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为支持独立储能发展,形成可持续的良性发展模式,搭建了“1+2”的独立储能盈利模式架构,其中“1”为独立储能投运即可获得的容量补偿费用,“2”为独立储能可参与电能量市场或调频辅助服务市场交易获得收益。独立储能参与市场有3种机制,具体如下。
(1)容量补偿电价机制。山东在中国率先建立了容量补偿电价机制,以容量补偿费用形式补偿发电机组固定成本,并将独立储能电站纳入补偿主体。独立储能月度可用容量主要由其有效充放电容量确定,即
(2)调频辅助服务市场交易。独立储能可通过参与调频辅助服务市场交易,提供调频服务获得收益。实际上,在广东、山东的调频市场建设中,大量常规电源已通过配套储能参与调频市场获得收益[24-25]。独立储能调频性能优越,参与调频市场有望获得更高调频补偿。(3)电能量现货市场交易。随着电能量现货市场试点建设,山东原调峰辅助服务市场与电能量现货市场逐步融合。独立储能参与电能量现货市场交易,本质上是利用峰谷时段分时价差,通过提供削峰填谷服务获得收益。因此,分时电价差水平决定了独立储能在电能量市场的收益高低。
储能装置利用分时价差,参与电能量现货市场交易,既能够实现自身盈利,也有利于新能源消纳。目前电储能在调频与电能量现货间的衔接机制尚在研究,为保证系统安全,初期要求在任一运行日电储能仅能参与调频或电能量现货市场,后期将研究衔接机制,实现其在多个市场联合高效出清。
2 独立储能参与现货市场机制设计
当前山东电力现货市场采用全电量竞价模式。按照“发电侧报量报价,用电侧报量不报价”的原则,基于节点边际电价出清确定现货市场价格,并通过差价结算模式与中长期市场交易实现有效衔接。山东电能量现货市场包括日前市场、日内机组组合调整、及实时市场等阶段,并与调频辅助服务市场有序衔接,联合运转。在上述现货市场框架下,提出了基于自调度模式的独立储能现货市场交易机制。该模式的基本特征在于独立储能运营商日前申报自调度曲线,并在满足电网安全运行和新能源优先消纳条件下先出清。同时,独立储能运营商作为现货市场价格接受者,根据市场出清、实际运行结果进行结算。本文从申报模式、出清模式、价格与结算机制3个方面探究独立储能自调度模式参与的机制设计要点。(1)申报模式设计。独立储能运营商仅须在竞价日申报自调度曲线。自调度曲线本质上为独立储能运营商根据市场出清价格预测,制定的最优运行曲线,以明确运行日各时段充放电状态及功率。为便于独立储能运营商合理申报自调度曲线,在竞价日,市场运营机构将次日负荷预测、新能源预测出力、发输变电设备检修情况等市场运行信息进行信息披露。独立储能运营商须自行开展市场出清价格预测,并以此作为申报依据。为了规范申报数据,初期要求独立储能运营商采用不超过2次申报自调度曲线。
山东3座独立储能电站某竞价日实际申报的自调度曲线如图1所示。在图1中,功率 > 0,表明该时刻处于放电状态;功率 < 0,则处于充电状态。等效负荷曲线能够反映供需变化形势,从而为测算提供依据。对独立储能运营商来说,等效负荷曲线可根据市场公开信息得到。运行日的等效负荷曲线如图2所示。从图2可以看出,当天3座独立储能均选择在午间低谷时段充电,并在晚间高峰时段放电。自调度曲线与净负荷曲线峰谷变化紧密相关,能够实现削峰填谷,缓解高峰供应紧张问题。
图1 独立储能自调度曲线
Fig.1 Curve of independent energy storage and self dispatching
图2 等效负荷
Fig.2 Equivalent load
(2)出清模式设计。独立储能作为优先出清电源,仅需要对其是否满足电网安全约束和新能源优先消纳要求进行判定。出清结果将作为日前和实时现货市场出清模型的边界条件,从而构建安全约束机组组合、安全约束经济调度模型。
