储能、可中断负荷等电网友好型资源参与电力市场机制初探

原文作者：王海利，吴明波，李铎，张跃龙，徐江，段宇昊

原文标题：储能、可中断负荷等电网友好型资源参与电力市场机制初探

原文链接：

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2021&filename=DQSD202103024&uniplatform=NZKPT&v=5VnLf9cWchhDziU8Fpp0Y_X4JcDzwuE236eR4ejY89Bbm8AsTTOz_k1JN9PtB_l1

原文来源：知网、《电气时代》,2021，（03）

笔记作者：肥鲤鱼

1. What

以储能、可中断负荷等电网友好型资源为主要研究对象，分析了其参与国外电力市场的主要模式，总结了国内部分省份的实践经验。在借鉴国内外相关经验的基础上，结合内蒙古电力多边交易市场的相关政策和各建设阶段的主要目标，提出了电网友好型负荷参与电力多边交易市场机制。

2. Why

近年来，伴随我国各个地区经济社会的快速发展以及新能源发电的爆发式增长，电网供需平衡面临新的挑战。具体包括：

① 季节性尖峰负荷矛盾突出。

② 电网调峰调差压力逐年加大。

③ 新形势下需要创新负荷柔性调节

基于以上问题，急需深化电力市场改革、研究电网友好型负荷参与电力市场的可行方式、分析可能产生的经济效益与社会效益。通过鼓励研究储能、可中断负荷等电网友好型负荷参与电力市场的机制设计来缓解电力供需紧张局势、促进新能源消纳。

3. How

3.1国内外研究现状

3.1.1 国外电网友好型资源参与电力市场现状

（1）储能

2018年美国颁布法规要求：

①独立系统运营商修改其电费费率，以便电池储能系统可以参与能源、容量和辅助服务等市场；

②每一个系统运营商在考虑储能具体特征的基础上修改其市场规则；

③对储能资源的物理特征和运行特征进行了明确定义。

通过以上措施，来促使系统运营商通过提高利用储能资源的能力，从而提高市场和电网的运营有效性。

（2）可中断负荷

美国典型的可中断负荷项目主要分为价格型和激励型两大类，价格型项目通过不同的电价机制（分时电价、关键峰荷电价和实时电价等），鼓励用户参与市场；激励型项目通过不同的可中断负荷分类（如直接负荷控制、可削减负荷和容量市场），制定不同的奖惩措施，来鼓励用户参与市场。

3.1.2 国内电网友好型资源参与电力市场分析

（1）储能

目前，我国电力市场试点建设省份的电力辅助服务市场规则中都将储能列为辅助服务的市场主体。作者以江苏调峰辅助服务市场为例，准入条件为充电/放电功率20MW以上，持续时间2h以上的储能电站或综合能源服务商可注册为该市场成员。交易规则为储能电站、综合能源服务商不参与报价，但优先安排启停，按照日前中标的启停调峰折算单位电量最高价对充/放电容量予以结算，但不低于充放电损失，另外不再给予其他补偿。

（2）可中断负荷

近几年各省相继出台了需求响应支持政策，对可中断负荷进行管理并获得一定成效。目前，各省市主要靠政府补贴支持需求响应项目，不具备可持续发展的可能性，急需研究各种电网友好型负荷参与电力现货与辅助服务市场的长效机制，通过价格机制，充分反映实际成本。

3.2 内蒙古地区电力用户可调节潜力分析

内蒙古地区的工业用户用电负荷量相对较大，用电负荷分布比较规律，且用电时段可调整，使得工业用户能够很好的参与市场主体。对工业用户来说，能够通过调整和削减用电负荷，参与主能量现货市场和辅助服务市场。文章作者通过网络调研问卷对工业用户进行调查，并对数据进行处理，通过分析工业企业用户可调节潜力得到如下结论。

①提前一周通知的削峰可调潜力下限为950MW，填谷可调潜力下限为500MW；

②日前通知的削峰可调潜力下限为680MW、填谷可调潜力下限为390MW。

3.3 电网友好型资源参与电力多边交易市场机制设计

3.3.1 电网友好型资源参与中长期交易市场机制设计

（1）完善阶段

电力公司不知道用户真实的缺电成本时，难以确定电网友好型资源的价格。文中提出委托-代理机制模型，来解决电力公司与用户之间的信息不对称问题，避免出现某一方市场参与者隐瞒或虚报私有信息而使自身的利益最大化的现象。电力交易机构作为委托人根据可观测信息设计一个激励合同，促使电网友好型负荷资源作为代理人在签约后选择适宜的行动以实现委托人效用最大化。优化问题模型为：

注：公式分量说明详见论文。

式(1)为电网企业效益最大化目标函数;

