(chǔ)能、新動(dòng)力、新發(fā)展”。
會(huì)后，為了能讓參會(huì)代表有更深入的行業(yè)交流，小編經(jīng)過(guò)演講專(zhuān)家本人同意和審核，將演講專(zhuān)家的速記整理如下：
朱建全:大家好，我來(lái)自華南理工大學(xué)，我報(bào)告的題目是《電力儲(chǔ)能的商業(yè)模式和市場(chǎng)化交易機(jī)制》。
大家都知道，儲(chǔ)能是“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略和新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐,未來(lái)具有巨大的需求。建設(shè)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(jī)間歇性，所以新能源與儲(chǔ)能協(xié)同發(fā)展是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的必然選擇。很多地方都規(guī)定新增的風(fēng)光項(xiàng)目要配置15%以上的儲(chǔ)能，這樣就催生了一個(gè)非常大的儲(chǔ)能市場(chǎng)。按照周孝信院士預(yù)測(cè)，2030年非抽水蓄能的儲(chǔ)能規(guī)模將達(dá)到100GW。如此大規(guī)模的儲(chǔ)能，靠財(cái)政補(bǔ)貼是無(wú)法維持的，必須要走商業(yè)化之路，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的自我“造血”。實(shí)際上，國(guó)家很早就開(kāi)始對(duì)此進(jìn)行布局。在這年7月份國(guó)家發(fā)展改革委、能源局發(fā)布的《指導(dǎo)意見(jiàn)》中，已經(jīng)明確了儲(chǔ)能商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和儲(chǔ)能的獨(dú)立市場(chǎng)主體地位，計(jì)劃用10年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的全面市場(chǎng)化。
儲(chǔ)能要實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化，首先要解決它的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式問(wèn)題。儲(chǔ)能有哪些運(yùn)營(yíng)模式？目前習(xí)慣從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)講，分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶(hù)側(cè)三種場(chǎng)景。從商業(yè)角度看，儲(chǔ)能在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中需要回答幾個(gè)問(wèn)題：誰(shuí)來(lái)建？誰(shuí)來(lái)用？誰(shuí)來(lái)建就是“自建”或“共享”，這就產(chǎn)生了共享儲(chǔ)能這種新的商業(yè)模式。誰(shuí)來(lái)用包括“和誰(shuí)一起用”和“用來(lái)干什么”。和誰(shuí)一起用儲(chǔ)能？?jī)?chǔ)能可以獨(dú)立參與電力市場(chǎng)，也可以與新能源或常規(guī)電源打捆參與電力市場(chǎng)，或者與負(fù)荷打捆參與電力市場(chǎng)，這又涉及到儲(chǔ)能獨(dú)立運(yùn)營(yíng)、 源儲(chǔ)聯(lián)合、 荷儲(chǔ)聯(lián)合三種商業(yè)模式。因此，下面我們主要講儲(chǔ)能獨(dú)立運(yùn)營(yíng)、 源儲(chǔ)聯(lián)合、 荷儲(chǔ)聯(lián)合、共享儲(chǔ)能四種商業(yè)模式，他們分別參與電力市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)利益最大化。
這么多種運(yùn)營(yíng)模式，到底他們的盈利能力怎么樣？實(shí)際上，儲(chǔ)能的盈利能力受多種因素的影響，不同情況可能會(huì)得出截然相反的結(jié)果。為盡可能客觀，我們采用盡可能精確的模型，并結(jié)合實(shí)際的交易規(guī)則和數(shù)據(jù)，通過(guò)復(fù)盤(pán)的方式進(jìn)行測(cè)算。
首先提一下儲(chǔ)能壽命模型。儲(chǔ)能壽命不長(zhǎng)一直是一個(gè)短板，所以?xún)?chǔ)能壽命模型怎么建對(duì)于儲(chǔ)能的盈利能力分析結(jié)果具有重要作用。我們通常說(shuō)的儲(chǔ)能壽命是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)充放電狀態(tài)下的充放電次數(shù)進(jìn)行測(cè)算的。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不可能每次都按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行充放電，所以需要建立一種非標(biāo)準(zhǔn)充放電狀態(tài)下的儲(chǔ)能壽命模型。時(shí)間關(guān)系，這里就不再展開(kāi)了。
