抽水蓄能電站基本情況
目前中國在運(yùn)的抽水蓄能電站有30座，國家電網(wǎng)范圍內(nèi)有25座，裝機(jī)容量是2091萬千瓦。這25座中有21座是國家電網(wǎng)公司控股，還有4座由地方企業(yè)控股。抽水蓄能電站在華北、華東和南方區(qū)域分布較多。在建抽水蓄能30座，裝機(jī)容量4305千瓦，從分布情況來看，也主要是在華北、華東和南方電網(wǎng)。
總體來看，抽水蓄能為平抑系統(tǒng)峰谷波動、保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、促進(jìn)新能源消納發(fā)揮了重要作用。比如說，當(dāng)電網(wǎng)線路出現(xiàn)故障，抽水蓄能可以立刻啟動運(yùn)行，穩(wěn)住電網(wǎng)頻率。促進(jìn)新能源消納方面，根據(jù)測算，2018年在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域內(nèi)，通過充分利用抽蓄電站，多消納了新能源電量300多億千瓦時。
國際上，總體來看，目前已經(jīng)投運(yùn)的歐美抽蓄電站80%以上是在上世紀(jì)60到90年代之間投產(chǎn)的，主要功能是配合核電運(yùn)行。本世紀(jì)以來，歐洲抽水蓄能的發(fā)展也略有增長，這主要是應(yīng)對上世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初能源需求的增加，以及應(yīng)對風(fēng)電、光伏等波動性電源的發(fā)展。中國的抽水蓄能主要是在90年之后建設(shè)的。
2014年底的時候，日本是裝機(jī)容量最多的國家，達(dá)到2450萬千瓦，比重也最高，裝機(jī)占全部裝機(jī)容量的8.5%以上。2014年之后，中國抽水蓄能容量達(dá)到全球第一。雖然中國在21世紀(jì)以來抽水蓄能發(fā)展速度非?？欤谡急壬吓c其他發(fā)達(dá)國家比還是差距較大。
和其他類型電源相比，抽水蓄能呈現(xiàn)了人無我有、人有我優(yōu)和人優(yōu)我專的特點(diǎn)。和水電、燃煤電站、燃?xì)怆娬鞠啾?，抽水蓄能電站可以提供更加全面的輔助服務(wù)。相同的輔助服務(wù)，抽水蓄能的調(diào)節(jié)速率更快，調(diào)節(jié)的范圍更寬，抽水蓄能可以在一兩分鐘之內(nèi)從靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到滿發(fā)狀態(tài)。另外人優(yōu)我專，抽水蓄能是專門提供輔助服務(wù)的，其他電站主要的功能還是發(fā)電，如果承擔(dān)發(fā)電任務(wù)的話，輔助服務(wù)的功能很難得到保障。舉個例子，煤電如果滿負(fù)荷運(yùn)行，就無法提供備用，因?yàn)樗哪芰σ呀?jīng)全部被占用了。
在價格機(jī)制方面，目前中國新投產(chǎn)的蓄能電站，首先要向省級物價主管部門申報電價方案。省級物價部門按照準(zhǔn)許成本加合理收益，提出電站的價格水平建議，然后將建議申報到國家發(fā)改委。如果得到批準(zhǔn)，這個省在銷售電價調(diào)整時，會把抽水蓄能的電價納入銷售電價調(diào)整一起考慮，最終疏導(dǎo)給電力用戶。在國網(wǎng)區(qū)域，容量電費(fèi)一般由省級電網(wǎng)公司把錢付給主營抽水蓄能電站的新源公司。省級電網(wǎng)公司也需要消化掉這個成本，就把這個成本加到每一度電上。
