深度｜国外典型辅助服务市场产品研究及对中国的启示

5 中国辅助服务市场现状及存在的问题

我国的现行辅助服务产品划分依据主要为2006年颁布的《发电厂并网运行管理规定》和《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》(以下称为“两个细则”)。根据“两个细则”的规定,辅助服务分为基本辅助服务和有偿辅助服务。

在新一轮电力体制改革之后,各省改革的现状如表6所示。交易模式上,山西、新疆、福建、甘肃四省及东北区域在不同的辅助服务产上采取集中竞价和双边交易这两种交易模式,广东、山东两省只采用了集中竞价这一种交易模式。

表6 2017年各省区辅助服务市场产品种类

出清方式上,不同产品类型的辅助服务产品出清方式不同,对于调峰辅助服务产品而言主要采取按需按报价顺序进行调用,对于调频辅助服务产品而言,主要采用按需按性能调整后的报价进行调用。

对比国外典型电力辅助市场机制,不难发现当前我国辅助服务市场建设主要存在以下问题：

1)当前进入辅助服务市场交易的产品比较具有中国特色,以调峰辅助服务居多,在国外成熟电力市场体系中均未设置调峰辅助服务;

2)电力辅助服务产品设计较为单一,备用这一重要的电力辅助服务产品未进入市场设计中;

3)电力辅助服务产品设计未考虑主能量市场的因素;

4)辅助服务市场的设计仍以省为主体,缺乏国家层或区域层面的顶层设计,不利于优化各地区之间资源差异。

6 对比及启示

通过上述对PJM、德州、澳大利亚及北欧等辅助服务市场的研究,对市场运行及监管机构、辅助服务产品、辅助服务市场及交易机制进行对比,如表7、8所示。

表7 典型国家辅助服务市场比较

表8 典型国家调频及备用辅助服务交易机制对比

通过表7和表8的对比,结合我国的电力辅助服务改革现状,得出以下结论及启示：

1)顶层设计方面,在满足电网运行安全及相关技术的前提下,设计辅助服务市场应逐步丰富辅助服务资源类型,使市场竞争更充分。美国调频辅助服务资源比较灵活,PJM和德州可以参加调频服务辅助服务的为满足一定性能要求的发电机组、储能和需求响应资源,英国与澳大利亚机组均为发电机组。我国辅助服务市场前期设计时,为了系统运行安全,应只引入发电机组资源提供辅助服务;后续结合电网调度控制技术、储能技术、需求响应技术和市场运行情况,在市场发展中期逐步引入储能和需求响应调频资源,在满足系统运行要求的前提下逐步扩大资源占比至最优状态。

2)在稳步衔接我国AGC类调频产品参与市场的模式下,区分性能成本特性逐步引入一次调频产品参与市场。美国PJM市场中调频辅助服务根据资源响应信号快慢程度的技术特性分为爬坡受限和能量受限两类产品;美国德州则是根据系统频率偏移情况分为上调频和下调频;澳大利亚NEM市场调频包括调节和应急两类,在严格意义上仅应包括调节一类。

我国在调频辅助服务市场建设中,首先提供AGC类产品进行交易,一次调频产品应在考虑各类机组的性能特性和成本后,根据各地区的机组资源情况逐渐引入市场中,在市场发展后期可在区分各类资源技术特性和对系统安全运行的贡献程度的背景下,进行类似于PJM的不同技术特性区分的调频产品设置。明确不同辅助服务产品的作用对象,调节频率范围及响应、持续时间,从而使辅助服务提供者与接受者更加明确,成本产生路径及分摊更加清晰,有效促进辅助服务成本的合理回收。

3)在电力辅助服务市场建设过程中需要考虑与电力市场相结合。目前国际上的电力市场主要可分为“集中式”和“分散式”。对于全电量竞争的集中式电力市场(如美国PJM和美国德州)而言,主辅市场以社会福利最大化为目标联合出清;对于以双边交易为主的“分散式”电力市场(如北欧)而言,电力辅助服务交易通常在电力平衡市场中进行,出清目标为再调度成本最小,及辅助服务成本最小。在北欧平衡市场中,响应备用还可以用于管理系统阻塞。同时,国外辅助服务市场在市场交易机制中,通常会发布各类产品的(最低)需求量,作为市场出清的依据,而在我国传统的“三公调度”并不公开透明,现阶段的市场机制设计中也未涉及发布市场需求量相关信息。由此,在进行电力辅助服务市场机制设计时,应充分考虑该区域电力市场模式,对辅助服务品种及出清模式做相应设计,完善市场信息发布机制,使市场公开透明运行。

