中國儲能網(wǎng)訊：
在“2022第七屆中國儲能西部論壇”上，清華大學(xué)教授、中國能源研究會儲能專委會副主任委員夏清作《激勵新能源和儲能協(xié)同發(fā)展的機制設(shè)計》主旨報告發(fā)言。
我們的儲能事業(yè)正在浩浩蕩蕩發(fā)展，如何讓這些儲能產(chǎn)生價值？我們一起來探討。
新能源發(fā)展帶動了儲能發(fā)展
雙碳目標下，新型電力系統(tǒng)最大特點就是新能源爆發(fā)性增長，由于新能源發(fā)電的間歇性、隨機性，造成了電力系統(tǒng)時間上和空間上的不平衡，解決電網(wǎng)的不平衡問題需要儲能。新能源和儲能恰似一對孿生姐妹，是相互支撐發(fā)展的。所以，新能源的發(fā)展帶動了儲能的發(fā)展。
在儲能行業(yè)里，我們現(xiàn)在需要多時空尺度的儲能體系。時間尺度看，需要從小時級到天甚至更長時間，短時儲能可以平抑電力不平衡，長時儲能平抑能量不平衡；空間尺度看，需要有發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的，儲能將無處不在，將解決時間、空間上的不平衡，儲能將重構(gòu)電力系統(tǒng)。
在我們談到儲能的時候，不能忽視一個重要話題就是機制，在制度經(jīng)濟學(xué)里面有一個核心思想，所有的創(chuàng)新都是結(jié)果，而機制是創(chuàng)新的源泉和動力。夏清教授強調(diào)，機制之所以是動力，是因為機制能夠精準地辨識所有技術(shù)的價值，并開展誰創(chuàng)造的價值誰分享的公平分配。
目前，儲能參與電力市場建設(shè)已在國內(nèi)如火如荼的開展，從年、月、周、日形成了一個持續(xù)遞進的新型市場體系，我們有現(xiàn)貨市場、日前日內(nèi)市場、輔助服務(wù)市場，未來隨著新能源高比的例發(fā)展，量變引起的質(zhì)變，將產(chǎn)生什么樣的問題，這里引出了今天報告的第二個主題，當(dāng)前電力市場體系存在的問題。
高比例新能源給電力現(xiàn)貨市場帶來挑戰(zhàn)
在高比例新能源情景下，當(dāng)前電力市場體系存在著什么樣的問題？對儲能價值的度量又存在什么樣的問題？在拋出這些問題后，夏清教授強調(diào)一定要注意新型電力系統(tǒng)下電力市場體系產(chǎn)生了質(zhì)變。
為了說明這個問題，我們需要先回顧一下電力現(xiàn)貨市場的一個基本原理。在電力現(xiàn)貨市場中，新能源、水電、火電都會各自報價，這些報價會形成在某一個時段的排序，最后會有一個滿足電力系統(tǒng)負荷需求的報價，就成為這個時段的邊際價格。但是當(dāng)新能源比例高到一定程度的時候，將給電力現(xiàn)貨市場帶來挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在三個方面：
挑戰(zhàn)一：現(xiàn)貨市場價格信號“消失”、靈活調(diào)節(jié)資源收益不足。
隨著新能源比例的逐步提高，火電將成為靈活性資源，如果由新能源決定邊際價格，其近零邊際成本將導(dǎo)致現(xiàn)貨價格信號消失，價格調(diào)節(jié)作用不復(fù)存在；如果由昂貴、少量的靈活性資源決定邊際價格，新能源與靈活性資源的供電服務(wù)差異性無法體現(xiàn)，新能源將獲取超額利潤，產(chǎn)生嚴重的“搭車”后果。
挑戰(zhàn)二：容量定價困難。
新能源容量同時率低，有效容量逐日、逐時、逐地變動，市場供求關(guān)系的時變性決定了不同時刻的容量價值是不一樣的，難以形成對新能源固定成本的定價機制。
挑戰(zhàn)三：新能源消納成本分攤呼喚公平合理的機制。
新能源的發(fā)展離不開調(diào)節(jié)資源，以提供靈活性資源而產(chǎn)生的調(diào)節(jié)成本，也是新能源一種外部成本。關(guān)鍵的問題這個成本由誰來承擔(dān)？新能源裝不裝儲能，整個系統(tǒng)為它付出的成本是不一樣的；用戶也是如此，是否裝儲能，用電曲線波動也不一樣。這就產(chǎn)生一個問題：這種成本如何公平的分攤給所有的新能源和用戶，這就需要有一種價值的度量，能對儲能進行價值認定。這個問題在英國即將啟動的新一輪電力市場改革計劃中也得到了充分的重視，最近英國咨詢機構(gòu)提出了，未來的電力市場要需要按照產(chǎn)品的特性解耦，分為傳統(tǒng)能源和新能源兩個市場。
