儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助市場(chǎng)的報(bào)價(jià)策略研究

祁 樂,鄭文彬,鄒 其,宋吉峰,陳明媛,戴曉娟

(1.廣西電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心,南寧 530012;2.北京清能互聯(lián)科技有限公司廣州分公司,廣州 510000)

在新型電力系統(tǒng)發(fā)展的背景下,由于高比例新能源的接入,電網(wǎng)調(diào)峰能力不足的問題愈加突出[1-2]。而儲(chǔ)能具有調(diào)節(jié)速率高、響應(yīng)速度快、靈活性充足等優(yōu)點(diǎn),可有效地支撐新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建[3]。同時(shí),在國(guó)內(nèi)電力體制改革和電力市場(chǎng)建設(shè)環(huán)境下,儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)也是促進(jìn)儲(chǔ)能發(fā)展的重要舉措?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)多省在補(bǔ)充完善儲(chǔ)能參與深調(diào)輔助服務(wù)市場(chǎng)的機(jī)制,儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)是儲(chǔ)能收益的重要來源之一[4-5]。而儲(chǔ)能在調(diào)峰市場(chǎng)的出清和定價(jià)機(jī)制對(duì)儲(chǔ)能的收益影響較大,因此有必要根據(jù)儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)合理的儲(chǔ)能在調(diào)峰市場(chǎng)的報(bào)價(jià)策略,以提高儲(chǔ)能在電力市場(chǎng)的收益。

史沛然等[6]、南國(guó)良等[7]研究了儲(chǔ)能參與國(guó)內(nèi)調(diào)峰市場(chǎng)模式、規(guī)則設(shè)計(jì)與實(shí)踐,驗(yàn)證了對(duì)新能源消納的作用。在儲(chǔ)能參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià)方面,劉萌[8]研究了電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能參與現(xiàn)貨聯(lián)合市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)策略,分析了儲(chǔ)能在現(xiàn)貨市場(chǎng)不同發(fā)展階段時(shí)所采用的不同競(jìng)價(jià)模型。德格吉日夫等[9]針對(duì)風(fēng)儲(chǔ)電站參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)競(jìng)價(jià)與運(yùn)行計(jì)劃制定的問題,提出考慮不確定性的風(fēng)儲(chǔ)電站參與現(xiàn)貨市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)策略。王天梁[10]針對(duì)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能參與調(diào)峰時(shí)的補(bǔ)償機(jī)制和參與現(xiàn)貨市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)策略進(jìn)行了研究。現(xiàn)階段對(duì)儲(chǔ)能對(duì)調(diào)峰市場(chǎng)競(jìng)價(jià)策略及其收益分析的研究還較少。

在對(duì)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)的出清機(jī)制和價(jià)格機(jī)制進(jìn)行總結(jié)分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合廣西調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)分檔出清方式,設(shè)計(jì)儲(chǔ)能在調(diào)峰市場(chǎng)的4種不同的報(bào)價(jià)策略,并以廣西歷史調(diào)峰市場(chǎng)數(shù)據(jù),測(cè)算不同報(bào)價(jià)策略下儲(chǔ)能在調(diào)峰市場(chǎng)中的收益。

1 儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)的關(guān)鍵機(jī)制

目前,我國(guó)已有十多個(gè)地區(qū)和省市出臺(tái)了調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則,均允許儲(chǔ)能以獨(dú)立主體身份參與市場(chǎng)。各省儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的關(guān)鍵機(jī)制及主要區(qū)別在于競(jìng)價(jià)、出清以及定價(jià)機(jī)制。國(guó)內(nèi)典型調(diào)峰市場(chǎng)的儲(chǔ)能競(jìng)價(jià)、出清、定價(jià)機(jī)制見表1。

表1 4省份儲(chǔ)能參與典型調(diào)峰市場(chǎng)的關(guān)鍵機(jī)制

競(jìng)價(jià)機(jī)制為儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)的申報(bào)和競(jìng)爭(zhēng)方式。在大多數(shù)調(diào)峰市場(chǎng)中,儲(chǔ)能以充電方式參與調(diào)峰市場(chǎng),申報(bào)充電價(jià)格,而部分調(diào)峰市場(chǎng)中儲(chǔ)能減少充電電量也可作為調(diào)峰容量,如安徽。儲(chǔ)能多與其他資源在調(diào)峰市場(chǎng)中同平臺(tái)競(jìng)價(jià),但河南限定儲(chǔ)能只參與火電第一檔輔助服務(wù)市場(chǎng)交易競(jìng)價(jià),這將一定程度上降低儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的收益。