式(2)为个人理性约束,保证了用电客户积极参与可中断负荷管理的可能性;

式(3)为激励相容约束,保证了用电客户真实反映自己负荷中断成本的可能性。

求解上述优化问题, 可以得到电网友好型负荷在中长期市场的统一价格。

(2)成熟阶段

考虑对可再生能源消纳量、年度市场合同电量进行交易。若交易双方形成了有交割曲线形式的市场化合同，则该部分日交割曲线将具有物理执行意义；调度机构只对该交易中电网友好型负荷资源月度电量执行计划中的基数电量部分进行分解，形成电网友好型市场成员基数电量合同的日执行电量计划。

3.3.2 电网友好型资源参与现货交易市场机制设计

（1）完善阶段：电网友好型资源参与电能量市场及独立的辅助服务市场

在完善阶段，内蒙古电力多边交易市场的建设目标有：

①探索建立发电侧单侧竞价的日前现货市场、建设日内、实时/平衡的现货市场；

②扩大市场参与主体，开展新能源与抽蓄电站、低谷供热负荷等新兴市场成员的交易；

③按照“谁受益、谁付费”的原则，建立辅助服务的市场化交易机制等。

a.电能量市场

市场主体之间采用自主协商模式。第一，给予储能等具备电能输出能力的新市场主体较高的优先级，可以在一定程度上保证储能在电量市场获得部分收益。第二，发电企业、售电公司可与储能、可中断负荷等电网友好型负荷提供商直接签订双边合同来规避风险。

b.辅助服务市场

对于储能、可中断负荷等电网友好型负荷参与调频辅助服务市场的机制，初步设计为电网友好型负荷与发电机组，根据日前公布次日的调频里程需求，共同申报次日各时段调频里程价格。按排序价格从低到高依次出清，直至满足需求，最后一个中标AGC发电单元的排序价格作为调频市场的统一出清价格。

（2）成熟阶段：电网友好型资源参与辅助服务和电能量交易的联合优化调度

在成熟阶段，内蒙古电力多边交易市场的建设目标有：

①继续完善现货市场建设，实现发电侧、用电侧的双向竞争参与；

②完善辅助服务市场建设，建立辅助服务与电能量交易的联合优化机制；

③将需求侧响应、电供热、充电桩和储能等新的市场主体纳入竞争机制。

对用户采取两部制实时电价机制。该电价机制可以通过负荷基准线的设计为电网友好型负荷资源提供一个对冲实时电价波动风险的途径，从而鼓励更多的电网友好型负荷以独立或聚合的形式参与电力多边交易市场。文章通过三步计算获取用户基准曲线：

①根据用户历史负荷求得用户正常用电的平均负荷值；

②在假设负荷具有足够的柔性的前提下，优化求解获得系统能给出友好促进新能源消纳的理想负荷运行曲线；

③用户正常用电平均负荷值与理想负荷标幺曲线乘积即为两部制实时电价的用户基准线负荷。对用户而言，该方法可以公平有效地激励用户参与市场；对系统而言，该方法以新能源消纳为目标，确保最大化全社会边际效益。

4. Conclusion

内蒙古电力市场采用“中长期+现货”的总体架构。在中长期市场中，完善阶段主要针对储能及可中断负荷等电网友好型资源参与市场，成熟阶段将考虑对可再生能源消纳量、年度市场合同电量进行交易。在现货市场中，完善阶段主要是建立发电侧单侧的现货市场，建立储能及可中断负荷等电网友好型负荷参与电能量市场和辅助服务市场的机制，成熟阶段实现发电侧、用电侧的双向竞争参与，并建立辅助服务与电能量交易的联合优化机制。

5. Review

个人思考感悟如下：

文章作者思路清晰，文章结构完整。首先对国内外储能、可中断负荷等电网友好型资源参与电力市场的现状进行了分析，然后对内蒙古工业行业用户用电的可调节潜力进行了调查，进而提出了基于内蒙古地区的电网友好型资源参与电力多边交易市场机制。

文章中提到的委托-代理机制模型是针对可中断负荷来设计的。该模型可以有效解决电网企业和可中断负荷之间价格冲突的问题，这也是良好的电力市场机制的体现。其中心思想是通过模型得到可中断负荷在中长期市场的统一价格，使双方利益达到最优。文中提到“可以得到电网友好型负荷在中长期市场的统一价格”，需要考虑该模型是否对其他类型负荷有效。

友好型负荷参与电力市场拥有很大的应用前景，同时也是解决供需平衡，促进新能源消纳的有利手段。通过对本文的学习，可以从中了解国内友好型负荷参与电力市场的机制设计，对目前我们正在进行的友好型负荷参与市场的研究起到很大的启发和借鉴。