電力現(xiàn)貨市場可以精細刻畫每一時段電能價值
當(dāng)前，我們國家儲能產(chǎn)業(yè)如火如荼地發(fā)展，下一步呼喚機制讓儲能產(chǎn)業(yè)健康、高質(zhì)量發(fā)展。
首先我們需要明確當(dāng)前的新能源配比儲能面臨著哪些問題，夏清教授提出了三點：
第一，新能源企業(yè)配比儲能，加重了企業(yè)經(jīng)營負擔(dān)；新能源企業(yè)配比儲能后，上網(wǎng)電價并沒有變，也沒有給儲能成本一個疏通渠道，加重了企業(yè)經(jīng)營負擔(dān)，嚴重挫傷了新能源企業(yè)配置儲能的積極性。
第二，儲能充放電量安排與新能源企業(yè)利益直接相關(guān)，調(diào)度的公平性監(jiān)管難度大；
第三，迫切需要市場機制度量儲能的價值。當(dāng)前迫切需要建立一種機制，對新能源配儲進行價值度量，以辨識新能源電站配置儲能與否、調(diào)度次數(shù)、運行效果，這就是價值度量。
有人認為，通過峰谷電價、尖峰電價等價格信號，就可以激勵市場成員自發(fā)配置儲能或調(diào)峰資源。夏清教授認為，峰平谷對于負對需求側(cè)響應(yīng)確實具有很好的調(diào)節(jié)作用，但新能源的波動隨機性、間歇性大，而現(xiàn)行峰平谷電價是固定的，難以反映真實的供需關(guān)系，也無法準確反映新能源出力的時序波動。價格如果不能夠反映供求關(guān)系的時變性，則難以度量儲能平抑這種波動性的價值，因此我們希望電力市場機制應(yīng)具有這樣的功能。
夏清教授表示，只有電力現(xiàn)貨市場，才能精細刻畫每一時段的電能價值。日前市場分時的價格信號能夠激勵儲能、需求側(cè)響應(yīng)、調(diào)峰資源的交易行為，激勵電化學(xué)儲能平抑新能源發(fā)電短時間尺度的波動性、跟蹤負荷的時變性；實時市場的尖峰電價能夠激勵儲能套利行為和需求側(cè)動態(tài)響應(yīng)；調(diào)頻市場的價格信號能夠激勵儲能以更快速的方式確保更細時間尺度內(nèi)的電力供需平衡。
以新能源為主的電力現(xiàn)貨市場的建設(shè)將徹底改變未來的調(diào)度方式。未來的電網(wǎng)將是源網(wǎng)荷儲，儲能成為一個重要的環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)的價值功能被發(fā)揮出來，就需要一個體制機制。好在我們看到《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則》和《電力現(xiàn)貨市場監(jiān)管辦法》征求意見稿出來了，我們已經(jīng)注意到了這方面在悄然變化。
以新能源為主的電力市場體系構(gòu)想
隨著新能源比例越來越高，如何構(gòu)建電力現(xiàn)貨市場？
夏清教授提出了新能源與靈活性市場解耦的市場體系。將新能源與靈活性資源解耦，新能源單獨組織市場開展交易，而將所有與新能源配合的資源納入為靈活性市場；這兩個市場與綠色證書市場相協(xié)同。新能源與化石能源不能在同一市場中競爭，因為這兩種商品成本屬性發(fā)生了根本性的變化，前者是正的外部成本，而后者是負的外部成本；前者以固定成本為主，而后者以燃料、運行成本為主。
在這一市場體系中，用戶將怎么參與？是多市場均衡的過程。市場主體逐利的選擇促進了不同市場之間的均衡與協(xié)同發(fā)展。通過市場主體的交易，實現(xiàn)了三個市場均衡，達到了用戶在三個市場上購電全成本的均衡化。夏清教授強調(diào)，市場的本質(zhì)在于：一定要把選擇的權(quán)利交給用戶，由于用戶逐利的行為、選擇的行為，使得各個市場之間開展了一種基于全成本的市場均衡過程。
以分時容量電價度量儲能價值
新能源有固定成本，用戶將這些成本分攤到每天；在每一天里面，又根據(jù)負荷曲線的供求關(guān)系，再將成本分攤到每個小時；這樣通過競爭形成了與傳統(tǒng)現(xiàn)貨市場兼容、各個時段的分時容量電價（傳統(tǒng)叫分時電價）。有了分時容量電價，就可以對儲能在不同時刻的價值進行度量；沒有分時電價，則很難對儲能價值進行定價。
市場最本質(zhì)是什么？市場從來不叫你做什么，總是以價格信號去引導(dǎo)你做什么，這就是市場的魅力，引導(dǎo)著資源高效地優(yōu)化配置。
