清華大學(xué)教授、中國能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)副主任委員夏清作《激勵(lì)新能源和儲(chǔ)能協(xié)同發(fā)展的機(jī)制設(shè)計(jì)》主旨報(bào)告發(fā)言。

我們的儲(chǔ)能事業(yè)正在浩浩蕩蕩發(fā)展，如何讓這些儲(chǔ)能產(chǎn)生價(jià)值？我們一起來探討。

新能源發(fā)展帶動(dòng)了儲(chǔ)能發(fā)展

雙碳目標(biāo)下，新型電力系統(tǒng)最大特點(diǎn)就是新能源爆發(fā)性增長，由于新能源發(fā)電的間歇性、隨機(jī)性，造成了電力系統(tǒng)時(shí)間上和空間上的不平衡，解決電網(wǎng)的不平衡問題需要儲(chǔ)能。新能源和儲(chǔ)能恰似一對孿生姐妹，是相互支撐發(fā)展的。所以，新能源的發(fā)展帶動(dòng)了儲(chǔ)能的發(fā)展。

在儲(chǔ)能行業(yè)里，我們現(xiàn)在需要多時(shí)空尺度的儲(chǔ)能體系。時(shí)間尺度看，需要從小時(shí)級到天甚至更長時(shí)間，短時(shí)儲(chǔ)能可以平抑電力不平衡，長時(shí)儲(chǔ)能平抑能量不平衡；空間尺度看，需要有發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的，儲(chǔ)能將無處不在，將解決時(shí)間、空間上的不平衡，儲(chǔ)能將重構(gòu)電力系統(tǒng)。

在我們談到儲(chǔ)能的時(shí)候，不能忽視一個(gè)重要話題就是機(jī)制，在制度經(jīng)濟(jì)學(xué)里面有一個(gè)核心思想，所有的創(chuàng)新都是結(jié)果，而機(jī)制是創(chuàng)新的源泉和動(dòng)力。夏清教授強(qiáng)調(diào)，機(jī)制之所以是動(dòng)力，是因?yàn)闄C(jī)制能夠精準(zhǔn)地辨識(shí)所有技術(shù)的價(jià)值，并開展誰創(chuàng)造的價(jià)值誰分享的公平分配。

目前，儲(chǔ)能參與電力市場建設(shè)已在國內(nèi)如火如荼的開展，從年、月、周、日形成了一個(gè)持續(xù)遞進(jìn)的新型市場體系，我們有現(xiàn)貨市場、日前日內(nèi)市場、輔助服務(wù)市場，未來隨著新能源高比的例發(fā)展，量變引起的質(zhì)變，將產(chǎn)生什么樣的問題，這里引出了今天報(bào)告的第二個(gè)主題，當(dāng)前電力市場體系存在的問題。

高比例新能源給電力現(xiàn)貨市場帶來挑戰(zhàn)

在高比例新能源情景下，當(dāng)前電力市場體系存在著什么樣的問題？對儲(chǔ)能價(jià)值的度量又存在什么樣的問題？在拋出這些問題后，夏清教授強(qiáng)調(diào)一定要注意新型電力系統(tǒng)下電力市場體系產(chǎn)生了質(zhì)變。

為了說明這個(gè)問題，我們需要先回顧一下電力現(xiàn)貨市場的一個(gè)基本原理。在電力現(xiàn)貨市場中，新能源、水電、火電都會(huì)各自報(bào)價(jià)，這些報(bào)價(jià)會(huì)形成在某一個(gè)時(shí)段的排序，最后會(huì)有一個(gè)滿足電力系統(tǒng)負(fù)荷需求的報(bào)價(jià)，就成為這個(gè)時(shí)段的邊際價(jià)格。但是當(dāng)新能源比例高到一定程度的時(shí)候，將給電力現(xiàn)貨市場帶來挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：

挑戰(zhàn)一：現(xiàn)貨市場價(jià)格信號“消失”、靈活調(diào)節(jié)資源收益不足。

隨著新能源比例的逐步提高，火電將成為靈活性資源，如果由新能源決定邊際價(jià)格，其近零邊際成本將導(dǎo)致現(xiàn)貨價(jià)格信號消失，價(jià)格調(diào)節(jié)作用不復(fù)存在；如果由昂貴、少量的靈活性資源決定邊際價(jià)格，新能源與靈活性資源的供電服務(wù)差異性無法體現(xiàn)，新能源將獲取超額利潤，產(chǎn)生嚴(yán)重的“搭車”后果。

