隨著我國電力市場的逐漸推進，輔助服務(wù)引起了較多的關(guān)注。關(guān)于輔助服務(wù)的交易方式、補償方式、成本的分攤等，也有些不同的觀點，引起了一些爭議。其中目前爭議最多的就是調(diào)峰輔助服務(wù)：調(diào)峰服務(wù)算不算輔助服務(wù)？調(diào)峰服務(wù)市場應(yīng)該如何設(shè)計？調(diào)峰輔助服務(wù)成本應(yīng)該如何分攤（可再生能源是否需要承擔調(diào)峰成本？應(yīng)該按實際發(fā)電量分攤還是按“超額”發(fā)電量分攤）？本文從產(chǎn)品交易的一些基本原理出發(fā)對這些問題進行一些分析。

 

（來源：能源研究俱樂部 ID:nyqbyj 作者：荊朝霞）

 

一

 

調(diào)峰服務(wù)算不算輔助服務(wù)

 

輔助服務(wù)并沒有統(tǒng)一的定義。簡單的說，輔助服務(wù)是為保證電安全、經(jīng)濟地從發(fā)電傳送到用戶，由發(fā)電、電網(wǎng)或需求側(cè)資源提供的一些服務(wù)，如調(diào)頻、調(diào)壓、黑啟動等，不同地區(qū)、不同市場對輔助服務(wù)有不同的定義。輔助服務(wù)中的“輔助”是針對基本的能量服務(wù)而言的，因此什么服務(wù)算輔助服務(wù)，與電力市場中基本的能量服務(wù)的定義及相關(guān)的權(quán)利、義務(wù)的規(guī)定有關(guān)。

 

對于調(diào)峰服務(wù)來說，算不算輔助服務(wù)？要看基本的能量服務(wù)中含不含調(diào)節(jié)的要求。

 

在以美國PJM為代表的全電量競價現(xiàn)貨市場中，發(fā)電企業(yè)在日前申報相關(guān)數(shù)據(jù)進行報價，ISO通過安全約束機組組合和安全約束經(jīng)濟調(diào)度等形成發(fā)電計劃。這個發(fā)電計劃中已經(jīng)含有機組開停機、發(fā)電曲線等信息，發(fā)電企業(yè)按照能量市場的規(guī)定獲得相關(guān)收益。不同發(fā)電企業(yè)的負荷率可能不一樣，有些高一些，有些低一些，但不需要額外對負荷率低的發(fā)電進行補償。但這并不意味著不同負荷率水平的發(fā)電機組獲得的收益相同。不同負荷率水平的發(fā)電機組的收益是通過不同時間能量市場實時電價的變化來反映、調(diào)整的：系統(tǒng)負荷較小的谷時段，電價可能較低（甚至可以為負），而在系統(tǒng)負荷較大的峰時段，電價可能很高，因此調(diào)節(jié)能力強的機組可以通過在谷時段少發(fā)電而在峰時段多發(fā)電獲得較高的平均電價，調(diào)節(jié)能力較差的機組如果無法在谷時段減小出力，就要接受較低的電價。這樣，通過實時電價的變化，自然引導(dǎo)了發(fā)電企業(yè)主動參與調(diào)峰，而這個調(diào)峰就反映在了基本的能量市場出清中，因此不需要一個額外的“調(diào)峰”市場。

 

我國大多數(shù)地區(qū)尚未建立以分時電價為基礎(chǔ)的現(xiàn)貨市場，中長期市場中交易的實際是一個較長時間內(nèi)（大多數(shù)地區(qū)是月）的電量。也就是說，發(fā)電機組在中長期市場中得到的是在一定的時間內(nèi)發(fā)一定數(shù)量（千瓦時，兆瓦時）電的合同。但這個電并不是可以隨意發(fā)，發(fā)電企業(yè)有義務(wù)遵循相關(guān)的入網(wǎng)協(xié)議、輔助服務(wù)管理等規(guī)定，如很多地方的輔助服務(wù)管理兩個細則。

 

