leyu【论文推荐】国家电网有限公司 张志等：电化学储能系统参与调峰调频政策综述与补偿机制探究原标题：【论文推荐】国家电网有限公司 张志，等：电化学储能系统参与调峰调频政策综述与补偿机制探究

　　张志， 邵尹池， 伦涛， 等. 电化学储能系统参与调峰调频政策综述与补偿机制探究[J]. 电力工程技术, 2020, 39(5):71-77，84.

　　近年来，储能参与电网调峰调频辅助服务的政策层出不穷，有必要对其进行梳理与分析。文中首先结合电化学储能调峰调频性能与电化学储能系统(BESS)运行案例，从国家、区域、省市3个层面剖析了近年来BESS参与调峰调频辅助服务的政策leyu体育，并归納了典型省份对BESS参与调峰调烦辅助服务的准入要求、交易价格与交易模式。然后，分别从美欧儲能参与调频补偿方式以及我国主要的调频补偿方法2个方面探究了BESS参与调频的补偿机制。以青海省为例，梳理了BESS参与调峰的主要方式与补偿机制。最后，简要分析了现阶段BESS参与调峰调频辅助服务的问题，从完善羞异化补偿、优化储能调频调控方案、探索共享储能运营模式、完善淮入及评价标准等方面对BESS参与调峰调频辅助服务提出建议。

　　随着新能源装机比例持续增高，电力系统常规电源调峰调频能力下降，对新能源的消纳与电网安全运行造成制约。在此情况下，性能优越的储能为电力辅助服务开拓了新的出路。随着储能度电成本的不断降低，储能电站在调峰调频方面的应用效果被逐步验证和认可。

　　文中结合电化学储能系统( battery energy storage systen，BESS)调峰调频性能，从国家leyu体育、区域、省市3个层面梳理了近年来储能参与辅助服务的政策及案例leyu体育，比较了各地储能参与调峰调频的政策要点和交易差异，探究了储能参与调峰调的频补偿机制，并分析存在的问题，对储能参与调峰调频服务提出建议。

　　BESS具有响应速度快，调节范围大，指令跟踪精确等特点，参与辅助服务具有天然的性能优势，同时其克服了传统机组不能快速切换爬坡方向、易反调的缺陷。4种主要类型BESS的关键技术指标如表1所示。

　　国内已有多座BESS电站参与电源侧、电网侧、用户侧调峰调频。在电源侧，原北京石景山热电厂2 MW锂电池储能系统是我国第一个提供调频辅助服务的兆瓦级储能系统；国家风光储输示范工程磷酸铁锂储能系统兆瓦级响应时间仅需数十毫秒，支撑时间可达30 min，具有稳定的调峰调频性能；山西同达电厂配置9 MW/4.5 MW·h储能系统，投运后调频性指标Kp值由2.98提升至5以上，半年回收成本约32%，体现出储能调频的经济性。在电网侧，2018年投运的江苏镇江101 MW/202 MW·h储能电站在夏季高峰时期采用“两充两放”模式参与早晚高峰调节，发挥了良好的调峰作用。在用户侧，无锡新加坡工业园储能电站高峰时段可具备20 MW的调节能力，既缓解了电网调峰压力，又保证了储能用户的合理收益。

　　截至2020年6月leyu体育，全国已有超过20个地区出台了针对电力辅助服务市场运营规则的政策，其中十余省市对BESS参与调峰调频的准入要求、方式作了明确规定，相关的重要政策发布时间表如图1所示。

　　2016年6月，国家能源局正式出台《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿(市场)机制试点工作的通知》，旨在解决“三北”地区电力系统调峰问题，减少弃风、弃光量。2017年9月，国家发改委等五部委联合发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》，将10年储能技术产业发展规划为2个阶段：第一阶段实现储能由研发示范向商业化初期过渡，第二阶段实现商业化初期向规模化发展转变。2017年11月，国家能源局发布《完善电力辅助服务补偿(市场)机制工作方案》，提出全面推进电力辅助服务补偿(市场)工作的三阶段目标，指出要“按需扩大电力辅助服务提供主体，鼓励储能设备、需求侧资源参与电力辅助服务，允许第三方参与提供电力辅助服务”。

　　在国家政策的指导下，各区域均迅速开展了相关试点工作。2017年12月，南方能监局发布《南方区域电化学储能电站并网运行管理及辅助服务管理实施细则(试行)》leyu体育，将地市级及以上电力调度直调的容量为2 MW/0.5 h及以上的储能电站纳入辅助服务管理对象，并重点规定了储能电站的考核方案及补偿标准，将储能参与调峰的补偿暂定为0.5元/(kW·h)1。2018年8月和12月，华北能监局先后发布《京津唐电网调频辅助服务市场运营规则(试行)》《华北电力调峰辅助服务市场运营规则(试行)》，其中规定储能参与调频服务的申报价格范围暂定为不高于12元/MW。随后，东北能监局也发布了《东北电力辅助服务市场运营规则(试行)》。