在不同的運(yùn)營(yíng)模式下，儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的模型與常規(guī)機(jī)組差不多，主要不同之處是這里還需要考慮儲(chǔ)能的壽命折損和狀態(tài)轉(zhuǎn)移等儲(chǔ)能特有的約束。
為了使結(jié)果更符合實(shí)際情況，這們這里全部采用某個(gè)省份的實(shí)際數(shù)據(jù)開(kāi)展研究。先看儲(chǔ)能獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的情況。通過(guò)復(fù)盤(pán)分析發(fā)現(xiàn)，在目前的儲(chǔ)能成本與市場(chǎng)價(jià)格下，儲(chǔ)能獨(dú)立運(yùn)營(yíng)是可以盈利的。這時(shí)候儲(chǔ)能的收入全部來(lái)自調(diào)頻市場(chǎng)，主要是因?yàn)閮?chǔ)能單獨(dú)運(yùn)營(yíng)時(shí)，容量有限，儲(chǔ)能要將“好鋼用在刀刃上”，所以全部容量都用來(lái)調(diào)頻了。全部容量都用來(lái)調(diào)頻了，那為什么會(huì)在能量市場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的收入呢？主要是因?yàn)閮?chǔ)能在調(diào)頻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生損耗能量，需要從電網(wǎng)購(gòu)電進(jìn)行補(bǔ)充。另外，從這個(gè)算例中也可以發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)能的利潤(rùn)受儲(chǔ)能壽命折損成本的影響很大。
再來(lái)看火儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)的情況。我們這里先對(duì)火儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)與火電獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的收益取差值，主要是想反映火儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)后，到底能給火電帶來(lái)多大的收益增量。我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)收益增量比儲(chǔ)能獨(dú)立運(yùn)營(yíng)時(shí)的收益大，這說(shuō)明了火儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)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(biāo)較低，調(diào)頻里程補(bǔ)償不高，甚至可能因評(píng)分過(guò)低而無(wú)法被出清。加入儲(chǔ)能后，可以大幅提高火儲(chǔ)的整體調(diào)頻性能，起到“四兩撥千斤”的效果。
風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)下的結(jié)論與風(fēng)火聯(lián)合運(yùn)營(yíng)的情況類(lèi)似，也實(shí)現(xiàn)了“1+1>2”。而且，風(fēng)電場(chǎng)加入儲(chǔ)能后產(chǎn)生的收益增量也主要來(lái)自于調(diào)頻。主要不同之處在于，加入儲(chǔ)能后，能量市場(chǎng)的收益增量為正。雖然儲(chǔ)能在參與調(diào)頻過(guò)程中也會(huì)生能量損耗，但另一方面儲(chǔ)能可以減少棄風(fēng)，而且減少棄風(fēng)帶來(lái)的收益比調(diào)頻過(guò)程中能量損耗產(chǎn)生的成本要大。因此，加入儲(chǔ)能后，風(fēng)電場(chǎng)可以在能量市場(chǎng)獲得更多的收益。
在荷儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)模式下，雖然通過(guò)峰谷套利減少了購(gòu)電成本，但是電池的折損成本更大，因此荷儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)的總收益反而下降。需要說(shuō)明的是，考慮到目前負(fù)荷側(cè)還很難具備參與調(diào)頻的條件，我們這里沒(méi)有考慮荷儲(chǔ)參與調(diào)頻的情況。這說(shuō)明僅通過(guò)峰谷套利，儲(chǔ)能還很難盈利。當(dāng)然，這還與峰谷差的大小有關(guān)。