分時容量電價能夠激勵用戶提升儲能需求側(cè)響應(yīng)的能力，引導(dǎo)靈活性資源投資。當(dāng)用戶在沒有儲能設(shè)施的情況下，如果基于容量分時電價的用電成本高時，則必然激勵用戶投資儲能等資源進行削峰填谷，降低電費成本。以新能源固定成本形成的分時容量電價的現(xiàn)貨市場，能夠以價格反映新能源與電力需求的匹配度，這樣的價格信號必然能夠引導(dǎo)源荷的發(fā)電與用電行為，促進源與荷在時序上更加匹配，這就是市場制度精妙所在。夏清教授認為，以分時容量電價能夠度量儲能價值，必然激勵新能源與儲能協(xié)同發(fā)展。
形成公平的分攤機制
以新能源為主的新型電力系統(tǒng)的靈活性市場設(shè)計中，交易周期有日前和實時，交易品種有不平衡電量、調(diào)頻、備用等，供應(yīng)資源有火電、新型儲能、抽水蓄能電站等，需求方主要是新能源和用戶。
上述的市場體系能夠引導(dǎo)用戶使用綠電，使用新能源；不平衡的部分可以在靈活性市場購買。在靈活性市場中，讓火電、抽水蓄能、儲能設(shè)備、虛擬電廠、需求側(cè)響應(yīng)等各種靈活性資源充分競爭，必然形成了各時段靈活性市場的分時價格。
在這樣的市場體系下，用戶購電需求可以分為新能源和常規(guī)電源市場兩個部分。新能源市場上購買的部分按照新能源日前市場結(jié)算，其余的需求在靈活性市場購買，按照靈活性市場的分時價格結(jié)算。這兩者的比例由用戶自身抉擇。用戶需要考慮全成本，包括碳排放成本、綠證成本、兩個市場的分時價格，開展購電決策，本質(zhì)是多個市場的均衡過程。作為好的市場設(shè)計，就是給出精準的價格信號供用戶的選擇，當(dāng)多個市場達到均衡時，則完成了最優(yōu)的資源優(yōu)化配置。
另外一方面，在靈活性資源備用市場中，該市場成本分攤應(yīng)該考慮新能源預(yù)測偏差大小。誰引起的偏差更大，則必須承擔(dān)更多的社備用市場成本，這是因為備用市場對這些預(yù)測偏差大的新能源企業(yè)發(fā)揮了更大的作用，這符合制度經(jīng)濟學(xué)的原則，誰造成的成本、誰就去承擔(dān)，否則將產(chǎn)生“搭車”，而導(dǎo)致資源優(yōu)化配置錯配。
在這樣的機制下，所有的新能源預(yù)測會越來越準，用電曲線預(yù)測偏差越來越小。這個“準”與“小”的背后，是儲能發(fā)揮了重要的作用。預(yù)測總是有偏差的，但儲能可以“熨平”這種偏差?，F(xiàn)貨市場促進新能源和儲能協(xié)同運行，現(xiàn)貨市場上的時段劃分甚至要到5分鐘一個時間間隔，時間間隔越短、波動越大的可以度量出來了，誰的偏差越大。則需要的AGC調(diào)頻資源多，誰就應(yīng)該承擔(dān)更多AGC市場的成本。
在上述的市場體系中，電能價值由新能源分時容量市場及偏差平衡市場共同決定。新能源分時容量市場能夠提供反映電網(wǎng)各時段容量稀缺性的分時價格信號，鼓勵新能源市場主體以套利的方式優(yōu)化儲能運行；靈活性資源現(xiàn)貨市場提供反映實時供求關(guān)系及再平衡成本的價格信號，逐時遞進反映靈活性資源稀缺性。多層次、立體的時空價格信號為儲能等靈活性資源提供了價值度量，展示了獲利空間，將激發(fā)儲能產(chǎn)業(yè)按照源網(wǎng)荷儲協(xié)同發(fā)展的需求合理投資、最佳運行，激勵新能源與儲能產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。
夏清教授希望未來的市場機制可以達到這樣一個境界，將激勵形成源網(wǎng)荷儲協(xié)同運行的新模式。在發(fā)電側(cè)、負荷側(cè)分布式地安裝儲能， “熨平”新能源出力和用電負荷曲線，將電網(wǎng)調(diào)度由電力平衡轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏科胶猓瑴p少為滿足尖峰負荷投資的輸電線路，使得源網(wǎng)荷三個環(huán)節(jié)協(xié)同共贏發(fā)展，這就是體制機制所追求的崇高境界。
新型的電力系統(tǒng)是以新能源、電網(wǎng)、儲能、主動負荷重構(gòu)能源系統(tǒng)，只有滿足激勵相容的機制，才能激活各環(huán)節(jié)的活力，激發(fā)源網(wǎng)荷儲高效精準的互動，激勵新能源與儲能協(xié)同發(fā)展。謝謝大家。
