輔助服務(wù)是維護電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和電力系統(tǒng)瞬時平衡性必不可少的重要保證。原國家電監(jiān)會電監(jiān)市場〔2006〕43號文對輔助服務(wù)的定義為：“輔助服務(wù)是指為維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，保證電能質(zhì)量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)。”國際上對輔助服務(wù)所包含的內(nèi)容沒有統(tǒng)一的界定，一般包括一次調(diào)頻、二次調(diào)頻、備用、無功和黑啟動等。
而電力輔助服務(wù)市場則是指電力市場中引導各類型機組在合適的時間提供合適數(shù)量的輔助服務(wù)的一種機制，合理的輔助服務(wù)市場機制可以給予市場主體正確的經(jīng)濟激勵。輔助服務(wù)產(chǎn)品和定價機制的設(shè)計是電力輔助服務(wù)市場機制的兩個重點。產(chǎn)品的設(shè)計主要解決機組提供輔助服務(wù)的衡量問題。定價機制的設(shè)計解決的是對某種確定的產(chǎn)品，如何制定報價、出清及結(jié)算等規(guī)則問題。厘清國內(nèi)外輔助服務(wù)的定價機制問題，才能更好地規(guī)劃設(shè)計未來我國輔助服務(wù)市場的發(fā)展。
隨著我國新能源發(fā)電比例的不斷升高，電力系統(tǒng)的靈活性要求也將隨之提高。由于新能源出力是波動的，當它進入系統(tǒng)之后，系統(tǒng)的上下出力變化變得頻繁且更加重要。隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段不足的問題越來越突出，原有的輔助服務(wù)計劃補償模式和力度已不能滿足電網(wǎng)運行需求。國外成熟電力市場一般通過現(xiàn)貨市場中的實時平衡市場或平衡機制實現(xiàn)調(diào)峰。而當時我國尚未啟動電力現(xiàn)貨市場建設(shè)，亟須利用市場化手段提高獎罰力度，以更高的補償價格激勵發(fā)電企業(yè)等調(diào)節(jié)資源參與電力輔助服務(wù)?；诖?，我國在2006年提出了一種新的電力輔助服務(wù)產(chǎn)品“調(diào)峰”，但現(xiàn)有的“調(diào)峰”輔助服務(wù)品種和輔助服務(wù)定價補償機制尚不能滿足市場化配置資源的要求。電力輔助服務(wù)屬于“公共產(chǎn)品”。電力輔助服務(wù)應用于整個電力系統(tǒng)，為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電發(fā)揮著重要作用，所有系統(tǒng)的主體均是受益者。因此，輔助服務(wù)成本應該在全網(wǎng)分攤而不僅僅是發(fā)電側(cè)分攤。本文通過梳理中外輔助服務(wù)市場的運行現(xiàn)狀，分析現(xiàn)有的輔助服務(wù)價格機制及我國輔助服務(wù)市場的尚待完善之處，為我國輔助服務(wù)市場未來的發(fā)展提出一些建議。
我國輔助服務(wù)市場現(xiàn)狀
國內(nèi)輔助服務(wù)市場的運行現(xiàn)狀
我國電力輔助服務(wù)市場的交易品種包括調(diào)頻、調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動服務(wù)等多個品種，但目前在市場建設(shè)初期，各地主要圍繞調(diào)峰、部分地區(qū)輔以調(diào)頻開展輔助服務(wù)市場建設(shè)。隨著電力體制改革的逐步推進，我國電力輔助服務(wù)的發(fā)展基本上經(jīng)歷了2002年以前無償提供、2006～2014年計劃補償和之后的市場化探索三個主要階段(見表1)。