將三種運(yùn)營(yíng)模式放在一起進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在電源側(cè)儲(chǔ)能的效果最好。而且，與風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合相比，火儲(chǔ)聯(lián)合的收益更高。這是因?yàn)樵谶@個(gè)例子中，火電的容量大于風(fēng)電場(chǎng)的容量。這也說(shuō)明除了在新能源場(chǎng)站配置儲(chǔ)能外，在傳統(tǒng)的火電廠加配儲(chǔ)能，也具有很好的經(jīng)濟(jì)性。
前面講了儲(chǔ)能的商業(yè)模式，我們可以看到，儲(chǔ)能的收益主要來(lái)自調(diào)頻。很自然就想到這樣一個(gè)問(wèn)題，有沒(méi)有可能通過(guò)調(diào)頻交易機(jī)制上的改變，提高儲(chǔ)能的收益呢？
先來(lái)看已有的調(diào)頻問(wèn)題。當(dāng)前的調(diào)頻本質(zhì)上屬于慢調(diào)頻。先采用AGC系統(tǒng)對(duì)調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行低頻濾波，僅調(diào)節(jié)與發(fā)電機(jī)組響應(yīng)速率相匹配的變化分量。這些低頻分量的特點(diǎn)是慢而大，而儲(chǔ)能的特點(diǎn)是快而小。所以，讓儲(chǔ)能像傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)那樣處理這些低頻信號(hào)，有點(diǎn)像“迫使儲(chǔ)能干不擅長(zhǎng)的事情”。
那能不能像PJM那樣，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一種快速調(diào)頻品種，發(fā)揮儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)呢？這時(shí)候可以將調(diào)頻需求的變化信號(hào)分解為分鐘級(jí)的低頻分量和秒級(jí)的高頻分量，分別分配給傳統(tǒng)機(jī)組與儲(chǔ)能資源，兩者相互補(bǔ)充，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。這對(duì)于提高調(diào)頻效果與儲(chǔ)能資源的合理利用均有好處。
在決定是否增設(shè)快速調(diào)頻品種之前，我們需要搞清楚幾個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是：大概有多少快速調(diào)頻量？在這個(gè)問(wèn)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(hào)進(jìn)行分解，發(fā)現(xiàn)高頻分量大概占20%至40%之間。
第二個(gè)問(wèn)題是：增設(shè)快速調(diào)頻在機(jī)制上好不好實(shí)現(xiàn)呢？先看原來(lái)的調(diào)頻交易機(jī)制，主要是綜合報(bào)價(jià)和調(diào)頻效果進(jìn)行排序、出清。加入快速調(diào)頻以后，只需要在這個(gè)基礎(chǔ)上增加一個(gè)調(diào)整因子，通過(guò)這個(gè)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(jī)制上較好實(shí)現(xiàn)。
第三個(gè)問(wèn)題是：增設(shè)快速調(diào)頻品種后的效果如何？我們選擇風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)和儲(chǔ)能獨(dú)立運(yùn)營(yíng)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(wú)論是哪種模式，加入快速調(diào)頻品種后，效益都會(huì)明顯提高。
第四個(gè)問(wèn)題是：增設(shè)快速調(diào)頻品種后，是否會(huì)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?yàn)閮?chǔ)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(lái)那些事情，這也在一定程度上減少了增設(shè)快速調(diào)頻品種的阻力。
由上可見(jiàn)，我們是具有增設(shè)快速調(diào)頻品種的條件的，而且國(guó)際上也有先例。為了進(jìn)一步增加儲(chǔ)能的收益，促進(jìn)儲(chǔ)能的發(fā)展，可以考慮增設(shè)快速調(diào)頻品種。
前面講了三種儲(chǔ)能的運(yùn)營(yíng)模式與交易機(jī)制。最后再介紹一下我們?cè)诠蚕韮?chǔ)能方面的研究成果。共享儲(chǔ)能是在共享經(jīng)濟(jì)的背景下出現(xiàn)的一個(gè)新概念，就是將儲(chǔ)能的所有權(quán)和使用權(quán)分開(kāi)，通過(guò)使用權(quán)的交易，使未擁有儲(chǔ)能的人也可以使用儲(chǔ)能。這有兩個(gè)作用：一是降低儲(chǔ)能的建設(shè)門(mén)檻，只要有錢(qián)就可以建儲(chǔ)能，可以利用更多的社會(huì)閑置資金建設(shè)儲(chǔ)能；二是提高儲(chǔ)能的利用效率，不再局限于“只有擁有儲(chǔ)能的人才能使用儲(chǔ)能”。