在出清機(jī)制方面,現(xiàn)階段大部分調(diào)峰市場(chǎng)已不再采用分檔出清方式,而按市場(chǎng)主體申報(bào)價(jià)格由低到高排序進(jìn)行市場(chǎng)出清。若調(diào)峰輔助服務(wù)采用分檔出清,則需確定儲(chǔ)能在哪個(gè)檔位出清。廣西按照儲(chǔ)能申報(bào)價(jià)格與火電調(diào)峰分檔申報(bào)上下限,將儲(chǔ)能申報(bào)容量段歸到對(duì)應(yīng)出清檔位中;河南將儲(chǔ)能納入火電第一檔調(diào)峰市場(chǎng)中。此外,部分調(diào)峰市場(chǎng)還給予儲(chǔ)能優(yōu)先出清權(quán),如廣西、河南;安徽則規(guī)定在報(bào)價(jià)相同時(shí),優(yōu)先出清火電機(jī)組;湖南給予儲(chǔ)能優(yōu)先調(diào)度的選擇權(quán)。

定價(jià)機(jī)制總體分為市場(chǎng)邊際統(tǒng)一定價(jià)和按報(bào)價(jià)定價(jià)兩大類,但針對(duì)儲(chǔ)能,不同市場(chǎng)還設(shè)置了特殊的定價(jià)機(jī)制。廣西儲(chǔ)能第一檔采用邊際定價(jià),其它檔采用火電機(jī)組中標(biāo)容量加權(quán)價(jià)格定價(jià)方式;河南儲(chǔ)能按火電第一檔市場(chǎng)的邊際出清價(jià)格定價(jià);安徽儲(chǔ)能采用調(diào)峰市場(chǎng)邊際統(tǒng)一定價(jià)方式;湖南儲(chǔ)能定價(jià)機(jī)制與其選擇的出清方式相關(guān),若儲(chǔ)能選擇按序出清,則按市場(chǎng)邊際統(tǒng)一出清價(jià)格定價(jià),若選擇優(yōu)先調(diào)用,則需參考儲(chǔ)能申報(bào)價(jià)格與市場(chǎng)出清價(jià)格來決定儲(chǔ)能結(jié)算價(jià)格。

2 儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)的報(bào)價(jià)策略

儲(chǔ)能在調(diào)峰市場(chǎng)的報(bào)價(jià)策略將極大影響其在調(diào)峰市場(chǎng)的收益,因此儲(chǔ)能需根據(jù)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)則對(duì)儲(chǔ)能參與市場(chǎng)的規(guī)則,制定合理的報(bào)價(jià)策略,以最大化參與市場(chǎng)的收益。本節(jié)以分檔出清的廣西調(diào)峰市場(chǎng)為背景,分析儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)的各種報(bào)價(jià)策略。

按《第三方獨(dú)立主體參與廣西電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)交易實(shí)施細(xì)則》規(guī)定,儲(chǔ)能作為第三方獨(dú)立主體采用“分組出清”模式與常規(guī)調(diào)峰電源(燃煤機(jī)組)同時(shí)參與深度調(diào)峰日前出清和日內(nèi)出清。分組出清模式為常規(guī)火電機(jī)組的分檔出清方式,并根據(jù)儲(chǔ)能報(bào)價(jià),將儲(chǔ)能報(bào)價(jià)容量段對(duì)應(yīng)到常規(guī)機(jī)組調(diào)峰報(bào)價(jià)的不同檔位中,參與不同調(diào)峰檔位的出清。獨(dú)立儲(chǔ)能電站申報(bào)的運(yùn)行在不同充電功率區(qū)間的單位調(diào)峰電量的價(jià)格,最多可申報(bào)5段,每段需申報(bào)充電功率區(qū)間起點(diǎn)、充電功率區(qū)間終點(diǎn)以及該區(qū)間報(bào)價(jià),第一段區(qū)間起點(diǎn)從零開始,最后一段區(qū)間終點(diǎn)為其額定有功功率。報(bào)價(jià)曲線必須隨充電功率增加單調(diào)非遞減。每段報(bào)價(jià)段的長(zhǎng)度不能低于額定有功功率的10%。