但這種價格機(jī)制目前遇到一個問題。2016年以后，根據(jù)輸配電價核定的相關(guān)規(guī)定，抽水蓄能的電站資產(chǎn)不能納入可計提收益的固定資產(chǎn)范圍，但對于不計入之后怎么辦卻并沒有說明。所以未來新投產(chǎn)的抽水蓄能電站可能無法正常結(jié)算。
那能不能通過輔助服務(wù)市場來疏導(dǎo)抽水蓄能的費(fèi)用?目前國家已經(jīng)頒布了輔助服務(wù)管理辦法，抽水電站是被動接受補(bǔ)償，而且補(bǔ)償金又比較低，每年不超過一千萬元，和每年需要幾個億比應(yīng)該說是杯水車薪。輔助服務(wù)市場改革提出了“誰受益誰承擔(dān)”這樣的分擔(dān)共享機(jī)制，但是這個機(jī)制沒有非常明確的細(xì)則支撐。抽水蓄能所提供的輔助服務(wù)，效益難以準(zhǔn)確計算，收益對象眾多，很難準(zhǔn)確判斷具體有哪些主體受益。
國外抽水蓄能電價機(jī)制
抽水蓄能電站全球總裝機(jī)規(guī)模大概是1.5億千瓦，其中85%采用電網(wǎng)統(tǒng)一經(jīng)營方式或者租賃制解決收益回報問題。主要包括法國、日本以及美國的一些州，在這種情況下，抽水蓄能電站作為電網(wǎng)一個組成部分，類似其他輸變電資產(chǎn)，沒有單獨(dú)的電價，或者是由第三方投資的，由電網(wǎng)來租賃，相關(guān)費(fèi)用納入電網(wǎng)統(tǒng)一核算，再通過銷售電價一并疏導(dǎo)。
在法國，抽水蓄能電站由法國電力公司統(tǒng)一建設(shè)、管理、考核和使用。法國電力工業(yè)垂直一體化，抽水蓄能沒有單獨(dú)的電價，只是作為電網(wǎng)的一個工具，完全按照電網(wǎng)的調(diào)度抽水和發(fā)電運(yùn)行，同時電力公司也負(fù)責(zé)電站的運(yùn)營成本。日本有兩種情況，有的是由電網(wǎng)公司建設(shè)的，也有一些是租賃制，由電源開發(fā)公司建設(shè)，租給當(dāng)?shù)氐碾娏?，租賃費(fèi)作為電力公司成本的一部分，在銷售電價中疏導(dǎo)。
其余15%的情況是參與市場競爭，典型代表是英國和美國一些地區(qū)，但它們通過市場競爭來參與電能量和輔助服務(wù)市場獲得的收入僅占到所需費(fèi)用的20%到30%，其他絕大部分還是通過補(bǔ)償?shù)姆绞将@取。
全球來看，抽水蓄能電站較少通過參與電力市場競爭來解決收益回報問題，原因主要有三個方面。
第一是收益難以確定。抽水蓄能電站提供的緊急事故備用、黑啟動等輔助服務(wù)對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行作用巨大，但效益難以定量確定，因此也難以確定補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。第二是市場風(fēng)險。參與電力市場競爭，將面臨電價波動帶來的風(fēng)險，而投資者一般傾向于投資風(fēng)險較小的項(xiàng)目，對抽蓄的投資積極性低。第三是歷史慣性，上世紀(jì)建設(shè)的抽水蓄能電站的業(yè)主絕大多數(shù)是垂直壟斷的電力公司，因此仍沿用將抽水蓄能成本納入銷售電價的既有收益回報機(jī)制。
哪些輔助服務(wù)適合參與市場競爭?