共享儲(chǔ)能一經(jīng)出現(xiàn)，就受到熱捧。今年7月，國(guó)家發(fā)改委、能源局發(fā)布的《指導(dǎo)意見(jiàn)》，就提出要“鼓勵(lì)探索建設(shè)共享儲(chǔ)能”。青海、安徽、浙江等省份都已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)展共享儲(chǔ)能的建設(shè)工作了。但是，目前的儲(chǔ)能共享形式主要是與電網(wǎng)簽約，相當(dāng)于租給電網(wǎng)，由電網(wǎng)進(jìn)行集中調(diào)度，共享儲(chǔ)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(jì)的角度設(shè)計(jì)了新的共享儲(chǔ)能品種與機(jī)制。
這是我們提出的共享儲(chǔ)能的整體架構(gòu)，主要包括儲(chǔ)能投資商、儲(chǔ)能用戶(hù)和交易中心，分別負(fù)責(zé)儲(chǔ)能使用權(quán)的賣(mài)、買(mǎi)和交易。
與電力交易類(lèi)似，儲(chǔ)能使用權(quán)的交易品種可以按時(shí)間尺度分為中長(zhǎng)期和現(xiàn)貨兩類(lèi)。儲(chǔ)能使用權(quán)的中長(zhǎng)期交易比較簡(jiǎn)單，可以采用雙邊協(xié)商交易和掛牌交易的方式，具體實(shí)現(xiàn)上與電力交易差不多。時(shí)間關(guān)系，就不再展開(kāi)。但這種中長(zhǎng)期的共享儲(chǔ)能品種依然存在某一用戶(hù)長(zhǎng)時(shí)間獨(dú)享一個(gè)儲(chǔ)能的情況，共享不夠充分。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們又相應(yīng)設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能使用權(quán)的現(xiàn)貨交易品種。具體又包括兩種：一種是容量權(quán)，即用戶(hù)可以按容量對(duì)儲(chǔ)能進(jìn)行支配、使用。它可以作為中長(zhǎng)期儲(chǔ)能使用權(quán)的補(bǔ)充，中長(zhǎng)期用戶(hù)在某些時(shí)段用不上的儲(chǔ)能容量，可以拿到現(xiàn)貨市場(chǎng)進(jìn)行交易，使儲(chǔ)能得到更充分的共享。但在具體某個(gè)時(shí)段，這種方式對(duì)儲(chǔ)能充、放電的考慮還是不夠精細(xì)。實(shí)際上，在某些時(shí)段，一些用戶(hù)可能要充電，另一些用戶(hù)可能要放電，他們完全可以對(duì)沖，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能更大程度的共享。按照這個(gè)思路，我們又設(shè)計(jì)了功率權(quán)這個(gè)品種，這實(shí)際上與電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)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(chǔ)能的商品屬性，使得每個(gè)用戶(hù)都可以充分按照自己的意愿進(jìn)行儲(chǔ)能使用權(quán)的交易、應(yīng)用和結(jié)算。
我們還相應(yīng)設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能使用權(quán)的報(bào)價(jià)、出清和定價(jià)機(jī)制。這里有幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：如何更公平地反應(yīng)各個(gè)交易主體的價(jià)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(xué)味比較濃，就不再展開(kāi)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(jié)果，可以看到儲(chǔ)能投資商和所有用戶(hù)都獲得了正的市場(chǎng)收益。這里儲(chǔ)能投資商的收益最大，因?yàn)樗馁Y本投入最大。而且，隨著交易品種類(lèi)型的增多和儲(chǔ)能用戶(hù)數(shù)量的增加，儲(chǔ)能投資商的利潤(rùn)和社會(huì)總福利都在增加，這說(shuō)明更多的儲(chǔ)能使用權(quán)交易品種和用戶(hù)，可以更好地促進(jìn)儲(chǔ)能共享，帶來(lái)更多的福利。
最后進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的總結(jié)。第1，儲(chǔ)能在電力市場(chǎng)的盈利主要來(lái)自調(diào)頻，而且在電源側(cè)配置儲(chǔ)能的運(yùn)營(yíng)效果最好。第2，加入快速調(diào)頻可以進(jìn)一步提高儲(chǔ)能的盈利能力，而且在機(jī)制上較好實(shí)現(xiàn)，可以考慮增設(shè)快速調(diào)頻品種。第3，共享儲(chǔ)能有利于儲(chǔ)能的最大化利用，通過(guò)合適的儲(chǔ)能使用權(quán)交易品種及機(jī)制設(shè)計(jì)，可更好地體現(xiàn)共享儲(chǔ)能的商品屬性。
謝謝大家！