在我國大多數(shù)地區(qū)的電廠入網(wǎng)協(xié)議和輔助服務(wù)管理細則中，一般都對發(fā)電企業(yè)應(yīng)該承擔的輔助服務(wù)進行了規(guī)定，并區(qū)分了“基本輔助服務(wù)”和“有償輔助服務(wù)”。基本輔助服務(wù)是發(fā)電機組接入電網(wǎng)應(yīng)該無償提供的服務(wù)，不另外進行補償，而發(fā)電機組提供的有償輔助服務(wù)是發(fā)電機組提供的基本輔助服務(wù)之外的其他的輔助服務(wù)。

 

對調(diào)峰服務(wù)，我國大多數(shù)地區(qū)根據(jù)發(fā)電機組的負荷率水平來規(guī)定其基本調(diào)峰服務(wù)。比如，規(guī)定負荷率50%以上的發(fā)電調(diào)節(jié)服務(wù)是基本的，不給予另外的補償，而如果機組的出力在50%以下，則需要另外補償。

 

舉個例子，如果某30兆瓦的發(fā)電機組A在中長期市場中獲得了4月份的1000萬千瓦時的發(fā)電合同，相關(guān)的責任義務(wù)如下：

 

調(diào)度機構(gòu)：有義務(wù)保證發(fā)電企業(yè)A在4月份發(fā)出1000萬千瓦時的電，在機組出力大于15兆瓦水平上可以隨便調(diào)度。如果在某個時間要求機組A出力水平低于15兆瓦，需要額外付費。

 

發(fā)電機組A：有權(quán)利在４月份發(fā)出1000萬千瓦時的電，但需要遵循調(diào)度的調(diào)度指令。在出力水平低于15兆瓦時，有權(quán)利獲得一定的調(diào)峰補償。

 

在這種情況下，發(fā)電機組A提供的出力低于15兆瓦的調(diào)峰服務(wù)即為深度調(diào)峰服務(wù)，可以認為是其提供的在發(fā)電這個基本服務(wù)之外的一種輔助服務(wù)，即深度調(diào)峰輔助服務(wù)。深度調(diào)峰輔助服務(wù)的價格可以通過不同的方式形成，我們在后面再詳細討論。

 

注意，在討論調(diào)峰服務(wù)的時候，有些專家/文件的含義是包含向上調(diào)節(jié)、向下調(diào)節(jié)的完整的調(diào)峰服務(wù)；而有些專家/文件中的調(diào)峰的含義實際僅僅是向下調(diào)節(jié)，而且對電廠而言僅限于“深度調(diào)峰”，即出力低于某個出力水平情況下的向下調(diào)節(jié)的服務(wù)。在我國，大多數(shù)省份的調(diào)峰輔助服務(wù)，實際上指的是深度調(diào)峰。本文中，如不另外聲明，后面的“調(diào)峰”均指深度調(diào)峰。

 

二

 

調(diào)峰輔助服務(wù)交易的“產(chǎn)品”和需求量

 

要進行一個市場的分析、設(shè)計，首先要明確市場交易的對象，即產(chǎn)品是什么。

 

調(diào)峰輔助服務(wù)市場中，交易的產(chǎn)品是“功率調(diào)節(jié)”或者更準確的說是“下調(diào)”這個服務(wù)。在一些情況下，比如負荷非常小的情況下，在現(xiàn)有的服務(wù)（所有機組出力都高于50%）下，系統(tǒng)無法安全、穩(wěn)定運行，需要一些機組出力降低出力到50%以下（通過某些用戶增加用電也可以解決，這里為了簡化分析僅考慮電廠調(diào)節(jié)的方式）。

 

市場中對“下調(diào)”這個產(chǎn)品的需求量是多少呢？取決于當前的系統(tǒng)狀態(tài)。在所有機組都在50%的出力水平上，還需要下調(diào)多少才能滿足系統(tǒng)安全運行的需要？對某個確定的時刻，這個量應(yīng)該可以計算出來，是一個確定功率值。比如，某系統(tǒng)在某個時段的負荷水平為2000兆瓦，總發(fā)電容量為6000兆瓦，則需要調(diào)節(jié)量1000兆瓦（6000/2-2000）。發(fā)電容量中，有30臺100兆瓦機組，100臺30兆瓦機組。

 

三

 

賣方市場的設(shè)計

 