挑戰(zhàn)二：容量定價(jià)困難。

新能源容量同時(shí)率低，有效容量逐日、逐時(shí)、逐地變動(dòng)，市場供求關(guān)系的時(shí)變性決定了不同時(shí)刻的容量價(jià)值是不一樣的，難以形成對新能源固定成本的定價(jià)機(jī)制。

挑戰(zhàn)三：新能源消納成本分?jǐn)偤魡竟胶侠淼臋C(jī)制。

新能源的發(fā)展離不開調(diào)節(jié)資源，以提供靈活性資源而產(chǎn)生的調(diào)節(jié)成本，也是新能源一種外部成本。關(guān)鍵的問題這個(gè)成本由誰來承擔(dān)？新能源裝不裝儲(chǔ)能，整個(gè)系統(tǒng)為它付出的成本是不一樣的；用戶也是如此，是否裝儲(chǔ)能，用電曲線波動(dòng)也不一樣。這就產(chǎn)生一個(gè)問題：這種成本如何公平的分?jǐn)偨o所有的新能源和用戶，這就需要有一種價(jià)值的度量，能對儲(chǔ)能進(jìn)行價(jià)值認(rèn)定。這個(gè)問題在英國即將啟動(dòng)的新一輪電力市場改革計(jì)劃中也得到了充分的重視，最近英國咨詢機(jī)構(gòu)提出了，未來的電力市場要需要按照產(chǎn)品的特性解耦，分為傳統(tǒng)能源和新能源兩個(gè)市場。

電力現(xiàn)貨市場可以精細(xì)刻畫每一時(shí)段電能價(jià)值

當(dāng)前，我們國家儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)如火如荼地發(fā)展，下一步呼喚機(jī)制讓儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康、高質(zhì)量發(fā)展。

首先我們需要明確當(dāng)前的新能源配比儲(chǔ)能面臨著哪些問題，夏清教授提出了三點(diǎn)：

第一，新能源企業(yè)配比儲(chǔ)能，加重了企業(yè)經(jīng)營負(fù)擔(dān)；新能源企業(yè)配比儲(chǔ)能后，上網(wǎng)電價(jià)并沒有變，也沒有給儲(chǔ)能成本一個(gè)疏通渠道，加重了企業(yè)經(jīng)營負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重挫傷了新能源企業(yè)配置儲(chǔ)能的積極性。

第二，儲(chǔ)能充放電量安排與新能源企業(yè)利益直接相關(guān)，調(diào)度的公平性監(jiān)管難度大；

第三，迫切需要市場機(jī)制度量儲(chǔ)能的價(jià)值。當(dāng)前迫切需要建立一種機(jī)制，對新能源配儲(chǔ)進(jìn)行價(jià)值度量，以辨識(shí)新能源電站配置儲(chǔ)能與否、調(diào)度次數(shù)、運(yùn)行效果，這就是價(jià)值度量。

有人認(rèn)為，通過峰谷電價(jià)、尖峰電價(jià)等價(jià)格信號，就可以激勵(lì)市場成員自發(fā)配置儲(chǔ)能或調(diào)峰資源。夏清教授認(rèn)為，峰平谷對于負(fù)對需求側(cè)響應(yīng)確實(shí)具有很好的調(diào)節(jié)作用，但新能源的波動(dòng)隨機(jī)性、間歇性大，而現(xiàn)行峰平谷電價(jià)是固定的，難以反映真實(shí)的供需關(guān)系，也無法準(zhǔn)確反映新能源出力的時(shí)序波動(dòng)。價(jià)格如果不能夠反映供求關(guān)系的時(shí)變性，則難以度量儲(chǔ)能平抑這種波動(dòng)性的價(jià)值，因此我們希望電力市場機(jī)制應(yīng)具有這樣的功能。

夏清教授表示，只有電力現(xiàn)貨市場，才能精細(xì)刻畫每一時(shí)段的電能價(jià)值。日前市場分時(shí)的價(jià)格信號能夠激勵(lì)儲(chǔ)能、需求側(cè)響應(yīng)、調(diào)峰資源的交易行為，激勵(lì)電化學(xué)儲(chǔ)能平抑新能源發(fā)電短時(shí)間尺度的波動(dòng)性、跟蹤負(fù)荷的時(shí)變性；實(shí)時(shí)市場的尖峰電價(jià)能夠激勵(lì)儲(chǔ)能套利行為和需求側(cè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)；調(diào)頻市場的價(jià)格信號能夠激勵(lì)儲(chǔ)能以更快速的方式確保更細(xì)時(shí)間尺度內(nèi)的電力供需平衡。