形成市場競爭的必要條件，我們認(rèn)為至少要包括以下三個，第一是市場有眾多的生產(chǎn)者和消費(fèi)者，任何一個生產(chǎn)者和消費(fèi)者都不能夠單獨(dú)影響市場價格，否則容易形成壟斷。第二是產(chǎn)品具有同質(zhì)性，大家提供的產(chǎn)品非常類似或者是相同的，這樣任何一個企業(yè)都沒有辦法通過產(chǎn)品特異之處來影響價格，從而形成壟斷。第三，是信息完全性，市場上每個買方和賣方都掌握得與自己經(jīng)濟(jì)決策有關(guān)的一切相關(guān)信息。
假設(shè)在未來市場環(huán)境下，可以通過調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)布數(shù)據(jù)等方式了解整個電網(wǎng)的負(fù)荷變化情況、市場的供求，還有事后的電價，以保證信息的完全性，那么輔助服務(wù)是否參與市場主要由前兩個因素來決定，也就是說是否有足夠的市場參與者，與產(chǎn)品是否同質(zhì)。
具體到每一個輔助服務(wù)品種，一次調(diào)頻是發(fā)電機(jī)組固有的能力，是所有發(fā)電機(jī)組義務(wù)提供的，屬于基本輔助服務(wù)，不適合通過輔助服務(wù)市場獲取。
自動發(fā)電控制(AGC)在電力市場中提供的主體多，各類主體提供的服務(wù)同質(zhì)性較高且能夠準(zhǔn)確計量，服務(wù)需求明確，適合參與輔助服務(wù)市場。根據(jù)國外電力市場經(jīng)驗(yàn)AGC多通過日前現(xiàn)貨市場的競爭性投標(biāo)進(jìn)行組織。
在成熟的電力市場中，調(diào)峰并不屬于輔助服務(wù)。但在過渡階段的電力市場中，市場全部參與主體的計劃電量尚不具備完全參與自由市場競爭的條件，深度調(diào)峰服務(wù)可以計量，所涉及的補(bǔ)償費(fèi)用根據(jù)分?jǐn)倷C(jī)制由未提供調(diào)峰服務(wù)的發(fā)電主體分?jǐn)偂?/p>
常規(guī)備用的市場提供者多且市場需求明確，各類主體提供的服務(wù)同質(zhì)性較高，服務(wù)供應(yīng)可以計量，應(yīng)納入輔助服務(wù)市場，適合以現(xiàn)貨市場的形式組織。
緊急事故備用屬于旋轉(zhuǎn)備用的一種，發(fā)生緊急事故時維持發(fā)電與負(fù)荷的平衡，需要快速的相應(yīng)速度，市場提供主體少，市場競爭不足，適宜采用中長期招投標(biāo)形式或簽訂專門的雙邊合同。
黑啟動潛在參與者較少，要求提供黑啟動服務(wù)的機(jī)組具備快速響應(yīng)的特點(diǎn)，僅抽蓄、單循環(huán)燃?xì)鈾C(jī)組、備用容量充裕的水電站滿足條件。不適合參與短期現(xiàn)貨市場競爭。
綜上，考慮各類輔助服務(wù)在電網(wǎng)傳輸?shù)谋憷?、輔助服務(wù)供應(yīng)商的多寡、輔助服務(wù)可準(zhǔn)確計量的程度，輔助服務(wù)真正被調(diào)用的概率等因素，一次調(diào)頻、無功、黑啟動、緊急事故備用等服務(wù)不適合參與現(xiàn)貨市場競爭，一般通過長期的投標(biāo)拍賣形式或?qū)ｉT的雙邊合同獲取，AGC和常規(guī)備用適合參與現(xiàn)貨市場競爭。
抽水蓄能參與電力市場收益測算
參照國外經(jīng)驗(yàn)，在市場成熟期，抽水蓄能電站可參與電能量市場，通過“低買高賣”獲得收益，可參與AGC、常規(guī)備用的市場競爭，提供響應(yīng)服務(wù)，獲得市場效益。另外，可將黑啟動、緊急事故備用等服務(wù)賣給系統(tǒng)安全管理機(jī)構(gòu)，通過基于成本的費(fèi)率方式獲得費(fèi)用補(bǔ)償。
我們以遼寧省的蒲石河抽水蓄能電站為例，測算抽蓄電站通過電能量市場及各類輔助服務(wù)市場所能獲得的收益。
國內(nèi)外電力市場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明市場峰谷現(xiàn)貨電價比僅為1.5～2倍左右。以澳大利亞電力市場為例，其負(fù)荷高峰時刻平均電價僅為低谷時刻平均電價的2倍左右，高峰電價為41澳元/MWh，低谷電價為21澳元/MWh 。浙江省電力市場2001-2002年的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)貨電價均值在0.3元/kWh左右，負(fù)荷高峰期電價在0.5元/kWh以內(nèi)，低谷期電價在0.25元/kWh左右 。在發(fā)電電價為抽水電價1.5倍的假設(shè)下，蒲石河抽水蓄能電站通過電能量市場獲得收益占容量費(fèi)的比重在20%以內(nèi)。
