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市场规则调整影响

调频辅助服务市场规则调整后RegD资源所提供的有效任务量降低了。图3展现了效益因子调整后RegD任务量变化情况。引入快速信号之后，RegD资源调节任务量逐步提高，储能项目建设也随之加快。2015年12月短期市场调整后RegD资源调节任务量增长趋势终止。这些调整限制了日内每小时RegD任务量。最终，2017年1月信号规则调整导致了RegD任务量出现下降。

图3 RegD任务量占总调频任务比例

第一条红线是效益因子调整，第二条红线是新信号制度。

图4显示了PJM系统平均性能得分的变化情况。调节资源性能基于三个指标：准确性、延迟性和精确度。准确性是资源响应调节信号的快慢;延迟性为从开始运动到达到预期的延迟时间;精确度是信号和响应之间瞬时错误。

电网可靠性追求目标不一定是系统性能得分，但更高的性能得分使电网调度能够更准确地预期其响应情况。如果信号指令方向与系统所需相反，准确跟踪信号对系统可靠性并无益处。随着RegD信号增加，系统平均性能亦提高，使得RegD性能较差资源被挤出该市场。2017年调频信号规则调整之后，系统平均性能发生了下降。

图4 系统平均性能得分

第一条红线是效益因子调整，第二条红线是新信号制度。

表2 信号规则调整前后调频性能

市场规则调整的透视

从利用经济手段保证系统可靠性的角度看，PJM这些市场规则调整改善了整体稳定性。首先，2015年12月调整RegD估值系统和覆盖率有效降低了维持ACE所需人为操作的次数(如图5所示)。2017年调整信号系统有效降低了人为操作的必要性，由于不会再下发恶化ACE的信号了。其次，PJM通过引入新信号系统实现了ACE控制能力的提升。如表3所示，每日的ACE均值趋近于0，同时ACE的波动也减低了。这种ACE控制能力的改善表明了RegD资源响应准确性的降低被信号提升作用所抵消。

图5 RegD估值系统和信号系统对降低调度人为干预的影响

表3 信号规则调整对ACE影响

另一方面，这些市场调整损害了储能服务提供商，其随后向FERC提交了两份投诉书以抗议PJM。2017年5月13号储能协会向FERC投诉了PJM，次日美国可再生能源组织和Invenergy储能公司提交了类似的投诉。调低短期效益因子降低了PJM区域内储能运营商的收益。储能运营商经历了市场份额减少和收益降低，导致PJM区域内新增储能投资下降。2015年末调低RegD效益因子之后，提高了市场优化过程中RegD资源的实际价格，导致PJM出清的储能调频服务减少了。如图6所示，2016年RegD资源的总收入下降，降幅达到32%。PJM区域电池资源的收益降低导致新建储能投资降低，降低情况如图7所示。

PJM最初RegD信号设计的目标是5分钟之内实现收敛到能量中性，95%信号所覆盖时间少于15分钟。储能运营商声称其根据该指导进行设计、投资和开发储能项目，实现了储能电量可以覆盖15分钟连续的调频信号。储能协会抱怨在PJM新信号规则下，调度有时给电量受限调频资源下发持续单向信号，有时累计持续1小时。

自从能量中性原则被条件中性取代后，持续长时间的调频信号提高了电池系统内流动的电量。因此，电池运营商应对措施是要么接受更高的系统温度，要么降低市场中的投标容量。过高的系统温度会损害电池寿命，同时使电池制造商的质保协议无效。储能协会抗议书中提到Invenergy电池系统运行温度提高了43%导致预期寿命降低了50%。储能协会抗议书还提到有的电池项目选择降低投标容量25%，直接导致现金流降低了26.75%。

图6 RegD资源收益情况

图7 电网级储能投资情况

2016年储能协会发现了现有信号和估值算法存在不一致的地方。修改后效益因子曲线降低了RegD估值，原因是其运行方向与系统所需相反，但是信号系统调整后RegD的方向不会与系统需求相反了。储能协会指责PJM因为其系统缺陷降低了估值系统，随后系统缺陷修复后依然保持较低估值。

储能协会认为PJM和市场监管者可以实现信号改善和更精确的技术等效曲线。PJM选择先修正信号再逐渐调整技术等效曲线是为了获取新信号性能的实际数据。自从采用新信号之后，PJM提到“决心升级RTS曲线以反映调频资源的实际性能”。通过该办法未来PJM可以通过实证数据提出RegA比RegD的估值，不再依赖于模拟分析。

提高效率的机会

基于PJM的可靠性职责和储能在持续信号下劣势的分析基础上，分开的调频信号系统可以提高系统效率。原因为PJM从频率调高和调低中获取不同的益处。在回应ESA质问调频信号为何更多向下时，PJM解释为实际可靠性需求：调度员倾向于向下的调频信号的原因是由于ACE低于0的系统风险高于ACE高于0。这种不对称导致信号设定更多是向下而不是向上。实际运行过程中PJM采用不同方法解决正负ACE的问题：PJM使用同步备用协助解决系统干扰时低ACE的问题，而调频是高ACE的第一道防线。

加州系统运营商(CAISO)所采用的分开调节信号机制是有益的。基于这种制度PJM调度者会拥有更多控制间隔，进而实现价格更好地反映实际系统情况。CAISO的频率调高和调低价格是不同的。储能运营商可以根据储能荷电状态选择参与频率调高还是频率调低服务。这样也消除了信号设计时坚持能量中性原则的必要性。最后需要继续执行提高系统效率的高级任务指令，因为技术等效曲线可以更好获取RegD信号的真实价值。

结论

储能调频服务具有良好的精确性，但持续时间有限。近期PJM调整调频规则是电力系统中精确性和持续性平衡的结果。调整后的市场规则能够刺激各方在储能开发和投资过程中更重视电量而不是功率。在条件中性新版RegD信号规则下，储能能够吸收或释放更多能量将会获得更高的性能得分。2016年PJM的性能合规经理Eric Hsia解释：“PJM中电池储能的未来取决于技术进步。如果电池储能放电时间长于1小时，其想参与何种服务都可以”。然而，为了这些市场刺激能够更有效，PJM需要调整估值系统以更好实现新信号规则的价值。

与此同时，正在进行的FERC投诉程序和PJM长期提议批准程序两者共同提高了储能参与PJM调频市场的不确定性。FERC在“储能参与区域输电组织和独立系统运营商”方面公共规则制定通知。该通知有助于理顺市场规则和实现储能技术潜力的最大化，包括更好实现批发市场收益和其他收益相集合。储能开发商已经开始获取除调频之外的多样化收益了，例如分布式或客户侧储能为业主提供服务。

长期来看，当可再生能源比例更高时，储能参与调频服务将会发挥更大的作用。国家可再生能源实验室和PJM等长期可再生能源发展研究均表明，可再生能源增长会提高调频需求。国家可再生能源实验室研究表明PJM风电和光伏等波动性发电达到30%时，调频需求量将增加107%。PJM研究也表明波动性发电达到30%时，调频需求会增加80%-127%，具体数据取决于不同电源比例。尽管近期调整调频市场规则降低了储能运营商的收益，但是在未来其有助于提高电力系统效率和接入更多可再生能源。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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