調(diào)峰輔助服務(wù)是由一個集中的機構(gòu)——電網(wǎng)調(diào)度——負責組織的一個市場，調(diào)度對調(diào)頻服務(wù)的提供者來說可以認為是單一購買者，而對調(diào)頻服務(wù)的需求者來說又可以認為是單一銷售者。所以，調(diào)峰輔助服務(wù)市場的設(shè)計可以分開為兩個部分：賣方（供給方）市場的設(shè)計和買方（需求方）市場的設(shè)計。

 

（一）基準狀態(tài)的確定

 

基準狀態(tài)就是，發(fā)電機組在什么狀態(tài)下算義務(wù)調(diào)峰，什么狀態(tài)下需要額外的補償？基準狀態(tài)的確定與基本（義務(wù)）調(diào)峰服務(wù)的定義有關(guān)。我國大多數(shù)地區(qū)對基準狀態(tài)的確定都是按負荷率進行的，比如出力在50%以上的調(diào)峰認為是義務(wù)調(diào)峰，出力低于50%需要額外補償。京津冀地區(qū)采用了另外一種方式，即按峰谷差率進行判斷：發(fā)電機組的峰谷差率小于系統(tǒng)的總體負荷峰谷差率，認為是基本的服務(wù)，不另外補償；發(fā)電機組的峰谷差率大于系統(tǒng)的總體負荷峰谷差率，認為是額外的調(diào)峰服務(wù)，得到另外的補償。

 

本文主要對第一種方式進行分析，即根據(jù)負荷率水平確定基準狀態(tài)。因此調(diào)峰市場的設(shè)計需要確定一個基準負荷率，發(fā)電機組出力低于這個負荷率時可以得到額外的補償，補償?shù)膬r格由市場決定。基準負荷率的設(shè)定需要考慮以下兩個大的問題：是否應(yīng)該對所有的機組設(shè)定相同的基準負荷率？基準負荷率應(yīng)該設(shè)定在什么水平？

 

1.不同機組的基準負荷率

 

發(fā)電機組出力高于基準負荷率時，其調(diào)節(jié)是義務(wù)的、免費的。所以，是否對不同機組設(shè)定相同的基準負荷率，主要是一個公平的問題。需要各地根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、歷史上各類機組的電價和調(diào)節(jié)要求等確定。比如，在東北的調(diào)峰輔助服務(wù)市場中，在供熱期和非供熱期，對純凝火電機組和熱電機組采用了相反的基準負荷率，就是從公平的角度進行的設(shè)計。

 

2.基準負荷率水平

 

目前，大多數(shù)地區(qū)的調(diào)峰輔助服務(wù)市場設(shè)計中，將基準負荷率水平定在50%左右。這一方面是考慮與之前的輔助服務(wù)兩個細則的銜接，另一方面是考慮機組一般在出力在50%以下時成本會增高較多。

 

山東的調(diào)峰輔助服務(wù)市場設(shè)計中，將基準負荷率設(shè)定在70%。而福建將燃煤火電機組定為60%，核電機組定為75%。這種提高的基準實際上會提高市場的效率。

 

因為大多數(shù)火電機組的效率在較大的出力范圍內(nèi)是隨出力的增加（負荷率的提高）而降低的。在目前僅僅有下調(diào)市場的情況下，在基準負荷率以上的調(diào)度大多數(shù)是按照等比例等公平原則調(diào)度的，而在基準負荷率以下按照調(diào)峰的報價進行調(diào)度。因此，系統(tǒng)相當于僅進行了單向的優(yōu)化，即僅在基準負荷率以下進行了優(yōu)化。提高基準負荷率的水平，可以提高發(fā)電調(diào)度優(yōu)化的空間。

 

（二）調(diào)峰服務(wù)的購買

 

對賣方市場，需要考慮的是，購買的是什么服務(wù)？這里考慮兩種選項：負荷率、功率。

 

1.負荷率。市場的申報、出清、結(jié)算都是按照負荷率來進行的。這是目前我國大多數(shù)調(diào)峰市場的設(shè)計。發(fā)電機組申報的是，在基準負荷率以下的不同的負荷率出力水平上，需要得到的補償。市場出清時，將不同機組相同負荷率水平的報價疊加，得到每個負荷率水平上的總報價，最終市場出清得到一個負荷率水平和市場出清價格。最終中標的、入圍提供調(diào)峰服務(wù)的機組，負荷率水平是相同的（或在同一個等級）。