國內(nèi)外電力輔助服務(wù)市場歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，整個輔助服務(wù)市場的規(guī)模有限，分?jǐn)偟絾挝欢入姷妮o助服務(wù)價格較低。
美國PJM市場2014年負(fù)荷承擔(dān)的所有輔助服務(wù)費(fèi)用約為2美元/兆瓦時，折合人民幣0.0025元/千瓦時。澳大利亞2014年輔助服務(wù)總費(fèi)用為1億澳元，折合人民幣0.003元/千瓦時。
從國內(nèi)看，2017年二季度電力輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用共28.19億元，占上網(wǎng)電費(fèi)總額的0.76%，若取上網(wǎng)電價均值為0.5元/千瓦時，則輔助服務(wù)折合0.0038元/千瓦時。
假設(shè)負(fù)荷承擔(dān)的所有種類輔助服務(wù)費(fèi)用為0.01元/kWh，2015年遼寧電量規(guī)模約2000億kWh，則輔助服務(wù)總費(fèi)用為20億元，蒲石河120萬容量占全省4300萬總裝機(jī)的比重為3%，由于抽蓄電站提供AGC、調(diào)峰、常規(guī)備用時并無優(yōu)勢，假設(shè)蒲石河所能分得的輔助服務(wù)補(bǔ)償與其容量占比成正比，則僅能分得0.6億元。考慮加上電能量市場的收益，兩者的收益與所需容量電費(fèi)的比重在22%～70%之間，與現(xiàn)行容量電費(fèi)仍存在較大資金缺口。
基于以上研究，我們建議在電力市場建成以前仍然采用兩部制電價，容量電費(fèi)納入?yún)^(qū)域電網(wǎng)輸配電準(zhǔn)許成本，向省級電網(wǎng)傳導(dǎo)，隨省級電網(wǎng)輸配電價一并回收，同時處理好與核價周期銜接問題。同時也可考慮由新能源、核電等抽蓄的收益方適度承擔(dān)部分費(fèi)用，降低全部由輸配電價疏導(dǎo)的壓力。
鑒于抽水蓄能電站同時具備公用屬性和專用屬性，在電力市場成熟以后，采用“固定采購+市場競價”的多渠道方式解決抽水蓄能電價疏導(dǎo)問題。約80%的費(fèi)用通過與電力交易或調(diào)度機(jī)構(gòu)簽訂長期固定合同得到保障，對提供緊急事故備用、黑啟動、無功等不宜市場化的輔助服務(wù)補(bǔ)償。這部分費(fèi)用通過輸配電價疏導(dǎo)。余下約20%的費(fèi)用，通過參與電能量市場和輔助服務(wù)市場競爭獲得收入。
電儲能價格機(jī)制的探索
在電力系統(tǒng)電化學(xué)中儲能主要應(yīng)用于電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)三大場景，其價格機(jī)制各異。
電源側(cè)儲能主要有兩類。一類是為常規(guī)電源提供聯(lián)合調(diào)頻服務(wù)，儲能通常建設(shè)在火電站內(nèi)部，保障機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，對于聯(lián)合調(diào)頻獲取的AGC服務(wù)補(bǔ)償，投資者和電廠分成。另一種是為新能源電站提供平滑出力、調(diào)頻、減小棄風(fēng)棄光服務(wù)。在風(fēng)資源較好、限電現(xiàn)象嚴(yán)重地區(qū)試點(diǎn)風(fēng)電+儲能項(xiàng)目，通過安裝儲能可有效降低風(fēng)電出力預(yù)測偏差，減少考核費(fèi)用，同時提高風(fēng)電利用率。