以新能源為主的電力現(xiàn)貨市場的建設(shè)將徹底改變未來的調(diào)度方式。未來的電網(wǎng)將是源網(wǎng)荷儲(chǔ)，儲(chǔ)能成為一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)的價(jià)值功能被發(fā)揮出來，就需要一個(gè)體制機(jī)制。好在我們看到《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則》和《電力現(xiàn)貨市場監(jiān)管辦法》征求意見稿出來了，我們已經(jīng)注意到了這方面在悄然變化。

以新能源為主的電力市場體系構(gòu)想

隨著新能源比例越來越高，如何構(gòu)建電力現(xiàn)貨市場？

夏清教授提出了新能源與靈活性市場解耦的市場體系。將新能源與靈活性資源解耦，新能源單獨(dú)組織市場開展交易，而將所有與新能源配合的資源納入為靈活性市場；這兩個(gè)市場與綠色證書市場相協(xié)同。新能源與化石能源不能在同一市場中競爭，因?yàn)檫@兩種商品成本屬性發(fā)生了根本性的變化，前者是正的外部成本，而后者是負(fù)的外部成本；前者以固定成本為主，而后者以燃料、運(yùn)行成本為主。

在這一市場體系中，用戶將怎么參與？是多市場均衡的過程。市場主體逐利的選擇促進(jìn)了不同市場之間的均衡與協(xié)同發(fā)展。通過市場主體的交易，實(shí)現(xiàn)了三個(gè)市場均衡，達(dá)到了用戶在三個(gè)市場上購電全成本的均衡化。夏清教授強(qiáng)調(diào)，市場的本質(zhì)在于：一定要把選擇的權(quán)利交給用戶，由于用戶逐利的行為、選擇的行為，使得各個(gè)市場之間開展了一種基于全成本的市場均衡過程。

以分時(shí)容量電價(jià)度量儲(chǔ)能價(jià)值

新能源有固定成本，用戶將這些成本分?jǐn)偟矫刻欤辉诿恳惶炖锩妫指鶕?jù)負(fù)荷曲線的供求關(guān)系，再將成本分?jǐn)偟矫總€(gè)小時(shí)；這樣通過競爭形成了與傳統(tǒng)現(xiàn)貨市場兼容、各個(gè)時(shí)段的分時(shí)容量電價(jià)（傳統(tǒng)叫分時(shí)電價(jià)）。有了分時(shí)容量電價(jià)，就可以對儲(chǔ)能在不同時(shí)刻的價(jià)值進(jìn)行度量；沒有分時(shí)電價(jià)，則很難對儲(chǔ)能價(jià)值進(jìn)行定價(jià)。

市場最本質(zhì)是什么？市場從來不叫你做什么，總是以價(jià)格信號去引導(dǎo)你做什么，這就是市場的魅力，引導(dǎo)著資源高效地優(yōu)化配置。

分時(shí)容量電價(jià)能夠激勵(lì)用戶提升儲(chǔ)能需求側(cè)響應(yīng)的能力，引導(dǎo)靈活性資源投資。當(dāng)用戶在沒有儲(chǔ)能設(shè)施的情況下，如果基于容量分時(shí)電價(jià)的用電成本高時(shí)，則必然激勵(lì)用戶投資儲(chǔ)能等資源進(jìn)行削峰填谷，降低電費(fèi)成本。以新能源固定成本形成的分時(shí)容量電價(jià)的現(xiàn)貨市場，能夠以價(jià)格反映新能源與電力需求的匹配度，這樣的價(jià)格信號必然能夠引導(dǎo)源荷的發(fā)電與用電行為，促進(jìn)源與荷在時(shí)序上更加匹配，這就是市場制度精妙所在。夏清教授認(rèn)為，以分時(shí)容量電價(jià)能夠度量儲(chǔ)能價(jià)值，必然激勵(lì)新能源與儲(chǔ)能協(xié)同發(fā)展。

形成公平的分?jǐn)倷C(jī)制

以新能源為主的新型電力系統(tǒng)的靈活性市場設(shè)計(jì)中，交易周期有日前和實(shí)時(shí)，交易品種有不平衡電量、調(diào)頻、備用等，供應(yīng)資源有火電、新型儲(chǔ)能、抽水蓄能電站等，需求方主要是新能源和用戶。