在此背景下,根據(jù)申報(bào)容量和價(jià)格設(shè)計(jì)儲(chǔ)能在調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的4種報(bào)價(jià)策略。

1)最理想的申報(bào)策略。按照一季度每日的燃煤調(diào)峰深度(最深檔位),假設(shè)儲(chǔ)能將所有容量全部申報(bào)在對(duì)應(yīng)最深檔位的價(jià)格組優(yōu)先出清,獲得最大收益。(即假設(shè)儲(chǔ)能都能將充電量放在最深的調(diào)峰時(shí)段使用,獲取最高價(jià)格)。該報(bào)價(jià)策略在實(shí)際儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)中,可操作性并不高,主要有兩點(diǎn)原因：①無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)每日調(diào)峰最深檔位;②最深調(diào)峰檔位可能其調(diào)峰電量會(huì)比較小,其收益可能會(huì)小于參與其他檔位調(diào)峰所獲得的收益。其優(yōu)勢(shì)在于,當(dāng)儲(chǔ)能調(diào)峰容量均可在調(diào)峰市場(chǎng)中不同檔位出清時(shí),在最深調(diào)峰檔位可達(dá)到儲(chǔ)能收益最大化的效果。

2)等比例分段報(bào)價(jià)。儲(chǔ)能按容量的[0,20%]、[20%,40%]、[40%,60%]、[60%,80%]、[80%,100%]分別報(bào)在5個(gè)價(jià)格組;(注意：相當(dāng)于先中標(biāo)一部分容量,慢慢充著電,隨著調(diào)峰缺口進(jìn)一步擴(kuò)大,中標(biāo)容量不斷增大,但有可能缺口還沒變大就充滿了,結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算)。該報(bào)價(jià)策略的優(yōu)勢(shì)在于,不需要根據(jù)歷史調(diào)峰情況進(jìn)行報(bào)價(jià)策略的調(diào)整,并且可在不同調(diào)峰檔位中參與出清。其問題在于沒有根據(jù)實(shí)際調(diào)峰需求情況,合理利用儲(chǔ)能調(diào)峰資源,可能會(huì)造成儲(chǔ)能調(diào)峰資源浪費(fèi),無法有效增加儲(chǔ)能調(diào)峰收益。

3)保守報(bào)價(jià)策略。每天都報(bào)在第一價(jià)格組,不去沖高價(jià),保量。該報(bào)價(jià)策略的優(yōu)勢(shì)在于,以一種較為保守的方式,保證儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)即可獲得一定的收入。

4)根據(jù)不同檔調(diào)峰電量按比例申報(bào)。根據(jù)一個(gè)月中各深度調(diào)峰檔位的調(diào)峰電量,按比例分配儲(chǔ)能的電量容量。該報(bào)價(jià)策略的優(yōu)勢(shì)在于,根據(jù)歷史不同檔位調(diào)峰電量的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)能調(diào)峰電量的分配,更貼合實(shí)際的調(diào)峰需求情況,使得儲(chǔ)能的調(diào)峰容量能夠盡可能地與實(shí)際的調(diào)峰容量需求對(duì)應(yīng),增加儲(chǔ)能在不同調(diào)峰檔位出清的出清量,增加調(diào)峰收益。

3 儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)的不同報(bào)價(jià)策略分析

儲(chǔ)能在做報(bào)價(jià)策略選擇時(shí),有必要先進(jìn)行模擬收益測(cè)算,即根據(jù)歷史調(diào)峰市場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù),計(jì)算在不同報(bào)價(jià)策略下儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)中可獲得的收益。儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)收益測(cè)算方法主要基于廣西現(xiàn)有情況,設(shè)定一些假設(shè)條件,在較為理想的情況下,測(cè)算當(dāng)儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)時(shí)可獲得的收益。

3.1 測(cè)算條件及假設(shè)