2014年，我國首個電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場正式啟動，標志著市場化補償電力調(diào)峰輔助服務(wù)嘗試的開始。2015年3月，《中共中央、國務(wù)院關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》(“9號文”)提出以市場化原則建立輔助服務(wù)分擔共享新機制以及完善并網(wǎng)發(fā)電企業(yè)輔助服務(wù)考核機制和補償機制。2019年初，東北電力輔助服務(wù)市場升級，首次增設(shè)旋轉(zhuǎn)備用交易品種，實現(xiàn)輔助服務(wù)市場“壓低谷、頂尖峰”全覆蓋。浙江、華中等省區(qū)也在積極探索增設(shè)備用輔助服務(wù)交易品種。到2019年，電力輔助服務(wù)市場機制已在東北、華北、華東、西北、福建、山西、山東、新疆、寧夏、廣東、甘肅、重慶、江蘇、蒙西共14個地區(qū)啟動。
從實際效果來看，電力輔助服務(wù)市場的建設(shè)提升了火電機組的調(diào)峰能力，在轉(zhuǎn)軌階段通過市場化手段充分調(diào)動了火電企業(yè)參與調(diào)峰的積極性和主動性，降低了新能源棄電率，促進了節(jié)能減排。省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場中，東北已經(jīng)正式運行，西北、華北、華東已經(jīng)啟動試運行;華中、西南也正在建設(shè)中。但東北區(qū)域市場的實際也表明當前這種“行政主導”型的市場機制存在著輔助服務(wù)激勵扭曲的問題，甚至出現(xiàn)了可再生能源“消納改善、但效益更差”的局面。究其本質(zhì)是在計劃的框架內(nèi)做市場必然會扭曲，行政主導、缺乏價格發(fā)現(xiàn)機制必然會過度補償。
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)”。對于調(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，各省的輔助服務(wù)補償標準有所不同。
國外典型輔助服務(wù)市場
為了適應各國能源結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，以美國PJM為代表的全電量競價現(xiàn)貨市場也在不斷優(yōu)化輔助服務(wù)機制。目前世界一些國家的輔助服務(wù)的采購和交易組織通常由系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)負責，電力系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)的職責與輔助服務(wù)的目的一致，同時系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)能夠詳細掌握各類輔助服務(wù)的需求信息，因此國外電力輔助服務(wù)市場通常由系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)組織運營。例如，加州電力市場的輔助服務(wù)由CAISO(加州獨立系統(tǒng)調(diào)度運營商California Independent System Operator)負責管理。
輔助服務(wù)市場組織方式采用集中競爭或長期等多種方式。競爭程度較強的輔助服務(wù)品種一般采用集中競價或招標方式采購，其余品種可通過長期合約形式購買。各種定價機制如表2所示。在歐洲和美國電力市場中，備用一般通過競爭性市場采購，部分國家AGC和調(diào)頻也作為交易品種。無功調(diào)節(jié)和黑啟動由于具有依賴地理位置或特殊裝置的特性，一般采用雙邊長期合約，具體分類如表3所示。輔助服務(wù)成本的分擔，各國市場通行的方式是按照一定機制分攤給終端用戶，例如，歐洲部分國家通過輸電費用或系統(tǒng)調(diào)度專項費用將輔助服務(wù)成本傳導給用戶。
從國外典型輔助服務(wù)市場的運作模式來看，主要有電力輔助服務(wù)獨立交易方式和聯(lián)合優(yōu)化方式。獨立交易方式指電力輔助服務(wù)市場獨立于電能量市場運行，常見于以歐洲為代表的分散式電力市場。歐洲電力交易機構(gòu)與系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)分立，電力交易機構(gòu)負責運營日前、日內(nèi)現(xiàn)貨電能市場，系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)(TSO)負責運行輔助服務(wù)市場，與電能量市場獨立運行。聯(lián)合優(yōu)化方式指電力輔助服務(wù)市場與現(xiàn)貨電能量市場聯(lián)合交易出清，常見于美國、澳大利亞等集中式電力市場。以美國PJM電力市場為例，參加輔助服務(wù)市場交易的機組在運行日前一天連同電能量報價一起向PJM提交報價信息，輔助服務(wù)市場在實時運行前一小時關(guān)閉。在此之前，機組可以修改報價信息。實時運行過程中每5分鐘將輔助服務(wù)市場與電能量市場聯(lián)合出清一次，聯(lián)合出清的目標為電能和輔助服務(wù)采購總成本最小化。
