平價可再生能源提升電力現(xiàn)貨市場儲能價值
早期較高的可再生能源上網(wǎng)電價和部分地區(qū)嚴重的棄電問題帶動了國內(nèi)一部分發(fā)電側(cè)儲能需求。但由于近年來可再生能源補貼水平不斷下降和消納問題逐步緩解，單純依賴棄電消納的發(fā)電側(cè)儲能商業(yè)模式難以為繼。隨著光伏發(fā)電、風(fēng)電在未來2~3年陸續(xù)實現(xiàn)發(fā)電側(cè)全面平價，大量平價可再生能源參與電力市場交易將把發(fā)電側(cè)可再生能源的調(diào)峰需求傳遞至系統(tǒng)側(cè)，進而提升儲能在電力現(xiàn)貨市場中的應(yīng)用價值。
一直以來，以電力現(xiàn)貨市場為重點之一的電力體制改革一直被認為將開辟儲能應(yīng)用新場景。由于電力系統(tǒng)運行的實時狀態(tài)瞬息變化，基于經(jīng)濟調(diào)度的日前、實時現(xiàn)貨市場將導(dǎo)致電能在不同時刻的價格差異，也形成了儲能充放電的激勵信號。然而，以目前價格波動水平，現(xiàn)貨市場價差對儲能的吸引力卻十分有限。國內(nèi)八個現(xiàn)貨市場試點已全面進入結(jié)算試運行階段，以廣東省為例，試運行結(jié)算(6月22日)的日前現(xiàn)貨市場平均節(jié)點峰谷電價差為0.3元/千瓦時，其中價格波動最明顯節(jié)點(含線路阻塞)的峰谷價差也僅為0.37元/千瓦時?？紤]到市場交易電量中的輸配電費用、政府基金等為固定價格，用戶購電峰谷差價亦在0.4元/千瓦時以下，遠低于當?shù)啬夸涬妰r峰谷差水平(0.7元/千瓦時)。
大量波動性可再生能源參與市場交易將改變現(xiàn)貨市場價格曲線，國外相對成熟電力市場對此開展了較為系統(tǒng)的定量研究。根據(jù)勞倫斯伯克利實驗室(LBNL)針對美國四個區(qū)域電力市場的分析，當波動性可再生能源(風(fēng)力、光伏)發(fā)電容量滲透率提升至40%時，四個區(qū)域現(xiàn)貨市場價格波動增幅在2~4倍之間。其中，高滲透率光伏對價格波動的影響尤為突出，變化最大的德克薩斯州(光伏發(fā)電、風(fēng)電裝機比例30%和10%)現(xiàn)貨市場價格波動增幅可達6.6倍。但需要說明的是，在加劇電價波動的同時，運營成本較低的可再生能源發(fā)電也有拉低現(xiàn)貨市場平均出清價格的趨勢。同樣以上述四個地區(qū)為例，高可再生能源滲透率下現(xiàn)貨市場平均價格降幅在20%~40%之間。按照當前發(fā)展形勢，2030年我國風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機量大概率超過10億千瓦，其在發(fā)電總裝機中的比重也將突破40%。若簡單套用LBNL案例結(jié)果，綜合考慮價格波動增幅和平均價格降幅，可再生能源仍將提升現(xiàn)貨市場峰谷價差2倍左右，其對儲能的吸引力將與當前用戶側(cè)峰谷電價套利相當。
當然，實現(xiàn)較高的可再生能源滲透率并非一蹴而就，且未來由可再生能源帶來的現(xiàn)貨市場價格波動也可能由售電商傳導(dǎo)至零售側(cè)。因此，單從峰谷價差的角度看，可再生能源滲透率的提升并不會降低用戶側(cè)儲能的收益水平，在相當長的一段時間內(nèi)，用戶側(cè)峰谷電價套利仍將是儲能最重要的能量型應(yīng)用場景。
高滲透率可再生能源拉動輔助服務(wù)市場需求
由于波動性可再生能源和負荷存在小時內(nèi)的明顯波動，以小時為單位的現(xiàn)貨市場仍然難以充分反映系統(tǒng)供需的實際狀況，高滲透率可再生能源也因此意味著更多輔助服務(wù)需求。國家能源局《完善電力輔助服務(wù)補償(市場)機制工作方案》明確了我國電力輔助服務(wù)補償(市場)的三個實施階段，其中第三階段(2019年～2020年)需配合現(xiàn)貨交易試點，開展電力輔助服務(wù)市場建設(shè)。目前，國家已批復(fù)東北、福建、山東、山西、新疆、寧夏、廣東、甘肅等地開展輔助服務(wù)市場建設(shè)試點工作。隨著電力輔助服務(wù)試點范圍不斷擴大，市場化輔助服務(wù)共享和分擔機制正在形成，儲能也被鼓勵參與提供電力輔助服務(wù)。目前各試點地區(qū)的調(diào)頻輔助服務(wù)的報價/出清價格區(qū)間集中在5~10元/兆瓦。假設(shè)每次調(diào)頻持續(xù)時長為30秒，則儲能參與調(diào)頻單位千瓦時充放電的潛在收益就將超過1元，明顯高于用戶側(cè)和現(xiàn)貨市場移峰填谷的收益水平。