 

2.功率。目前尚未看到這種設(shè)計。這種設(shè)計下，和常規(guī)的能量市場報價、出清沒有太多的區(qū)別，每臺機組申報在基準負荷率下降低不同的出力需要得到的補償，市場出清的是每個發(fā)電機組具體“下調(diào)”的量以及一個統(tǒng)一的價格。這種方式下，最終中標的、入圍提供調(diào)峰服務(wù)的機組，負荷率可能是不同的。比如，調(diào)節(jié)能力大、調(diào)節(jié)成本低的機組，負荷率水平可能比調(diào)節(jié)能力小、調(diào)節(jié)成本高的機組的負荷率更低。

 

3.兩種方式的比較。可以證明，在按下調(diào)的功率進行交易的方式下，最終可以實現(xiàn)不同機組調(diào)峰的邊際成本相等，從而實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)峰成本的最小。按負荷率進行報價的情況下，無法實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)峰成本的最小。

 

四

 

買方市場的設(shè)計

 

買方市場設(shè)計中，首先需要考慮的是，誰是調(diào)峰輔助服務(wù)的買方？誰需要為調(diào)峰輔助服務(wù)付費？這與整體系統(tǒng)、市場的權(quán)利、責任、義務(wù)等的界定有關(guān)。

 

在本輪電力體制改革前，廠、網(wǎng)分開，電網(wǎng)公司從用戶按政府核定的目錄電價收費，向電廠按政府核定的上網(wǎng)電價支付。政府核定每個電廠年度的發(fā)電計劃。這種情況下，由于用戶是按照政府核定的固定的目錄電價繳納電費，而這個目錄電價中已經(jīng)包含了電廠、電網(wǎng)的所有費用，包括基本的發(fā)電費用，以及進行各種輔助服務(wù)的費用。因此，發(fā)電企業(yè)提供的輔助服務(wù)，包括基本輔助服務(wù)之外的需要補償?shù)妮o助服務(wù)，都不應(yīng)該由負荷承擔。

 

這種模式下，所有發(fā)電企業(yè)有義務(wù)負責系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。輔助服務(wù)市場的設(shè)計，主要是解決不同發(fā)電機組承擔的、提供的輔助服務(wù)的數(shù)量和質(zhì)量不一樣的問題。這也是為什么目前我國大多數(shù)地區(qū)的輔助服務(wù)由發(fā)電側(cè)承擔的原因。

 

電力市場改革后的情況比較復(fù)雜，成本應(yīng)該如何分攤并沒有絕對的最優(yōu)方案，具體的選擇取決于系統(tǒng)的具體情況。

 

1.調(diào)峰成本由用戶承擔。最簡單的是按郵票法，按用戶的用電量比例分攤調(diào)峰成本。

 

2.調(diào)峰成本仍然由所有發(fā)電機組承擔。這又有兩種情況。

 

1）所有發(fā)電機組按各自總發(fā)電量的比例分攤調(diào)峰成本。這種情況下，如果所有發(fā)電機組都參與了分攤，而且所有發(fā)電機組都進入了中長期電量市場，則這種方法與將調(diào)峰成本分攤給用戶是一樣的，因為發(fā)電機組如果需要承擔額外的調(diào)峰成本，其在能量市場中的報價就會提高（或者說降價幅度減小），所以最終調(diào)峰成本還是由用戶承擔。當然，如果有部分電廠未進入中長期市場、市場對電廠的報價有最高限價、有部分電廠未參與調(diào)峰成本的分攤，這些情況都會造成最終的結(jié)果和直接分攤給用戶方案的一些差別。

 

