長時儲能能夠滿足電力系統(tǒng)長時調(diào)節(jié)需求,解決長時間尺度電力電量不平衡問題,在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、促進新能源消納中發(fā)揮重要作用。但目前,除抽水蓄能外,其他長時儲能參與電力系統(tǒng)安全調(diào)節(jié)普遍較少。應(yīng)加快容量市場建設(shè),穩(wěn)定長時儲能投資收益預(yù)期,吸引更多長時儲能參與電力系統(tǒng)安全調(diào)節(jié),為系統(tǒng)提供長期充裕度和靈活性,更好推進新型電力系統(tǒng)建設(shè),助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
一、亟需發(fā)展長時儲能以滿足電力系統(tǒng)對長時調(diào)節(jié)資源的迫切需要
隨著新能源在電力供應(yīng)中占比不斷提升,電力系統(tǒng)消納壓力大幅增加,部分地區(qū)新能源消納難題愈發(fā)凸顯,迫切需要提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力特別是長時調(diào)節(jié)能力。系統(tǒng)長時調(diào)節(jié)一般指4小時及以上調(diào)節(jié),通常表現(xiàn)為電力輔助服務(wù)中的調(diào)峰,即在電力調(diào)度機構(gòu)統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)下,各類發(fā)電企業(yè)、儲能設(shè)施、用電負荷等調(diào)節(jié)資源,通過降低(或提升)發(fā)電出力、存儲(或釋放)電能、增加(或減少)用電等,參與系統(tǒng)峰谷調(diào)節(jié)以實現(xiàn)長時間尺度電力電量平衡,保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。國家電網(wǎng)有關(guān)專家研究表明,當(dāng)風(fēng)電、太陽能發(fā)電量在總發(fā)電量中占比(以下簡稱“新能源發(fā)電量占比”)達到15%—20%時,4小時以上的長時調(diào)節(jié)需求將成為剛需;一旦這一占比超過50%,則需要解決數(shù)天、數(shù)周乃至跨季節(jié)調(diào)節(jié)問題。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)測算,截至2024年底,我國新能源發(fā)電量占比已達到14.4%,未來受新能源大規(guī)模發(fā)展、極端氣候事件增加、新興用電主體增長等因素影響,電力系統(tǒng)長時調(diào)節(jié)需求將快速攀升。據(jù)華北電力大學(xué)學(xué)者預(yù)測,到2030年我國電力電量缺口時長將會由現(xiàn)在的2—3小時向5—6小時演變,跨季節(jié)性互濟需求更加凸顯。
面對日益增長的長時調(diào)節(jié)需求,調(diào)節(jié)時長4小時以下的短時儲能已不具備相應(yīng)支撐能力,經(jīng)靈活性改造的煤電、氣電等調(diào)節(jié)資源雖能滿足調(diào)峰需求,但存在碳排放增加、氣源保障不足以及頻繁啟停造成的調(diào)節(jié)經(jīng)濟性不高等問題。相比之下,調(diào)節(jié)時長4小時及以上的長時儲能能夠更好滿足系統(tǒng)長時調(diào)節(jié)需求,系統(tǒng)對其需求也更為迫切。但目前,長時儲能供給明顯嚴重不足。據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)測算,截至2024年底,長時儲能裝機在發(fā)電總裝機中占比僅約為1.79%,其中已建成投運的抽水蓄能在發(fā)電總裝機中占比約1.7%,不及意大利、美國、日本、德國、法國等國家5%的平均水平;除抽水蓄能外,大多數(shù)長時新型儲能項目尚處于示范階段,已建成投運的全釩液流電池、壓縮空氣、鉛碳電池等長時新型儲能項目寥寥無幾,且其建設(shè)運營的單位成本均高于抽水蓄能。
二、長時儲能可持續(xù)發(fā)展需要建立收益預(yù)期相對穩(wěn)定的長期市場
(一)應(yīng)對系統(tǒng)調(diào)節(jié)不確定性需要建立長期市場
隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng)、全社會用電剛需增長以及極端氣候事件增加等,電力系統(tǒng)能否長期保持安全穩(wěn)定存在較大不確定性。特別是臺風(fēng)、暴雪、極寒、高溫、干旱等極端天氣等,嚴重干擾風(fēng)電、太陽能發(fā)電、水電等可再生能源出力,同時也會造成負荷劇烈波動,系統(tǒng)長時調(diào)節(jié)壓力激增的同時,調(diào)節(jié)的不確定性進一步加劇。為了應(yīng)對這種不確定性,電力調(diào)度機構(gòu)需長期保有一定規(guī)模、能夠提供長期穩(wěn)定容量的調(diào)節(jié)資源,長時儲能恰好能夠解決長時間尺度電力電量不平衡問題,大大減緩不確定因素造成的系統(tǒng)波動。為此,需要建立一個具有一定規(guī)模、能夠激勵長時儲能等各類調(diào)節(jié)資源參與的長期市場,為系統(tǒng)長期充裕度和靈活性提供支撐,保障電力系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運行。
(二)電力現(xiàn)貨市場、電力輔助服務(wù)市場機制均難以形成長期穩(wěn)定收益預(yù)期
電力現(xiàn)貨市場、電力輔助服務(wù)市場均屬于短期市場,交易價格主要反映短期供需,而且這兩個市場對價格均有一定限制。比如,在已開啟電力現(xiàn)貨市場試點的地區(qū),大多數(shù)省份規(guī)定電力現(xiàn)貨申報價格上限為1.5元/千瓦時;電力輔助服務(wù)市場中也明確規(guī)定調(diào)峰服務(wù)價格上限不得高于當(dāng)?shù)仄絻r新能源上網(wǎng)電價。在價格上限管制下,調(diào)峰等輔助服務(wù)的真實價值無法通過電力現(xiàn)貨市場電價差充分體現(xiàn),長時儲能參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的固定成本難以通過電力輔助服務(wù)市場回收。同時,長時儲能初始投資較高、回報周期長,投資者很難甚至無法根據(jù)短時價格信號去做長期投資決策。由此可見,短期市場無法形成長期穩(wěn)定收益預(yù)期,造成儲能特別是長時新型儲能投資的內(nèi)在動力不足。
(三)現(xiàn)有容量補償機制難以發(fā)揮市場配置資源作用
容量補償機制側(cè)重于中長期激勵,通常以政府部門核定容量電價或確定補貼的方式,對調(diào)節(jié)資源直接給予固定成本補償。目前,煤電、氣電、抽水蓄能等長時調(diào)節(jié)資源的容量補償采用政府定價模式,體現(xiàn)為“容量電價+電量電價”兩部制電價形式;部分地區(qū)電網(wǎng)側(cè)獨立儲能的容量補償采用政府補貼模式,體現(xiàn)為裝機或發(fā)電補貼。這種容量補償機制能夠穩(wěn)定儲能收益預(yù)期,有利于引導(dǎo)資本投資。但從長遠看,這種確定性補償價格難以客觀反映系統(tǒng)長期容量充裕性波動情況,市場配置資源作用難以發(fā)揮,容易造成供需錯配。據(jù)電規(guī)總院專家預(yù)計,到2030年我國抽水蓄能累計建成投運規(guī)模將達到2.4億千瓦左右,遠超國家規(guī)劃的1.2億千瓦目標(biāo),特別是部分地區(qū)抽水蓄能電站建設(shè)過多、與區(qū)域未來系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求并不匹配等問題已逐漸顯露。同時,政府選定技術(shù)路線并確定補償價格,無法體現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、成本下降等市場變化情況,不利于促進不同技術(shù)公平競爭。
綜上,無論是為了更好應(yīng)對系統(tǒng)調(diào)節(jié)長期不確定性,還是有效彌補現(xiàn)有收益模式激勵性不強、市場配置資源程度不夠等缺陷,均需要建立一種新機制以鼓勵長時儲能投資,促進長時儲能可持續(xù)發(fā)展。容量市場正是一種以容量供需為基礎(chǔ)、具有穩(wěn)定收益預(yù)期的長期市場。這個市場中,通過簽訂不同時間尺度的容量交易合約,確保長時儲能這類調(diào)節(jié)資源的投資回報相對穩(wěn)定,彌補其在電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場上的收益不足,形成穩(wěn)定收益預(yù)期,吸引更多社會資本參與投資。同時,通過市場競爭形成能夠真實反映容量供需的統(tǒng)一價格信號以進一步優(yōu)化資源配置,有利于促進各類技術(shù)公平競爭,實現(xiàn)不同儲能技術(shù)路線的“同工同酬”,并不斷提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性。
三、關(guān)于建設(shè)容量市場的幾點思考