上述的市場體系能夠引導(dǎo)用戶使用綠電，使用新能源；不平衡的部分可以在靈活性市場購買。在靈活性市場中，讓火電、抽水蓄能、儲(chǔ)能設(shè)備、虛擬電廠、需求側(cè)響應(yīng)等各種靈活性資源充分競爭，必然形成了各時(shí)段靈活性市場的分時(shí)價(jià)格。

在這樣的市場體系下，用戶購電需求可以分為新能源和常規(guī)電源市場兩個(gè)部分。新能源市場上購買的部分按照新能源日前市場結(jié)算，其余的需求在靈活性市場購買，按照靈活性市場的分時(shí)價(jià)格結(jié)算。這兩者的比例由用戶自身抉擇。用戶需要考慮全成本，包括碳排放成本、綠證成本、兩個(gè)市場的分時(shí)價(jià)格，開展購電決策，本質(zhì)是多個(gè)市場的均衡過程。作為好的市場設(shè)計(jì)，就是給出精準(zhǔn)的價(jià)格信號供用戶的選擇，當(dāng)多個(gè)市場達(dá)到均衡時(shí)，則完成了最優(yōu)的資源優(yōu)化配置。

另外一方面，在靈活性資源備用市場中，該市場成本分?jǐn)倯?yīng)該考慮新能源預(yù)測偏差大小。誰引起的偏差更大，則必須承擔(dān)更多的社備用市場成本，這是因?yàn)閭溆檬袌鰧@些預(yù)測偏差大的新能源企業(yè)發(fā)揮了更大的作用，這符合制度經(jīng)濟(jì)學(xué)的原則，誰造成的成本、誰就去承擔(dān)，否則將產(chǎn)生“搭車”，而導(dǎo)致資源優(yōu)化配置錯(cuò)配。

在這樣的機(jī)制下，所有的新能源預(yù)測會(huì)越來越準(zhǔn)，用電曲線預(yù)測偏差越來越小。這個(gè)“準(zhǔn)”與“小”的背后，是儲(chǔ)能發(fā)揮了重要的作用。預(yù)測總是有偏差的，但儲(chǔ)能可以“熨平”這種偏差。現(xiàn)貨市場促進(jìn)新能源和儲(chǔ)能協(xié)同運(yùn)行，現(xiàn)貨市場上的時(shí)段劃分甚至要到5分鐘一個(gè)時(shí)間間隔，時(shí)間間隔越短、波動(dòng)越大的可以度量出來了，誰的偏差越大。則需要的AGC調(diào)頻資源多，誰就應(yīng)該承擔(dān)更多AGC市場的成本。

在上述的市場體系中，電能價(jià)值由新能源分時(shí)容量市場及偏差平衡市場共同決定。新能源分時(shí)容量市場能夠提供反映電網(wǎng)各時(shí)段容量稀缺性的分時(shí)價(jià)格信號，鼓勵(lì)新能源市場主體以套利的方式優(yōu)化儲(chǔ)能運(yùn)行；靈活性資源現(xiàn)貨市場提供反映實(shí)時(shí)供求關(guān)系及再平衡成本的價(jià)格信號，逐時(shí)遞進(jìn)反映靈活性資源稀缺性。多層次、立體的時(shí)空價(jià)格信號為儲(chǔ)能等靈活性資源提供了價(jià)值度量，展示了獲利空間，將激發(fā)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)按照源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同發(fā)展的需求合理投資、最佳運(yùn)行，激勵(lì)新能源與儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

夏清教授希望未來的市場機(jī)制可以達(dá)到這樣一個(gè)境界，將激勵(lì)形成源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同運(yùn)行的新模式。在發(fā)電側(cè)、負(fù)荷側(cè)分布式地安裝儲(chǔ)能， “熨平”新能源出力和用電負(fù)荷曲線，將電網(wǎng)調(diào)度由電力平衡轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏科胶猓瑴p少為滿足尖峰負(fù)荷投資的輸電線路，使得源網(wǎng)荷三個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)同共贏發(fā)展，這就是體制機(jī)制所追求的崇高境界。

新型的電力系統(tǒng)是以新能源、電網(wǎng)、儲(chǔ)能、主動(dòng)負(fù)荷重構(gòu)能源系統(tǒng)，只有滿足激勵(lì)相容的機(jī)制，才能激活各環(huán)節(jié)的活力，激發(fā)源網(wǎng)荷儲(chǔ)高效精準(zhǔn)的互動(dòng)，激勵(lì)新能源與儲(chǔ)能協(xié)同發(fā)展。謝謝大家。