然而，相比電能量現(xiàn)貨市場和負荷側(cè)峰谷電價調(diào)節(jié)，調(diào)頻輔助服務(wù)的市場空間相對有限。特別是隨著儲能等靈活性資源越來越多進入調(diào)頻市場，調(diào)頻服務(wù)或出現(xiàn)供大于求的情況，其價格也將因此受到影響。近年來山西等地調(diào)頻輔助服務(wù)價格下滑與當?shù)貎δ茼椖款l繁上馬不無關(guān)系。但滲透率不斷提高的波動性可再生能源將帶來新一輪電力輔助服務(wù)需求。同樣參考LBNL案例分析結(jié)果，當波動性可再生能源發(fā)電裝機容量占比提升至40%時，四個區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)的價格將有2~9倍的增幅。可見，大量波動性可再生能源融入電網(wǎng)將同時推高電能量市場的價格波動性和輔助服務(wù)的價格水平。換言之，在高滲透率可再生能源背景下，電力輔助服務(wù)仍是補償單價最高的儲能應(yīng)用模式。
市場機制和商業(yè)模式創(chuàng)新釋放儲能應(yīng)用潛力
合理的市場機制設(shè)計可以吸引更多高品質(zhì)、低成本靈活性資源參與電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)，在降低清潔能源轉(zhuǎn)型成本的同時，也為儲能營造更多元的應(yīng)用場景。對比發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)，系統(tǒng)側(cè)儲能可直接響應(yīng)調(diào)度指令，其參與現(xiàn)貨電能量市場和輔助服務(wù)市場的門檻和復(fù)雜程度更低。但市場機制的完善并非朝夕之間，圍繞現(xiàn)有峰谷目錄電價的用戶側(cè)儲能仍然是近期大多數(shù)儲能項目的現(xiàn)實選擇。另一方面，若未來批發(fā)與零售市場充分銜接，用戶側(cè)儲能理論上同樣能夠參與批發(fā)市場，提供與系統(tǒng)側(cè)儲能相似的充放電服務(wù)，繼而實現(xiàn)在不同應(yīng)用場景間的價值疊加。
不可否認，當前用戶側(cè)儲能面臨高成本和降電價的雙重壓力。雖然儲能電池、PCS等硬件成本正在快速下降，但用戶側(cè)儲能項目設(shè)計、控制軟件、安裝調(diào)試、場地租賃、安全保障等周邊成本同樣不容忽視。用戶側(cè)儲能應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，加之相關(guān)標準尚不清晰，導(dǎo)致項目的可復(fù)制性低，非技術(shù)環(huán)節(jié)的降本難度大。因此，除繼續(xù)降低硬件成本外，未來用戶側(cè)儲能的市場突破還有賴于商業(yè)模式的創(chuàng)新，例如通過儲能產(chǎn)品的模塊化最大程度發(fā)揮電池在用戶側(cè)儲能應(yīng)用場景下的規(guī)模效應(yīng)。而標準化的儲能產(chǎn)品有助于在項目設(shè)計、控制軟件、安裝調(diào)試等多個環(huán)節(jié)簡化流程，最終以即插即用方式降低用戶側(cè)儲能的綜合成本。
展望未來，不論是在用戶側(cè)還是系統(tǒng)側(cè)，儲能在高滲透率可再生能源系統(tǒng)中都可憑借輔助服務(wù)獲得更高經(jīng)濟回報。但目前儲能參與輔助服務(wù)仍存在多重阻礙，需在體制機制、市場規(guī)則和基礎(chǔ)設(shè)施方面做出調(diào)整。在體制機制層面，應(yīng)首先明確儲能作為靈活性資源的核心價值，同時通過機制創(chuàng)新使電力系統(tǒng)中各類靈活性資源價值得以合理體現(xiàn)。在市場規(guī)則方面，應(yīng)將荷電狀態(tài)、容量邊界等儲能關(guān)鍵參數(shù)納入輔助服務(wù)市場報價過程，在最小接入功率、最短放電時間等方面盡可能降低儲能準入門檻，使儲能得以無縫地納入現(xiàn)有市場交易與調(diào)度規(guī)則。在基礎(chǔ)設(shè)施方面，應(yīng)加快配電網(wǎng)升級，在繼電保護、檢修規(guī)程、計量結(jié)算、數(shù)據(jù)通訊等方面為未來用戶側(cè)儲能的大面積接入營造條件。