以廣西調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)為測(cè)算背景,現(xiàn)階段,共有儲(chǔ)能機(jī)組50×2 MW·h(最大充放電功率為50 MW,在最大功率下可持續(xù)2 h),且目前主要的調(diào)峰資源為火電機(jī)組。在測(cè)算過程中,采用2023年1—3月3個(gè)月的調(diào)峰數(shù)據(jù)作為歷史參考數(shù)據(jù),進(jìn)行儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)收益的測(cè)算。

在測(cè)算過程中,作出如下假設(shè)。

假設(shè) 1：只考慮儲(chǔ)能參與調(diào)峰時(shí)的充電情況,不考慮放電計(jì)劃,假定儲(chǔ)能可自行安排放電,且在參與調(diào)峰前有充足的容量參與調(diào)峰。

假設(shè) 2：儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)不會(huì)令調(diào)峰市場(chǎng)出清價(jià)格發(fā)生變化。

假設(shè) 3：以每個(gè)調(diào)峰檔位的平均調(diào)峰價(jià)格作為儲(chǔ)能在該檔位參與調(diào)峰時(shí)的價(jià)格。

假設(shè) 4：每日深度調(diào)峰的各檔中,優(yōu)先出清儲(chǔ)能所申報(bào)的容量,若該檔的調(diào)峰電量小于儲(chǔ)能在該檔的申報(bào)電量,則該檔調(diào)峰電量全部由儲(chǔ)能中標(biāo)。

3.2 測(cè)算結(jié)果

以2023年1月1日調(diào)峰情況為例,調(diào)峰檔位、調(diào)峰電量、調(diào)峰均價(jià)見表2。

表2 2023年1月1日調(diào)峰情況

此時(shí),儲(chǔ)能可參與調(diào)峰的總?cè)萘繛?00 MW·h,各報(bào)價(jià)策略的報(bào)價(jià)情況如下。

1)策略1：假定儲(chǔ)能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了當(dāng)日調(diào)峰最高檔位,因此其申報(bào)情況見表3。

表3 策略1申報(bào)情況

2)策略2：儲(chǔ)能采用等比例分段報(bào)價(jià)的方式,因此儲(chǔ)能申報(bào)情況見表4。

表4 策略2申報(bào)情況

3)策略3：儲(chǔ)能采用保守報(bào)價(jià)策略,即只申報(bào)第一段調(diào)峰檔位,儲(chǔ)能申報(bào)情況見表5。

表5 策略3申報(bào)情況

4)策略4：根據(jù)1月的各檔位調(diào)峰電量情況,儲(chǔ)能根據(jù)調(diào)峰檔位電量比例進(jìn)行申報(bào)其不同檔位調(diào)峰容量,儲(chǔ)能申報(bào)情況見表6。

表6 策略4申報(bào)情況

在這4種報(bào)價(jià)策略的基礎(chǔ)上,各檔位中儲(chǔ)能優(yōu)先出清,不同報(bào)價(jià)策略所對(duì)應(yīng)的調(diào)峰收益計(jì)算方式及收益情況見表7。

表7 2023年1月1日儲(chǔ)能按不同報(bào)價(jià)策略參與調(diào)峰收益計(jì)算方式及收益

基于上述計(jì)算方法,在1—3月的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,計(jì)算每日儲(chǔ)能的中標(biāo)情況及收益,并計(jì)算每月及第一季度的儲(chǔ)能調(diào)峰收益總和。不同報(bào)價(jià)策略下的儲(chǔ)能收益結(jié)果數(shù)據(jù)見表8。

表8 2023年1—3月不同報(bào)價(jià)策略下儲(chǔ)能收益

從測(cè)算結(jié)果上看,在不存在充放電約束的條件下,100 MW·h的儲(chǔ)能在第一季度可通過深度調(diào)峰市場(chǎng)獲得最低30萬(wàn)元的調(diào)峰收益,在最理想情況下,可獲得66萬(wàn)元的調(diào)峰收益。