通過國內(nèi)外的輔助服務(wù)市場機制的對比分析可知，電力輔助服務(wù)市場的建設(shè)依賴于電力現(xiàn)貨市場。國外輔助服務(wù)的采購和交易組織通常由詳細掌握各類輔助服務(wù)需求信息的系統(tǒng)調(diào)度運行機構(gòu)負責。定價機制通常采用招標和雙邊合同，出清方式采用聯(lián)合優(yōu)化方式較多。電力輔助服務(wù)市場與電能量市場聯(lián)合交易出清可以減少電力系統(tǒng)的總成本，激勵市場主體參與到系統(tǒng)優(yōu)化過程中，不僅可以保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，也可以充分發(fā)揮自身機組的能力獲得額外收益，對于系統(tǒng)中的所有主體都是有益的。目前中國的電力現(xiàn)貨市場尚未健全，電力輔助服務(wù)市場仍處于由“計劃”向“市場”的過渡階段，未來中國的輔助服務(wù)市場交易應由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度組織，按照電能量市場和輔助服務(wù)市場聯(lián)合出清的邊際價格結(jié)算輔助服務(wù)費用，減輕信息不對稱導致的成本誤差和利益分配不均，以經(jīng)濟利益驅(qū)動市場主體主動提供輔助服務(wù)，最終實現(xiàn)電力的資源優(yōu)化配置。
國內(nèi)輔助服務(wù)市場存在的問題
輔助服務(wù)產(chǎn)品單一，調(diào)峰輔助服務(wù)不應屬于輔助服務(wù)
目前我國多數(shù)地區(qū)輔助服務(wù)市場交易品種相對單一。多數(shù)調(diào)峰輔助服務(wù)交易主要集中在深度調(diào)峰及啟停調(diào)峰兩個品種。另外，現(xiàn)有的所有市場規(guī)則均對發(fā)電機組下調(diào)能力要求明確，但是對機組向上調(diào)峰需求未作明確市場定位。在國外的一些電力市場中，通常輔助服務(wù)機制的主要品種為調(diào)頻和備用。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。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。系統(tǒng)負荷較小的谷時段，電價可能較低，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。實時電價的變化自然引導了發(fā)電企業(yè)主動參與調(diào)峰，也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)峰產(chǎn)品。當然我國的調(diào)峰輔助服務(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)。目前大多數(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)。我國也需要盡快在用戶側(cè)輸配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。
同時，受制于我國煤電為主的電源結(jié)構(gòu)，我國目前主要的輔助服務(wù)產(chǎn)品“調(diào)峰”和“調(diào)頻”并不能充分解決大量可再生能源進入電力系統(tǒng)給系統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定性問題，而電網(wǎng)靈活性的提升是促進新能源消納的核心，電力輔助服務(wù)是提高電網(wǎng)靈活性的手段之一。電力輔助服務(wù)中的調(diào)峰、備用等能力對于可再生能源發(fā)電消納的作用至關(guān)重要。美國加州已經(jīng)引入了“靈活爬坡產(chǎn)品”(FRP，flexible ramping product)來應對可再生能源出力的波動，我國可再生能源消納較為困難的區(qū)域也可以適時引入爬坡類輔助服務(wù)產(chǎn)品，滿足系統(tǒng)中對于具有快速爬坡能力、調(diào)節(jié)性能良好的電源需求。