在电网安全约束校验中,目前采用离线安全分析方式,校验独立储能自调度曲线是否满足所在地区电网运行约束。当前三个独立储能所处地区电网整体可靠性较强,自调度曲线一般均能满足电网安全约束,未出现因电网原因导致独立储能自调度曲线难以出清的情况。
在新能源优先消纳校验中,采用等效峰谷差校验方法,在净负荷曲线基础上进一步叠加独立储能自调度曲线,若叠加自调度曲线后所得的等效负荷曲线较原净负荷曲线高峰时段负荷需求降低且低谷时段负荷需求增加,则表明独立储能申报的自调度曲线有助于提升低谷时段新能源消纳,可以出清,否则不予出清。
(3)价格与结算机制设计。独立储能电能量现货市场结算中采用“日清月结”模式,作为价格接受者,接受日前市场出清价格。实际交换功率与申报自调度曲线间的偏差电量按照实时现货市场出清价格结算。
独立储能在电能量现货市场中结算电费为
3 山东独立储能参与现货市场试运行分析
自2022年3月起,山东独立储能电站作为市场主体参与现货市场结算试运行,期间独立储能电站积极参与电能量现货交易,独立储能运营商参与市场交易的业务衔接更为顺畅,市场申报更加合理。自调度模式下,独立储能电站根据现货市场披露信息,预测市场出清价格,申报自调度曲线。由于采用优先出清模式,试运行期间独立储能所申报的自调度曲线均全额出清。自调度曲线与日前市场出清价格匹配程度实际上决定了独立储能电能量现货市场交易收益预期。近一个月的市场申报和出清结果显示独立储能运营商申报的自调度曲线与出清价格匹配性呈逐步提升趋势,该结果表明了独立储能运营商自调度模式下的市场预测分析能力逐步提升,更加适应现货市场交易环境。
以某独立储能2022年3月5日、20日申报自调度曲线和日前现货市场出清价格为例,申报与出清结果匹配程度如图3所示。从图3可以看出,2022年3月20日自调度曲线与日前市场出清价格契合程度较2022年3月5日有显著提升。
图3 匹配程度
Fig.3 Matching degree
对试运行期间独立储能电能量现货市场交易情况进行结算分析。独立储能电能量现货市场结算收益变化如图4所示。从图4可以看出,独立储能逐日结算费用整体呈上升趋势。日结算电费均值达到32万元,则预计月度结算收入可达900万~1 000万元。
图4 收益情况
Fig.4 Income situation
独立储能参与现货交易在创造自身交易收益的同时,通过高峰发电、低谷充电,能够发挥缓解高峰电力紧张、促进低谷新能源消纳的作用。2022年3月5日—4月5日,独立储能电站通过现货市场交易日均促进负荷削峰260 MW,低谷期间消纳新能源日均超过5.5 GW·h。独立储能设施市场交易机制逐渐完善,将对能源转型发挥突出作用。
4 结语本文讲述了山东省独立储能参与市场的盈利模式,重点介绍了独立储能参与电能量现货市场交易机制设计和试运行情况。作为实现独立储能参与现货市场的省份,山东提出了基于自调度模式的独立储能现货市场交易机制。试运行情况表明独立储能运营商在现货市场中申报策略日趋成熟,收益呈增长趋势,同时独立储能在缓解高峰电力紧张和促进新能源消纳方面发挥了重要作用。与此同时,从实践情况来看,独立储能调节优势有待进一步发挥,要进一步为投资者提供长期稳定收益,不利于引导投资。为此,亟待研究与独立储能相配套的中长期市场机制,形成可量化收益评估模型,以激励更多的市场主体投资独立储能。
作者介绍
关立(1986—),男,硕士,高级工程师,从事电网调度运行、电力市场建设研究,E-mail:guan-li@sgcc.com.cn;
★
周蕾(1992—),女,通信作者,硕士,工程师,从事电力现货市场运营研究,E-mail:zl_191109@163.com.
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