3.3 結(jié)果分析

從報(bào)價(jià)策略看,報(bào)價(jià)策略1要求儲(chǔ)能所有電量都在最深檔位出清,這種情況過于理想,不太適用于實(shí)際調(diào)峰申報(bào)。若采用這種申報(bào)策略,則博弈性過強(qiáng),很可能會(huì)出現(xiàn)所有電量容量均不出清的情況,然而在理想情況下其收益是所有申報(bào)策略中最高的。報(bào)價(jià)策略2未考慮到各調(diào)峰檔位調(diào)峰電量需求不一致的情況,當(dāng)調(diào)峰深度到第二檔及以上的時(shí)候,其收益可能會(huì)較高,但若是調(diào)峰需求只在第一檔,其收益將遠(yuǎn)低于報(bào)價(jià)策略3和報(bào)價(jià)策略4。報(bào)價(jià)策略3較為保守,出發(fā)點(diǎn)是保證儲(chǔ)能調(diào)峰電量的出清,這種情況下,若出現(xiàn)第二檔及以上的調(diào)峰電量需求,則可能會(huì)使其收益較低,無法充分發(fā)揮儲(chǔ)能的調(diào)峰資源。相比于報(bào)價(jià)策略2和報(bào)價(jià)策略3,報(bào)價(jià)策略4考慮當(dāng)日各檔位調(diào)峰電量比例對(duì)儲(chǔ)能在各檔位調(diào)峰電量進(jìn)行分配,更符合實(shí)際調(diào)峰需求情況,因此可獲得更高的收益。

總體來看,報(bào)價(jià)策略2和報(bào)價(jià)策略3未考慮調(diào)峰市場(chǎng)運(yùn)行情況,固化了儲(chǔ)能申報(bào)方式,儲(chǔ)能收益較不穩(wěn)定,受調(diào)峰市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況影響較大;報(bào)價(jià)策略1下儲(chǔ)能收益風(fēng)險(xiǎn)較高,若能預(yù)測(cè)準(zhǔn)確調(diào)峰市場(chǎng)出清最高檔位,則能獲得較高收益,若不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè),則可能出現(xiàn)儲(chǔ)能收益為0的情況;報(bào)價(jià)策略4為最佳策略,建議儲(chǔ)能根據(jù)歷史及預(yù)測(cè)的各檔位調(diào)峰電量比例,分配儲(chǔ)能在各檔申報(bào)的容量,更能夠體現(xiàn)出儲(chǔ)能相應(yīng)的調(diào)峰容量?jī)r(jià)值,獲得更高的收益。

4 總結(jié)和建議

基于儲(chǔ)能“報(bào)量報(bào)價(jià)”參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的背景,分析了現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能參與調(diào)峰市場(chǎng)的出清和價(jià)格機(jī)制,并設(shè)定了4種不同的報(bào)價(jià)策略,測(cè)算了不同報(bào)價(jià)策略在現(xiàn)有廣西調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)中可獲得的收益。

對(duì)于儲(chǔ)能來說,其報(bào)價(jià)策略會(huì)直接影響到儲(chǔ)能在不同調(diào)峰檔位中的中標(biāo)情況,主要是中標(biāo)檔位、中標(biāo)容量等。因此,建議儲(chǔ)能根據(jù)歷史調(diào)峰市場(chǎng)總?cè)萘啃枨?、各檔位出清容量,以及競(jìng)價(jià)日的低谷負(fù)荷情況,預(yù)測(cè)競(jìng)價(jià)日可能出清的調(diào)峰最高檔位及各調(diào)峰檔位的調(diào)峰容量需求,按策略4對(duì)自身能夠提供的容量進(jìn)行分檔申報(bào)。在這種報(bào)價(jià)策略下,儲(chǔ)能的調(diào)峰資源可以最大程度地被利用,獲取較高的調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)收益。

隨著儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和電力市場(chǎng)體系的完善,調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)模式和儲(chǔ)能參與該市場(chǎng)的方式、出清機(jī)制等也會(huì)不斷地發(fā)展變化,在這一過程中建議：

1)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)則和儲(chǔ)能參與市場(chǎng)模式,需考慮儲(chǔ)能電能量受限的物理運(yùn)行特性及成本運(yùn)行特性,以設(shè)計(jì)適合儲(chǔ)能參與的市場(chǎng)機(jī)制。

2)儲(chǔ)能在設(shè)計(jì)市場(chǎng)競(jìng)價(jià)策略時(shí),需充分了解市場(chǎng)規(guī)則,根據(jù)競(jìng)價(jià)日市場(chǎng)邊界條件對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè),以設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能收益最大化的報(bào)價(jià)策略。