輔助服務(wù)費用的分攤不盡合理
目前我國輔助服務(wù)成本補償方式為發(fā)電側(cè)承擔?，F(xiàn)行補償機制只考慮火電和水電機組參與輔助服務(wù)，有償和無償?shù)牟顒e是按照是否引起水火發(fā)電成本的變化予以區(qū)分的，差別劃分的不合理，造成無調(diào)節(jié)能力機組無償享受了部分有調(diào)節(jié)能力機組的輔助服務(wù)，這本身就是不公平的。輔助服務(wù)作為一種公共產(chǎn)品，其作出的貢獻由電力系統(tǒng)收益，其引發(fā)的成本也應納入輸配電價由全體用戶分擔。電力市場環(huán)境下，發(fā)電機組是輔助服務(wù)的提供方，而不是成本的分擔方。
輔助服務(wù)補償機制推行最初是為了解決發(fā)電企業(yè)之間提供輔助服務(wù)的公平性問題，暫時由發(fā)電企業(yè)承擔。然而這種做法沒有明確是否考慮輔助服務(wù)成本進入上網(wǎng)電價，只把沒有參與輔助服務(wù)的機組視為少做功的機組，因而需要收取一定的費用去補償多做功的機組，這是不合理的。目前，輔助服務(wù)的費用仍取自發(fā)電企業(yè)，主要的改良在于調(diào)峰和調(diào)頻等輔助服務(wù)產(chǎn)品不再按照性能排序調(diào)用，而是劃定性能范圍，在性能范圍內(nèi)按照價格由低到高調(diào)用機組。我國也沒有明確如何量化衡量電力調(diào)度機構(gòu)使用輔助服務(wù)的效率，包括使用輔助服務(wù)的成本是否能夠小于消納不穩(wěn)定電源帶來的紅利。輔助服務(wù)能夠保障的是全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，因此系統(tǒng)中的所有主體均應是受益主體，輔助服務(wù)費用應由所有主體共同分攤。
目前我國電力市場正處于開展現(xiàn)貨市場試點的階段，現(xiàn)貨市場的引入可以使得原有的輔助服務(wù)市場更有效率，通過發(fā)電商之間的競爭優(yōu)化、用戶側(cè)儲能和需求響應的加入以及輔助服務(wù)產(chǎn)品的價值重新定義評估，可以促進電力系統(tǒng)內(nèi)各種資源的高效利用，從而降低電力系統(tǒng)整體的成本，這樣不僅提供輔助服務(wù)能力強的運營商可以獲得更多利益，包含輔助服務(wù)成本的輸配電價也會降低，這將是一個三方互利的前景。
電力輔助服務(wù)產(chǎn)品定價交易機制不健全
目前我國東北輔助服務(wù)市場中實時深度調(diào)峰交易采用“階梯式”報價方式和價格機制，發(fā)電企業(yè)在不同時期分為兩檔浮動報價。在日內(nèi)調(diào)用時，電力調(diào)度機構(gòu)按照電網(wǎng)運行情況根據(jù)日內(nèi)競價結(jié)果由低到高依次調(diào)用，按照統(tǒng)一出清價格結(jié)算。山西的調(diào)頻輔助服務(wù)是采用日前按各調(diào)頻資源的排序價格由低到高確定中標的優(yōu)先次序的方式確定中標的調(diào)頻資源。調(diào)頻在出清或調(diào)用時一般對調(diào)頻性能因素進行考量。在調(diào)頻標的方面，山西、山東等主要考慮調(diào)頻容量，廣東同時考慮了調(diào)頻容量和調(diào)頻里程?？偟膩砜?，我國的輔助服務(wù)市場產(chǎn)品報價一般采用賣方單向報價、集中競爭、統(tǒng)一價格出清的交易方式。調(diào)度方根據(jù)按需調(diào)用、按序調(diào)用、價格優(yōu)先的原則進行調(diào)用，最后將調(diào)峰費用按照電量或電費比例分攤給對系統(tǒng)調(diào)峰輔助服務(wù)貢獻不大的發(fā)電機組。但是，這相當于每種輔助服務(wù)產(chǎn)品分開報價，分別進行交易，電力輔助服務(wù)市場獨立于電能量市場。