　　2019年11月，华北能监局出台《第三方独立主体参与华北电力调峰辅助服务试点市场规则(试行)》，明确发电侧储能可独立参与或由所属发电企业代理参与调峰辅助服务。对于独立参与的储能，规定调节容量不小于2.5 MW·h，最大充放电功率不小于5 MW。受益于政策支持，国网华北分部建立源网荷储协调调控平台，实现了储能独立参与调峰辅助服务。目前，已有国网电动汽车公司代理的4家储能参与华北调峰，向电网提供兆瓦级的新能源消纳空间。

　　山西、广东、福建、江苏等地明确了BESS参与调频服务的规定，其准入要求与交易价格归纳如表2所示。

　　其中，广东、福建率先采用容量补偿与里程补偿结合的结算方式。里程补偿在报价范围内由市场出清决定；容量补偿按照定额补偿的方式，由调频容量、服务时长与补偿单价共同决定。对于同时参与广东调频市场与现货能量市场的BESS可享受容量补偿，福建省的容量补偿单价则因BESS受调度管辖范围不同而有所差别。

　　已有十余省份出台了储能参与调峰服务的规定，绝大多数省份对调峰的容量要求为不小于10 MW/40 MW·h(个别地区为10 MW/20 MW.h)，而交易模式和交易价格各不相同，有的省份存在2种及以上的交易模式，如表3所示。

　　由表3可知，现阶段BESS参与调峰的方式大致有：(1)与火电机组联合深度调峰，该方式最为常见，几乎已发文省份均有涉及；(2)电网调用调峰，BESS接受调度指令进行充电获得调峰补偿，其中青海的调峰补偿暂定为0.7元/(kW·h)，新疆规定发电侧的调峰补偿为0.55元/(kW·h)(3)调峰竞价交易，BESS根据市场需求通过交易平台完成报价及出清，以甘肃2、青海为代表；(4)与风电场、太阳能电站开展双边交易，协商确定交易价格、交易时段等内容，由电力调度机构进行安全校核后确认，以宁夏为代表；(5)启停调峰，以江苏为代表，BESS不参与报价，基础充电量、补偿系数由相关部门核定。

　　美国电力市场调频原本为单一制的容量补偿，发电机组和BESS提供相同调频容量获得相同补偿leyu体育，无法体现BESS的调频性能优势，不利于市场发展。因此，FERC于2011年将调频补偿机制由单制变为考虑调频性能指标的两部制补偿，增加了调频里程补偿，其补偿公式可以描述为：

　　式中： Rc， Rn分别为调频容量收益和里程收益； C ， M 分别为调频容量和调频里程，其中调频里程为BESS实际提供的上下调节量； Pc， Pm分别为容量单价和里程单价； Ac， Am为性能指标，主要表征其跟踪自动增益控制( automatic gain control，AGC)信号的能力leyu体育，如果在容量收益或里程收益中考核调频性能，则 Ac与 Am为考核指标计算实际值，否则取1。由式(1)和式(2)可知，引入两部制补偿后，调频里程和调频性能对收益影响很大，若调频性能指标恶劣，则原本固定的容量收益也会降低，调频性能好的机组有更大可能中标，从而促进调频资源的优化配置。

　　在FERC的指导下，美国主要区域电力市场均制定了调频补偿方案，以宾夕法尼亚-新泽西-马里兰州(PJM)、加州(CASO)leyu体育leyu体育、新英格兰(ISO-NE)为例，调频里程和调频性能指标的对比简述见表4。

　　除美国外，欧洲各国也针对BESS参与调频采取了更加积极的举措。欧洲频率控制储备市场(FCR)已实现多国互连，2019年7月，其竞价方式由每周拍卖改为每日拍卖，为BESS参与创造更大灵活性，对提供秒级调频服务的BESS，将竞拍价格放宽到6~10欧元/(MW·h)，促进了BESS在整个欧洲电力市场的发展。

　　现阶段BESS参与AGC调频的价格补偿机制与常规发电机组一致，大体上可分为以调节容量为基数的日补偿机制和容量补偿与里程补偿相结合的交易周期补偿机制。

　　(1)以调节容量为基数的日补偿机制，以京津唐电网、山西电网为代表。《京津唐电网调频辅助服务市场运营规则(试行)》规定，以机组为单位进行综合调频，每次综合调频性能指标为:

　　式中： K1, i,j， K2, i,j， K3, i,j分别为衡量机组 i 第 j 次实际调节速率指标、精度指标和响应速度指标。3个指标的最大值均为2。以日为周期，根据机组调用次数，可计算机组的综合调频性能指标平均值 Kpd，进一步可计算日调频服务费用 Ctd：

　　《山西电力调频辅助服务市场运营细则》计算综合调频性能指标方法类似，不同之处在于山西电网依据供应商 i 的历史调频性能将 Kpd进行归一化处理，得到历史调频性能指标λ( Kpd, i)，再将各供应商的申报价格除以历史调频性能指标，得到其真实排序价格 Ci：

　　式中： Ci,R为供应商 i 的申报价格。最后根据 Ci进行出清得到边际价格 BAGC，即可计算补偿费用。

　　(2)容量补偿与里程补偿相结合的交易周期补偿机制leyu体育，以广东、福建为代表。《广东调频辅助服务市场交易规则》中规定，调频市场补偿费用分为调频里程补偿和容量补偿。只有在广东调频市场中标发电单元可获得相应调频里程补偿费用，所有提供合格AGC服务的发电单元均可获得相应容量补偿费用。

　　式中：n为交易周期数； Di为发电单元第 i 个交易周期提供的调频里程； Qi为第 i 个交易周期的里程结算价格； Ki为第 i 个交易周期的综合调频性能指标。

　　对于容量补偿，所有提供合格AGC调频的发电单元均可获得容量补偿费用。发电单元AGC容量为其在当前出力点5 min内向上可调容量与向下可调容量之和。容量补偿计算公式如下：

　　式中：m为每月总调度时段数； Cj为该发电单元在第 j 个调度时段的发电单元AGC容量； Tj为该发电单元在第 j 个调度时段的调频服务时长；s为AGC容量补偿标准。

　　结合2.3.2节，BESS参与调峰辅助服务的方式大致分为深度调峰、启停调峰、双边交易、竞价交易、电网调用等。由于各地BESS参与调峰的方式不同，各种方式的补偿价格与当地调峰需求侧重点及政策密切相关leyu体育，无法一概而论。在众多省份中，青海建立了较为完整的BESS调峰交易机制，其辅助服务市场运营规则规定，调峰交易市场采用优先双边协商交易，再市场竞价，余量单边出清的模式其调峰机制如图2所示。

　　由于青海面临新能源消纳压力，因此鼓励BESS优先与新能源电站开展双边协商交易，即在获得峰谷价差收入的同时leyu体育，还可通过与存在弃风弃光(通常与低谷电价时段有重叠)的电站开展双边合作获得额外补偿，风电、光伏减少弃风、弃光实现双贏。双边交易补偿价格与消纳压力紧密相关，青海尚未明确规定，而东北、宁夏则规定补偿价格为0.1~0.2元/(kW·h)。对双边交易未成交或交易后仍有余量的BESS进一步开展市场竞价，首先根据电网峰谷运行情况计算调峰市场需求，BESS根据市场需求在辅助服务平台提交包含交易时段、交易价格、交易电量等内容的交易意向，由电网调度机构进行安全校核后，通过市场化竞价出清。如果双边交易或竞价交易后BESS仍有剩余充电能力，在电网需要调峰资源的情况下，调度机构可按照0.7元/(kW·h)的调峰价格调用BESS，对应的调峰服务费用由火电厂、水电厂、风电场、光伏电站共同分摊。

　　需要指出的是，在多数省份，目前BESS参与调峰并没有双边交易或竞价交易的规则，仍然以深度调峰为主。部分省份规定了BESS响应电网调用时调峰补偿价格，青海、新疆等消纳压力较大地区的调峰补偿标准已超过BESS自身度电成本(锂离子电池储能系统度电成本已降至约0.5元/(kW.h))调峰收益可观。但同时，电网调峰的季节性特征使BESS利用小时数难以保障，多数地区由于补偿费用较低，BESS参与调峰仍面临收益风险。

　　基于上述BESS参与调峰调频辅助服务的论述，简要分析现阶段BESS参与调峰调频辅助服务的问题，并提出如下建议：

　　随着电力改革的深入，BESS参与电力辅助服务的步伐也在加快。文中梳理了近年来BESS参与调峰调频辅助服务的政策要点，并就BESS参与调峰调频辅助服务提出了建议。各地政策多数尚处于试行阶段，还需多方面评估BESS参与调峰调频的特性，进一步完善其政策支撑与补偿机制，推动BESS在电网辅助服务中发挥更大的作用。

　　仇 进， 吴继平， 滕贤亮，等. 调频辅助服务市场环境下频率控制技术研究[J]. 电力工程技术, 2018,37(02):1-7.