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國外電力輔助服務市場 實踐經驗與啟示
發布時間:2020-01-06 15:26:18     瀏覽次數:32
電力輔助服務的概念和特點 電力輔助服務指為維護電力系統的安全穩定運行、保證電能質量,除正常電能生產、輸送、使用以外,由發電企業、電網企業和電力用戶等提供的服務。常見電力輔助服務品種包括調頻、調峰、備用、調壓、黑啟動等。其中,調峰是我國特有的電力輔助服務品種,其本質是通過短時電力調節使發電出力匹配負荷的變化,實現電力電量的平衡。國外電力輔助服務市場中并沒有這個品種,一般通過現貨市場中的實時市場或平衡機制實現。 電力輔助服務產品與電力系統運行緊密相關,與一般的電能量商品相比,具有一定特殊性,要求對輔助服務的價格和交易機制進行科學合理的設計。 第一,電力輔助服務屬于“公共產品”。電力輔助服務應用于整個電力系統,為保障系統安全穩定運行和可靠供電發揮著重要作用,所有接入主體均是“受益者”。因此,輔助服務具有一定公共產品屬性。公共產品的成本可以通過“受益者”或“肇事者”兩方面回收。輔助服務成本可以由終端用戶分攤,或是由造成系統偏差的主體承擔。 第二,電力輔助服務成本構成復雜、差異性大。輔助服務成本包括固定成本、變動成本和機會成本。不同輔助服務品種的成本間,以及不同主體提供同一種輔助服務的成本間均存在一定差異。 第三,不同輔助服務品種之間具有替代性。以系統備用為例,不同類型的備用對系統價值不同,響應時間越短的備用價值越高。高質量的備用價格一般不低于低質量的備用,而低質量的備用可以被高質量的備用替代。 國外電力輔助服務的提供方式 電力輔助服務是維護電力系統的安全穩定運行、保證電能質量的重要保障。在國外成熟的電力市場中,對市場成員提供的輔助服務分為基本服務和有償服務,并將提供基本輔助服務作為發電企業和用戶參與電力市場的基本條件之一。根據輔助服務的品種特性不同,國外電力輔助服務的提供方式主要包括強制提供、長期合約和集中競爭市場三種。 1. 強制提供:為保證系統安全,在發電機組接入時規定必須提供一定范圍內的輔助服務,如一次調頻、一定范圍的無功調節等。在法國、意大利、西班牙等歐洲國家,發電機組需提供輸電系統運營商(TSO)所規定的一次調頻備用容量。強制提供輔助服務不一定代表免費提供,系統調度運行機構需要合理確定機組提供輔助服務的成本,以固定費率對其進行補償。 2. 長期合約:針對黑啟動、無功調節等對機組有特殊能力要求或具有一定本地化特征的輔助服務品種,適宜采用長期合約方式進行采購,由系統調度運行機構確定需求后,通過雙邊協商或招標方式確定輔助服務提供商并與其簽訂長期合約,期限通常包括年度、半年、季度、月度等。如英國黑啟動服務由英國國家電網公司與輔助服務提供商簽訂長期雙邊合約的方式進行采購,高級無功服務(Enhanced Reactive Power Service,ERPS)由英國國家電網公司每6個月組織一次招投標進行采購。 3. 集中競爭市場:一般適用于調頻、備用等市場供應相對充足、需求隨時間變化的輔助服務品種,由系統調度運行機構開設短期集中競爭市場進行采購。由于輔助服務成本結構復雜,固定價格未能準確反映不同機組提供不同質量的輔助服務成本,因此采用市場化方式采購輔助服務,有利于合理補償機組提供電力輔助服務的成本,進一步激勵機組為系統運行提供輔助服務。 國外電力輔助服務市場的組織模式 由于部分電力輔助服務(如調頻、備用等)與電能量具有一定耦合性,需要考慮電力輔助服務市場與電能量市場的關系,其運作方式在一定程度上取決于各國所采用的電力市場模式。從國外典型輔助服務市場的運作模式來看,主要有電力輔助服務獨立交易方式和聯合優化方式。 1. 獨立交易方式指電力輔助服務市場獨立于電能量市場運行,常見于以歐洲為代表的分散式電力市場。在歐洲電力市場中,歐洲電力交易機構與系統調度運行機構分立,電力交易機構負責運營日前、日內現貨電能市場,系統調度運行機構(TSO)負責運行輔助服務市場,與電能量市場獨立運行。以系統調頻和備用服務為例,通常由TSO根據系統運行需求事前進行公開招標(提前一天至半年)。調頻備用市場的出清與電能量市場完全解耦,中標機組需要在參與電能量交易時保證預留出已中標的備用容量待實時運行調用。此外,在日內交易結束后,部分國家(英國、法國等)調度運行機構還運行了平衡機制,為調節系統功率偏差、緩解線路阻塞等提供市場化手段。