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(shù)快速發(fā)展，電網(wǎng)儲能成本逐步降低，規(guī)模化儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用正迎來重要的發(fā)展機遇期。如何推動電網(wǎng)側(cè)儲能朝著更高質(zhì)量、更有效率、更可持續(xù)的方向發(fā)展，是電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵問題。
為此，國家能源局立項，組織中國南方電網(wǎng)有限責任公司、南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司、清華大學及中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟開展《電網(wǎng)側(cè)儲能關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究》，聚焦電網(wǎng)側(cè)儲能的作用與價值分析、商業(yè)模式設(shè)計、未來容量規(guī)劃和相關(guān)政策建議。該課題于2019年4月底完成驗收。本文結(jié)合該項目的部分內(nèi)容，圍繞儲能參與電力市場的相關(guān)話題展開討論。
1、電網(wǎng)側(cè)儲能的作用與價值
厘清電網(wǎng)側(cè)儲能的本質(zhì)，能從根源上解決由于界定模糊產(chǎn)生的爭議和分歧，對電網(wǎng)側(cè)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向形成共識。
現(xiàn)行主流觀點多從物理資產(chǎn)所有權(quán)的角度界定電網(wǎng)側(cè)儲能，即根據(jù)儲能接入電力系統(tǒng)位置的不同，將儲能劃分為電源側(cè)、用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)儲能。本課題研究認為，應(yīng)從儲能發(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)度機構(gòu)統(tǒng)一調(diào)度，發(fā)揮全局性、系統(tǒng)性作用的儲能都應(yīng)納入電網(wǎng)側(cè)儲能的范疇，這樣有利于形成開放競爭的電網(wǎng)側(cè)儲能市場。
正確認識電網(wǎng)側(cè)儲能的作用與價值，是發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動力。儲能應(yīng)用于電力系統(tǒng)的價值主要體現(xiàn)在：通過儲能與電網(wǎng)的深度融合，可極大改進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)定運行水平和電網(wǎng)投資運行效率。儲能響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)靈活的特點，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)別于獨立運行的電源側(cè)、用戶側(cè)儲能，由于電網(wǎng)側(cè)儲能接受電力調(diào)度機構(gòu)統(tǒng)一調(diào)控、參與系統(tǒng)全局優(yōu)化，必將形成儲能的系統(tǒng)性、全局性優(yōu)勢，必將產(chǎn)生以儲能全局優(yōu)化調(diào)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(wǎng)側(cè)儲能的發(fā)展，代表了電力儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)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(wù)價值。儲能可參與不同市場、提供不同的能源服務(wù)，并通過相應(yīng)的價格機制獲得收益。不同的價格機制與服務(wù)相互關(guān)聯(lián)，需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)儲能資源的分配。隨著電力市場建設(shè)日益完善，儲能的市場運營策略也將變得更為復(fù)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(xiàn)儲能商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
(1)國外現(xiàn)狀
?美國儲能參與電力市場的政策演進
在美國，儲能技術(shù)能在電力系統(tǒng)中規(guī)模化應(yīng)用，除了儲能技術(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(Federal Energy Regulation Commission, FERC)在立法層面的制度保障。
當前，電力批發(fā)市場規(guī)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(yīng)用的兩個主要抓手。
在電力批發(fā)市場規(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能列為一類獨立的電力資產(chǎn)，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(shè)備并網(wǎng)，規(guī)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(jīng)濟激勵，將儲能納入綜合資源規(guī)劃等。
美國以市場規(guī)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(yè)的健康發(fā)展起到了關(guān)鍵性作用。
引導(dǎo)儲能投資的典型模式
全球范圍來看，引導(dǎo)儲能投資的典型模式分為市場驅(qū)動和政策驅(qū)動。英國電力市場中的容量市場、輔助服務(wù)市場機制及先進頻率響應(yīng)招標，是儲能在市場驅(qū)動下發(fā)展的案例。而加州則是通過政府立法，由電力公司主導(dǎo)進行儲能開發(fā)，是儲能在政策驅(qū)動下發(fā)展的典型。
(2)國內(nèi)現(xiàn)狀
國內(nèi)電網(wǎng)側(cè)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(shè)和運營。電網(wǎng)公司采用租賃形式獲得項目使用權(quán)，可利用儲能資源替代傳統(tǒng)輸配電資產(chǎn)投資、提高電力系統(tǒng)運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)儲能示范項目：江蘇儲能項目主要由江蘇省網(wǎng)公司確定第三方公司作為項目總包方，負責項目投資建設(shè)，并與之簽訂一定時期固定收益率的經(jīng)營性租賃合同，電網(wǎng)公司獲得儲能系統(tǒng)的使用權(quán)。投資方對儲能設(shè)備等進行招標采購，確定供應(yīng)商并按照一定的支付比例分期向儲能設(shè)備供應(yīng)商支付。電網(wǎng)企業(yè)調(diào)用儲能系統(tǒng)為電網(wǎng)提供服務(wù)，投資方獲得租金收益。
甘肅、青海儲能電站參與可再生能源消納：甘肅省大規(guī)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(wù)市場并提高可再生能源發(fā)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(diào)峰輔助服務(wù)市場化交易，一定程度上緩解了地區(qū)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(wù)政策給予電站相應(yīng)補償。
3、儲能參與市場效益分析
市場環(huán)境下電網(wǎng)側(cè)儲能和傳統(tǒng)電源一樣，能夠參與能量市場、輔助服務(wù)市場和備用容量市場，通過市場選擇發(fā)現(xiàn)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(xiàn)階段儲能在調(diào)頻領(lǐng)域已有一定的經(jīng)濟性，但由于電價差不足以抵消儲能系統(tǒng)循環(huán)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(zhuǎn)備用容量市場，其收益包括備用容量的收益和被調(diào)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(nèi)，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(wù)市場并提高可再生能源發(fā)電量獲得的價值補償，具有較好的經(jīng)濟效益。
4、儲能參與電力市場的挑戰(zhàn)
儲能參與電力市場面臨著政策、技術(shù)與經(jīng)濟特性方面的挑戰(zhàn)。
在政策方面，電網(wǎng)側(cè)儲能的身份定位和回報機制尚不明確，給電網(wǎng)側(cè)儲能發(fā)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(shù)與經(jīng)濟特性方面，儲能成本下降和技術(shù)提升的速度存在不確定性，是儲能市場化運營的關(guān)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(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)對于保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)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(wù)的運營模式。美國建立基于性能的調(diào)頻補償機制后，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(jīng)濟性。
5、結(jié)語
通過制度創(chuàng)新，配套產(chǎn)業(yè)政策支撐，在開放包容的市場環(huán)境和健全的監(jiān)管體制下，儲能技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用必將有力支撐電網(wǎng)智能柔性，促進經(jīng)濟高效發(fā)展!