2）按照某種修正方法修正后的發(fā)電量分攤調(diào)峰成本。也就是說，分攤調(diào)峰成本不是依據(jù)發(fā)電機組總的發(fā)電量，而是基于調(diào)整后的某種發(fā)電量。比如，很多市場中按所在時段機組出力超過基準負荷率對應(yīng)的發(fā)電量的值進行分攤。對可再生能源機組，一些市場還考慮往年的發(fā)電情況（是否完成保障性發(fā)電計劃）。這種方法存在的一種問題是，需要分攤調(diào)峰成本的電量減小，相應(yīng)的單價會升高。一般會設(shè)定最高價格，并規(guī)定分攤的價格超過一定值時的處理方法。

 

3）兩種方法的比較。不同方法的區(qū)別體現(xiàn)在對相關(guān)責任、權(quán)利、義務(wù)的考慮不同。第一種方法，認為電廠具有出力水平高于基準負荷率的權(quán)利，此外沒有其他的義務(wù)。對于機組在基準負荷率以上的不同的出力、負荷率水平不進行區(qū)分和補償。調(diào)峰是由負荷曲線的峰谷差過大造成的，應(yīng)該由負荷承擔。在目前無法另外向用戶收費的情況下，調(diào)峰成本由所有機組按照發(fā)電量的比例分攤，如上所述，相當于按郵票法分攤給了用戶。第二種方法，則認為電廠除了具有出力水平高于基準負荷率的權(quán)利，不同的機組具有在相同或相似的負荷率上發(fā)電的權(quán)利。也就是說，不能讓某臺（某些）機組的出力水平高，而另外一臺（一些）機組的出力水平低。因此，如果機組的實際出力水平不同，則需要承擔不同的調(diào)峰成本。對可再生能源機組的調(diào)峰成本的分攤方式，主要也是考慮其具有的權(quán)利。一般認為其具有按照政府核定的保障性發(fā)電量發(fā)電的權(quán)利，如果上一年發(fā)電不足，則本年度減少其需要承擔的調(diào)峰成本。

 

五

 

總 結(jié)

 

本文從市場設(shè)計基本理論的角度對我國目前的調(diào)峰輔助服務(wù)市場的產(chǎn)品設(shè)計、交易方式、定價方式、成本分攤方式等進行了討論。市場設(shè)計的一個基礎(chǔ)，或者說首要的內(nèi)容是明確各方的權(quán)利、義務(wù)和責任。這不僅僅是技術(shù)問題，更多的是政策問題，影響到不同市場主體的利益的分配問題，需要在政府等相關(guān)機構(gòu)的協(xié)調(diào)下通過協(xié)商、討論等確定。在相關(guān)權(quán)利、義務(wù)和責任明確的情況下，對不同市場設(shè)計方面評判的依據(jù)就是效率。市場效率的一個基本原則是邊際原則，即使得所有生產(chǎn)者的邊際成本相同，等于消費者的邊際效益。對我國目前階段的調(diào)峰輔助服務(wù)，有以下結(jié)論或建議。

 

1）深度調(diào)峰服務(wù)是在缺乏分時的現(xiàn)貨市場的情況下的一種特殊的輔助服務(wù)。

 

2）基準負荷率的選取一方面是要考慮對不同機組的公平，另外一方面要盡量增加優(yōu)化調(diào)度的可優(yōu)化空間。從增加優(yōu)化空間的角度，可以適當提高基準負荷率水平。

 

3）從提高市場效率的角度，可以將調(diào)峰的報價從按“負荷率”報價轉(zhuǎn)為按下調(diào)功率報價，以便實現(xiàn)更優(yōu)的調(diào)峰調(diào)度，降低調(diào)峰成本。

 

4）調(diào)峰成本不同的分攤方法各有其優(yōu)缺點。在間歇性可再生能源比例增加，調(diào)節(jié)需求增大的情況下，根據(jù)發(fā)電機組不同的負荷率承擔不同的調(diào)峰成本是一種可行的思路，但可能存在分攤價格高、波動大等問題。

 

5）大多數(shù)省份已經(jīng)開始了中長期電力交易市場，部分省份開始了現(xiàn)貨市場的建設(shè)。需要盡快在用戶側(cè)電價中增加輔助服務(wù)相關(guān)的項目，以便逐漸理順相關(guān)交易和價格機制。

 

原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2019年3月1日第8期

 

華南理工大學教授 荊朝霞

 

原標題:深度調(diào)峰輔助服務(wù)交易和成本分攤