在PJM的旋轉(zhuǎn)備用市場結(jié)算中，旋轉(zhuǎn)備用的成本包括調(diào)節(jié)備用服務(wù)的報價和機組由于提供調(diào)節(jié)備用服務(wù)而在電能量市場中損失容量的補償即機會成本。發(fā)電機組進行電能生產(chǎn)和提供備用服務(wù)是緊密相連的，在提供備用時通常有額外的成本支出，包括投資成本、設(shè)備運維成本以及放棄在其他市場中的收益而導致的機會成本等。旋轉(zhuǎn)備用輔助服務(wù)的價格主要包括電量成本和容量成本。容量成本是由于發(fā)電機組為了作為備用必須預留的容量產(chǎn)生的可能因為不能進入電能量市場從而失去發(fā)電機會而失去的收益，即是一種機會成本。電量成本是一旦備用容量被電能量市場實際調(diào)用所支付的購買電量的價格。發(fā)電機組既可以將發(fā)電容量投入到電能量市場，也可以投入到輔助服務(wù)市場，這樣的選擇決定了發(fā)電機組在提交備用服務(wù)報價時必須充分考慮“機會成本”和提供備用的邊際成本。所以由于輔助服務(wù)市場和電能量市場的緊密相關(guān)性，輔助服務(wù)產(chǎn)品的定價和調(diào)度應該與電能量市場一起進行。如果不與現(xiàn)貨市場聯(lián)動，輔助服務(wù)產(chǎn)品的價值就無從發(fā)現(xiàn)。
而我國對于備用輔助服務(wù)的補償機制一般按照不同發(fā)電機組的發(fā)電量進行補償，并不能充分體現(xiàn)備用輔助服務(wù)產(chǎn)品的價值。因此輔助服務(wù)產(chǎn)品的定價和交易應該充分和電能量市場相結(jié)合，這樣既能夠增加輔助服務(wù)市場的效率也有利于優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行成本。
結(jié) 語
未來輔助服務(wù)市場的改革應該向輔助服務(wù)的定義還原，即“正常電能生產(chǎn)、輸送、使用”要求建立電力現(xiàn)貨市場，繼而“由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)”建立輔助服務(wù)市場，電力輔助服務(wù)市場不能先于電力現(xiàn)貨市場而建立。結(jié)合我國目前已經(jīng)開展的現(xiàn)貨市場的試點，在全國范圍內(nèi)電力現(xiàn)貨市場初期可能暫時沿用輔助服務(wù)補償機制，但在這些試點地區(qū)，輔助服務(wù)補償機制應配合電力現(xiàn)貨交易機制建設(shè)進行市場化。同時梳理好從發(fā)電側(cè)到用戶側(cè)過程中的成本分擔關(guān)系。輔助服務(wù)作為一種公共產(chǎn)品，應將其成本分攤至電力系統(tǒng)中從發(fā)電側(cè)到用電側(cè)的所有主體。所以，目前有效解決輔助服務(wù)費用上升給終端用戶帶來的電價上漲就是在發(fā)輸電側(cè)通過更有效率的輔助服務(wù)市場機制去影響發(fā)電和調(diào)度，從而提升電力系統(tǒng)的總體利用率，通過總體電網(wǎng)成本的降低而減少終端用戶的電價上漲。從長遠來看，采取輔助服務(wù)市場和電能量市場聯(lián)合優(yōu)化出清機制，通過不同時段的價格信號來引導市場成員在高峰和低谷時段調(diào)整出力是最經(jīng)濟的方式，也是能夠合理化不同機組輔助費用、降低終端用戶電價的唯一舉措。
從近期來看，我國電力現(xiàn)貨市場剛剛起步，市場化機制較為復雜，尚需較長的建設(shè)時間，且試點工作中未將調(diào)峰輔助服務(wù)作為市場組成部分，短期無法依靠現(xiàn)貨市場全面反映靈活性改造成本，難以有效引導企業(yè)實施靈活性改造。所以首先需要詳細評估每種類型機組能夠提供輔助服務(wù)的能力，然后采用精確合理的計算方式，盡可能公平地核算不同輔助服務(wù)的價值。其次，應豐富輔助服務(wù)產(chǎn)品品種，適當增加爬坡類產(chǎn)品、系統(tǒng)慣性等輔助服務(wù)交易品種，逐漸引導調(diào)峰產(chǎn)品退出，滿足系統(tǒng)對于具有快速爬坡能力、調(diào)節(jié)性能良好的電源需求，例如燃氣機組、抽水蓄能電站等。最后，在現(xiàn)貨市場試點的省份可以適當開展競價模式，以競價交易的方式選擇輔助服務(wù)承擔主體，降低該項目的輔助服務(wù)費用。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年3期，作者供職于華北電力大學經(jīng)濟與管理學院
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