發電機組可以在通過中長期交易、日前和日內交易所形成的發電計劃曲線基礎上參與平衡機制報價,通過為系統提供平衡服務進一步獲得經濟收益。 2. 聯合優化方式指電力輔助服務市場與現貨電能量市場聯合交易出清,常見于美國、澳大利亞等集中式電力市場。由于有功輔助服務與電能量之間存在一定替代關系,可以將各類輔助服務市場與電能量市場的決策過程統一進行,以各市場的綜合購買費用最低為目標。這樣不僅實現了購買成本的最小化,而且在優化過程中加入了約束條件。以美國PJM電力市場為例,參加輔助服務市場交易的機組在運行日前一天連同電能量報價一起向PJM提交報價信息,輔助服務市場在實時運行前一小時關閉。在此之前,機組可以修改報價信息。實時運行過程中每5分鐘將輔助服務市場與電能量市場聯合出清一次,聯合出清的目標為電能和輔助服務采購總成本最小化。 國外電力輔助服務費 用的分攤機制 由于各國電力市場模式的差異性,各電力市場輔助服務費用的分攤機制不同,總體來說分為發電企業承擔、終端用戶承擔和共同承擔三種方式。 1. 在發電企業之間進行分攤,并不將輔助服務費用傳遞到用戶側。雖然從表面上來看,這種機制沒有將輔助服務費用傳遞到終端用戶,實際上,發電企業在進行電能報價時已經考慮了其提供輔助服務的成本,因此,輔助服務費用是隱性地傳遞到了用戶側,采用這種方式的國家主要是阿根廷。 2. 分攤給終端用戶。目前國外大多數國家都采用這種分攤機制,主要的分攤方式包括輸電費用和系統調度專項費用。美國PJM市場將調頻、備用輔助服務義務按照比例分配給負荷服務商(LSE)作為其調頻、備用義務。LSE可以通過自行提供或通過與第三方簽訂合同來履行自己的調頻、備用義務。若仍然無法完全履行其責任,可以從PJM輔助服務市場上購買調頻、備用服務。 3. 由電力用戶和發電企業共同承擔。目前,國外電力市場中,只有澳大利亞電力市場采用這種方式。在澳大利亞電力市場中,調頻費用由發電企業和電力用戶按照一定比例來分攤。 國外電力輔助服務市場的 經驗與啟示: 一是輔助服務的采購和交易組織通常由系統調度運行機構負責。電力輔助服務的基本目的是保障電力系統安全穩定運行和電能質量,與系統調度運行機構的職責一致。系統調度運行機構能夠詳細掌握各類輔助服務的需求信息,因此國外電力輔助服務市場通常由系統調度運行機構組織運營。例如,英國電力市場的輔助服務由英國國家電網公司(NGC)負責管理,北歐市場中輔助服務由各國輸電運行機構(TSO)管理,加州電力市場的輔助服務由CAISO負責管理。 二是結合系統運行特點細分輔助服務產品,科學選擇相適應的采購方式。針對一次調頻、功率因數范圍內的無功調節等品種,多數國家和地區采用義務提供方式,將提供此類輔助服務作為發電企業參與電力市場的基本條件之一。對于自動發電控制(AGC)、備用等品種,通常采用有償提供方式,對提供服務的市場成員進行合理的經濟補償,以提高市場成員提供系統輔助服務的積極性。競爭程度較強的輔助服務品種可采用集中競價或招標方式采購,其余品種可通過長期合約形式購買。 三是電力輔助服務市場模式要與電力現貨市場模式相適應。美國、澳大利亞等集中式市場模式將系統運行和市場交易有機結合,因此選擇將電力輔助服務與現貨電能量市場聯合優化,實現系統運行成本的最小化。為保證市場平穩有序起步,在我國電力市場開展初期,可以采用有功輔助服務市場和電能量市場獨立交易的方式。隨著市場逐步發展成熟,可探索開展輔助服務與電能市場聯合優化方式,進一步促進系統整體運行最優化。 四是明確輔助服務的受益主體,合理確定市場補償機制。目前,國外多數電力市場選擇將輔助服務成本傳導給用戶。例如,歐洲部分國家通過輸電費或系統調度專項費用將輔助服務成本傳導給用戶,美國PJM市場規定所有負荷服務商(LSE)需按照一定比例承擔調頻和備用義務。目前,我國輔助服務費用僅在發電側分攤。隨著市場體系和價格機制的逐步完善,需要探索向用戶公平合理分攤輔助服務費用的傳導機制,保證各方市場主體的經濟利益和公平。 五是需要適應能源結構調整不斷優化輔助服務機制。隨著可再生能源比例的不斷提升,電力系統運行呈現新的特點,各國電力市場正在積極探索引入爬坡類產品、系統慣性等新型輔助服務交易品種,滿足系統中對于具有快速爬坡能力、調節性能良好的電源需求,并通過市場化定價方式對此類機組進行經濟補償,進一步促進可再生能源消納。例如,美國加州電力市場已引入系統爬坡輔助服務品種,以應對光伏發電給系統調節帶來的挑戰。美國德州、澳大利亞電力市場也在積極討論將系統慣性納入輔助服務品種的可能性。
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