4)辅助服务市场发展过程中,我国可结合实际情况,在省级市场中精细化辅助服务产品,区域市场中对辅助服务产品作出统一定义与要求,着重解决跨省交易问题。不同国家辅助服务产品及交易机制在发展中不断得到丰富及优化,PJM辅助服务市场中,产品种类不断细化;但在以北欧为主的欧洲市场中,由于欧洲建设统一电力市场的要求,对辅助服务产品种类进行统一的定义与要求。结合我国国情与辅助服务实际运行情况,可将省级市场作为二级市场,根据不同省份资源类型及电网特性,不断细化辅助服务产品种类;将区域市场作为一级市场,对辅助服务产品进行统一定义与要求,并着重于解决省间壁垒及阻塞等跨省交易中出现的问题,构建促进能源有效利用的统一辅助服务市场。

何永秀1, 陈倩1, 费云志1, 付成然1, 常彦1, 庞越侠1, 邹丽芳2, 柯晔2

1.华北电力大学 经济与管理学院,北京市 昌平区 102206

2.国网福建省电力有限公司 经济技术研究院,福建省 福州市 350012

参考文献

[1] Raineri R,Ríos S,Schiele D.Technical and economic aspects of ancillary services markets in the electric power industry:an international comparison[J].Energy Policy,2006(34):1540-1555.

[2] Zeng Ming,Liu Ximei,Peng Lilin.The ancillary services in China: an overview and key issues[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2014(36):83-90.

[3] 陈达鹏,荆朝霞.美国调频辅助服务市场的调频补偿机制分析[J].电力系统自动化,2017,41(18):1-9. Chen Dapeng,Jing Zhaoxia,et al.Analysis of frequency modulation compensation mechanism in frequency modulation ancillary service market of the United States[J].Automation of Electric Power Systems,2017,41(18):1-9(in Chinese).

[4] 焦连伟,文福拴,祁达才,等.电力市场中辅助服务的获取与定价[J].电网技术,2002,26(7):1-6. Jiao Lianwei,Wen Fushuan,Qi Dacai,et al.Procurement and pricing of ancillary services in electricity markets[J].Power System Technology,2002,26(7):1-6(in Chinese).

[5] 李彬,曹望璋,祁兵,等.区块链技术在电力辅助服务领域的应用综述[J].电网技术,2017,41(3):736-744. Li Bin,Cao Wangzhang,Qi Bing,et al.Overview of application of block chain technology in ancillary service market[J].Power System Technology,2017,41(3):736-744(in Chinese).

[6] 杨益晟,张健,冯天天.我国核电机组调峰辅助服务经济补偿机制研究[J].电网技术,2017,41(7):2131-2137. Yang Yisheng,Zhang Jian,Feng Tiantian.Study on compensation mechanism for peak-regulating ancillary service of nuclear units[J].Power System Technology,2017,41(7):2131-2137(in Chinese).

[7] AEMO.Guide to ancillary services in the national electricity market [EB/OL].(2015-04-15)[2017-09-13].http://www.aemo.com.au/ Electricity/National-Electricity-Market-NEM/Security-and-reliability/Ancillary-services.

[8] AEMO.Wholesale electricity market rules[R].Australia:AEMO.2017.

[9] PJM.PJM manual 11:energy & ancillary services market operations [EB/OL].(2017-06-15)[2017-10-09].http://www.pjm.com/-/media/ documents/manuals/m11.ashx.

[10] Monitoring Analytics,LLC.2017 state of the market report for PJM[R].America:PJM,2018.

[11] PJM.Regulation details,details,pricing& clearing[EB/OL].(2017- 07-01)[2017-09-17].http://www.pjm.com/training/-/media/ F2C185A143154118911D2FD9998D62BE.ashx.

[12] ENTSO-E.Survey on ancillary services procurement and electricity balancing marketdesign[EB/OL].(2016-08-11)[2017-09-21].

[13] ENTSO-E.AS survey results 2016[R].Europe:ENTSO-E,2017.

[14] 包铭磊,丁一,邵常政,等.北欧电力市场评述及对我国的经验借鉴[J].中国电机工程学报,2017,37(17):4881-4892,5207. Bao Minglei,Ding Yi,Shao Changzheng,et al.Review of Nordic electricity market and experiences for China[J].Proceeding of the CSEE,2017,37(17):4881-4892,5207(in Chinese).

[15] ERCOT.Nodal Operating Guides[EB/OL].(2017-10-01)[2017-09- 23].http://www.ercot.com/mktrules/guides/noperating/cur.