电力辅助服务能否塑造中国电力系统脱碳新格局?

文章来源:ofweek何继江2022-07-22 10:11

100%可再生能源和净零排放的未来是一个令人兴奋的愿景?还是一个难以实现的乌托邦?
 
引言
 
中国在2020年第75届联合国大会(United Nations General Assembly)上宣布在2060年实现碳中和的目标,但实现这一目标将带来重大的挑战和机遇。电力系统遇到的挑战尤为直观。众所周知,风电光伏发电具有很强的波动性,风电只能在有风的时候发电,光伏只能在白天发电。未来的零碳电力系统需要以光伏,风电和水电为主体,现在我们已经很清楚,风电光伏的资源总量足以保障电力系统脱碳,风电光伏的成本也已经低于煤电,这就决定了电力系统的灵活性成为中国电力系统脱碳的最关键问题。
 
2021年10月党中央、国务院相继印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》等相关重要文件,明确要求完善中长期市场、现货市场和辅助服务市场衔接机制,大力提升电力系统综合调节能力,加快现役机组灵活性改造,引导自备电厂、传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等参与系统调节,《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》文件还特意提及培育发展川渝一体化电力辅助服务市场。
 
国家能源局于2021年12月修订发布了《电力辅助服务管理办法》(国能发监管规〔2021〕61号)《电力并网运行管理规定》(国能发监管规〔2021〕60号)。国家能源局及时修订《规定》《办法》,以辅助服务市场为抓手,提高电力系统灵活性,加速中国电力系统脱碳进程,这成为中国能源转型的一个具有标志意义的制度创新。
 
一个勇敢的崭新时代
 
中国的碳中和目标需要能源经济、基础设施、许多市场参与者和管理机构转向新技术、经济和辅助服务。最近的政策变化改变了能源格局,为电力系统的灵活性资源创造了需求和有利的定价条件。
 
双碳目标推动了中国电力市场的改革,有利于灵活性电力资源的发展。一个充分发展的电力辅助服务市场将显著增加可再生能源的利用,这是实现“双碳”目标的必要条件。
 
关于电力辅助服务的新政策指出,鼓励发电企业建设和购买平衡电力和能源存储,以增加可再生能源的装机容量。允许发电企业购买储能或调峰能力,以扩大并网规模。
 
其产生的影响是多方面的。发电公司新建可再生能源项目,需要配置约15-20%的储能或其他形式的灵活性资源,否则它们很难获得电网并网连接的批准。该政策确定了多种增加电网灵活性的技术,包括抽水蓄能、电化学储能、燃气发电、太阳能光热和灵活性煤电等。现在投资上述平衡电力容量将成为发电企业增产扩容的先决条件。这一扩张的主要受益者之一将是辅助服务市场,该行业有望在未来几年取得显著增长。
 
2021年,国家能源局对《电力辅助服务管理办法》进行了多年来的首次修订,重点确定辅助服务的主要提供者,对交易品种进行分类,建立共享机制,实现辅助服务跨省跨区域。
 
电力辅助服务是电力系统安全稳定运行的关键。它确保电力质量,促进清洁能源。除常规发电、输电、用电外,火电、水电、核电、风电、光伏发电、抽水蓄能、电化学、压缩空气、飞轮等各类新型储能均可提供电力辅助服务。
 
此次发布的文件对电力辅助服务进行重新分类,分为有功平衡服务、无功平衡服务和事故应急及恢复服务,其中有功平衡服务包括调频、调峰、备用、转动惯量、爬坡等电力辅助服务,事故应急及恢复服务包括稳定切机服务、稳定切负荷服务和黑启动服务。考虑构建以可再生能源为主体的新型电力系统的发展需求,这份文件新增引入转动惯量、爬坡、稳定切机服务、稳定切负荷服务等辅助服务新品种。
 
扩大辅助服务将扩大市场主体范围。要实现从转型到扩张的无缝衔接,还需要明确补偿机制以吸引投资者,同时还需要明确从发电、电网公司到电力交易中心等所有利益相关者的责任。
 
国家能源局决定推进电力辅助服务市场化,这将显著提高电力供应质量,体现资源配置效率,而且更重要的是,提高对可再生能源电力的接纳能力。
 
面临的挑战
 
100%可再生能源和净零排放的未来对许多人来说是一个令人兴奋的愿景,但对一些人来说是一个难以实现的乌托邦。对可再生能源持乐观态度的人士认为,这一演变由许多步骤组成,有些步骤很小,有些则会改变游戏规则。辅助服务的扩展可以增强省级和区域电网的能力。
 
大部分省份的电力现货市场仍处于试点阶段,现有的调峰辅助服务补偿机制不完善,导致发电企业之间存在“零和博弈”的现象。另一方面,电力现货市场在部分地区试行后已初见成效。以山西省为例,当新能源发电充足时,现货市场上的煤电机组价格会受到抑制,燃煤电厂可以在市场上转卖当天的发电计划。这样一来,现货市场实际上起到了调节作用。
 
当应用到其他形式的辅助服务时,进一步市场化也将是未来的方向,引导多元化的市场主体参与竞争。
 
电力辅助服务的价值只有通过充分的市场交易机制才能实现。电力辅助服务可以确保可再生能源如风能和太阳能的大规模应用,可以带来巨大的经济和环境回报。
 
新的政策框架为辅助服务的发展提供了立法支持,并为引入功率平衡的公平补偿机制提供了指导。明确了各类电力辅助服务品种的补偿机制,其中固定补偿方式确定补偿标准时应综合考虑电力辅助服务成本、性能表现及合理收益等因素,按“补偿成本、合理收益”的原则确定补偿力度;市场化补偿形成机制应遵循考虑电力辅助服务成本、合理确定价格区间、通过市场化竞争形成价格的原则。

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