電力市場體系設(shè)計是一個有機整體,牽一發(fā)而動全身。容量市場建設(shè)應(yīng)以滿足系統(tǒng)長期充裕度和靈活性需求為基本目的,形成能夠穩(wěn)定投資收益預(yù)期的市場機制,吸引長時儲能等各類調(diào)節(jié)資源積極參與系統(tǒng)調(diào)節(jié),保障電力系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運行。具體可從以下方面謀劃:
(一)豐富市場參與主體,增加調(diào)節(jié)資源供給
容量市場中的市場成員應(yīng)包括電力調(diào)度機構(gòu)、電力交易機構(gòu)、電網(wǎng)企業(yè)和容量資源經(jīng)營主體。其中,容量資源經(jīng)營主體主要包括具備較強靈活性的發(fā)電企業(yè),比如靈活性煤電、氣電、水電等企業(yè);各類儲能運營企業(yè),比如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、二氧化碳儲能、鉛碳電池儲能、液流電池儲能、鋰離子電池儲能、熱儲能、氫儲能等;各類需求側(cè)響應(yīng)資源運營商,比如虛擬電廠、負荷聚合商、智能微電網(wǎng)等。
(二)明確市場準(zhǔn)入規(guī)則,促進公平競爭
為確保市場公平競爭和有效運行,不區(qū)分調(diào)節(jié)資源技術(shù)類型,而是基于有效裝機(或聚合)功率、可持續(xù)調(diào)節(jié)時長等技術(shù)指標(biāo)制定統(tǒng)一的準(zhǔn)入規(guī)則,允許符合準(zhǔn)入條件的各類調(diào)節(jié)資源參與容量市場。具體可結(jié)合容量交易標(biāo)的周期進一步完善相應(yīng)準(zhǔn)入規(guī)則,比如對于周度、月度、季度、年度及以上容量交易,分別設(shè)計完善相應(yīng)的有效裝機(或聚合)功率、可持續(xù)調(diào)節(jié)時長等準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。
(三)結(jié)合容量需求設(shè)計交易標(biāo)的,提高長時調(diào)節(jié)匹配度
為提升不同周期的容量交易與系統(tǒng)實際調(diào)節(jié)需求匹配性,需要綜合考慮歷史負荷數(shù)據(jù)、負荷預(yù)測、可再生能源發(fā)展規(guī)劃、電網(wǎng)建設(shè)、氣候變化情況等多種因素,科學(xué)測算未來不同時段電力容量需求,并設(shè)計相應(yīng)的容量交易標(biāo)的。比如,可結(jié)合負荷預(yù)測、發(fā)電電源及輸配電設(shè)施建設(shè)規(guī)劃等,逐年發(fā)布未來5—10年容量需求水平以及長期容量交易標(biāo)的(5—10年);結(jié)合輸電阻塞等情況,逐季發(fā)布未來2—3年容量需求水平以及中期容量交易標(biāo)的(2—3年);考慮設(shè)備檢修、停運等狀況,逐日發(fā)布未來周度或月度容量需求水平及短期容量交易標(biāo)的(周度、月度)。
(四)建立完善市場價格機制,確保調(diào)節(jié)資源“同質(zhì)同價”
為促使容量交易價格真實合理反映市場供需,同時更好滿足“雙碳”目標(biāo)和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行要求,需綜合考慮調(diào)節(jié)資源碳排放水平、有效容量、調(diào)節(jié)能力差異等,不斷完善市場價格機制。在交易機制設(shè)計上,可采用競價、拍賣、協(xié)商等多種方式。比如,通過競爭性報量報價,按照邊際出清原則形成統(tǒng)一的容量市場出清價格;借鑒國際經(jīng)驗開展競爭性拍賣,如基本拍賣、追加拍賣等;通過場內(nèi)、場外靈活方式,組織開展容量雙邊協(xié)商交易,自行協(xié)商交易的容量數(shù)量與價格。
(五)做好統(tǒng)籌協(xié)調(diào)與市場監(jiān)管,保障容量市場發(fā)揮長效作用
為促進不同層次電力市場有效融合,需統(tǒng)籌考慮電能量市場、電力輔助服務(wù)市場和容量市場,特別是要平衡好存量與增量調(diào)節(jié)資源、短期與長期供應(yīng)安全關(guān)系,推動各類市場有效銜接。同時,要建立完善市場監(jiān)管體系,維護市場秩序。比如,實時收集和分析市場數(shù)據(jù),及時發(fā)現(xiàn)市場異常情況并對違規(guī)行為進行處罰;定期對容量市場運行效果進行評估,根據(jù)實際情況適時調(diào)整市場規(guī)則和政策,確保容量市場機制能夠持續(xù)有效地發(fā)揮作用。
(王慶,國家發(fā)展改革委價格成本和認證中心副處長。趙宏,國家發(fā)展改革委價格監(jiān)測中心副主任)