電網(wǎng)側(cè)儲能商業(yè)模式尚不成熟，仍處于探索階段。一種是電網(wǎng)公司輔業(yè)單位投資建設(shè)，主業(yè)單位租賃運(yùn)營。如江蘇鎮(zhèn)江儲能電站項(xiàng)目，其中許繼及山東電工投資建設(shè)部分由國網(wǎng)江蘇公司租賃運(yùn)營。另一種是電網(wǎng)公司輔業(yè)單位投資建設(shè)，通過合同能源管理或者“合同能源管理+購售電”模式運(yùn)營。如江蘇鎮(zhèn)江儲能項(xiàng)目中江蘇綜合能源公司所投資建設(shè)的部分，與國網(wǎng)江蘇公司簽訂合同能源管理服務(wù)，主要應(yīng)用于輔助電網(wǎng)調(diào)峰及應(yīng)急備用等服務(wù)，按照合同約定條款獲益。
用戶側(cè)儲能主要包括微電網(wǎng)儲能、工商業(yè)儲能及家庭戶用儲能等，主要為用戶或業(yè)主服務(wù)，可以達(dá)到節(jié)約電量電費(fèi)和容量電費(fèi)的目的，具有典型的市場行為特征。目前工商業(yè)用戶側(cè)儲能在峰谷電價差大于0.7元/千瓦時的東中部地區(qū)發(fā)展?jié)摿^大。大工業(yè)用戶僅通過峰谷差套利模式難以盈利，若通過峰谷套利+降低需量電費(fèi)的方式，在部分省市具備盈利條件。
在儲能價格機(jī)制這一問題上，美國加州的做法值得研究。
2010年，加州政府通過儲能采購強(qiáng)制法令A(yù)B2514，要求加州公共事業(yè)委員會(CPUC)研究儲能采購目標(biāo)。2012-2013年，CPUC開展儲能的應(yīng)用場景、采購機(jī)制、目標(biāo)規(guī)模、效益和所有權(quán)等問題的研究。2013年10月，CPUC制定“儲能采購目標(biāo)計劃”要求2020年之前加州三大公用事業(yè)公司在輸配電和用戶側(cè)采購132.5萬千瓦儲能設(shè)施。目標(biāo)分解為2014-2020年間的4輪采購。儲能設(shè)施不指定技術(shù)路線。
根據(jù)CPUC的設(shè)計，儲能設(shè)施所有權(quán)和功能不同，其成本回收方式也有所區(qū)別。以提高輸配電可靠性為主，發(fā)揮電壓支撐、延緩配電設(shè)施增容，所有權(quán)屬于公用事業(yè)公司的儲能設(shè)施，從輸配電價中收回成本。用于平滑風(fēng)光波動的，如果所有權(quán)屬于公用事業(yè)公司，則視為發(fā)電資產(chǎn)，從上網(wǎng)電價回收成本;如果屬于其他第三方，則通過批發(fā)市場獲利，目前這一部分有政府補(bǔ)貼。所有權(quán)屬于用戶，用于發(fā)揮負(fù)荷調(diào)節(jié)功能的，主要通過需求管理、分布式發(fā)電、電動汽車充電等激勵機(jī)制獲利。
這種把儲能按照不同功能細(xì)分再探討其價格機(jī)制的思路給中國提供了很好的借鑒。
在世界范圍內(nèi)，也有不少國家和地區(qū)在市場機(jī)制上積極探索。在價差套利方面，歐洲眾多國家以及澳大利亞、日本能夠利用峰谷價差實(shí)現(xiàn)較高利潤，居民側(cè)“光伏+儲能”實(shí)現(xiàn)平價用電。在需求響應(yīng)方面，2015年6月，美國加州發(fā)布了“需求側(cè)響應(yīng)拍賣機(jī)制”示范項(xiàng)目，包括用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)的分布式電源可以參與。在調(diào)頻方面，美國在儲能參與調(diào)頻市場方面領(lǐng)先，F(xiàn)ERC890法令允許儲能進(jìn)入調(diào)頻市場，755法案要求市場按照各電源提供調(diào)頻服務(wù)的效果支付補(bǔ)償費(fèi)用。
此外，亦有政府通過資助示范項(xiàng)目、發(fā)放項(xiàng)目建設(shè)補(bǔ)貼等釋放為儲能提供財政支持。在一些地區(qū)，儲能可以享受投資稅收減免、稅收抵免、加速折舊等優(yōu)惠政策。
總的來說，從世界范圍看，儲能的發(fā)展和定價機(jī)制已經(jīng)取得一定經(jīng)驗(yàn)，但仍處于不斷探索的過程中。政策的推動，尤其是補(bǔ)貼的實(shí)施是刺激儲能行業(yè)發(fā)展的重要推手。合理的定價，無論是政府定價還是市場競價，是推動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素。允許儲能在不同的應(yīng)用場景下與其他技術(shù)進(jìn)行競爭，全面參與電力市場各個環(huán)節(jié)對于儲能的發(fā)展尤為重要。
