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早在2017年8月,国家发展改革委、国家能源局印发《关于开展电力现货市场建设试点工作的通知》,选择南方(以广东起步)、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃等8个地区作为第一批电力现货市场建设试点。目前,已有多个试点进入了全月结算试运行阶段,然而各省在交易品种,市场模式选择、市场规则等的选择不尽相同,这或许会让市场衔接和统一过程产生制度壁垒。2019年7月,国家发改委、国家能源局在《关于深化电力现货市场建设试点工作的意见》要求统筹协调省间交易和省(区、市)现货市场,并希望通过给出电力现货市场模式和市场组成的备选方案缩小市场设计的选择范围,然而各现货市场试点地区依然存在着多样性,此外,这一意见并未给出具体可操作的区域一体化市场的建设方案和路径设计。 从国际经验来看, 拥有一个单独系统运营商(调度中心)并由一个单独市场交易机构组织的跨多个省的区域市场具有优越性。 此外,保证其他相邻区域市场具有相似的市场设计和运行规则也是非常有益的。缺乏统一的市场设计和运行规则可能导致可再生能源弃电、高成本、而且可能出现经济不足问题――比如, 市场管辖范围内少数寡头企业形成市场力。在其他的文章中,我们已经详细讨论了在更大地理范围内建立多省区市场的益处。在本篇文章中,我们会介绍如何确保相邻市场具有相似的市场设计和运行规则。 从中国现状出发,国家电网和南方电网公司已经在南方、华北、华中、华东、西北、东北区域进行“统一调度和分级管理”的运行方式,拥有比较完善的区域电网网架结构,并在调峰、调频和备用等辅助服务的规则和共享达成一致。这些奠定了中国向多个区域电力市场发展的基础,下一步则是如何建立与区域系统运行相统一的区域现货市场(包括日前电能量市场,实时电能量市场,辅助服务市场)。 南方电网区域是第一个被选作建立统一开放市场的区域。我们在最近的报告中阐述了对于南方电网以及中国其他跨省区域电力市场的建议,认为这些地区理想情况下可以采取类似于美国区域输电组织(RTO)的模式。在这篇文章中,我们主要关注这些未来将要形成的区域市场之间如何有效地进行互动-即区域电力市场之间的协调机制。当然,虽然南方以及其他区域RTO依然处于早期形成阶段– 而区域RTO之间的互动协作(例如,南方区域与相邻华中区域之间的现货交易)在未来几年才会出现。然而,有必要目前就考虑这些问题以便于为今后有效的市场间协调做准备。现在省内现货市场试点做出的市场设计选择会影响到未来区域输电组织之间的协调。在这些方面,美国的经验和教训也许对中国会有启发。 美国区域电力市场的经验和教训 美国在上世纪90年代中期发布了Order 888/889进行电力行业重组,要求电力公司公平开放输电系统,并鼓励形成独立系统运行商(ISO)和区域输电组织。FERC在1999年底进一步出台了Order 2000,这一关键指令旨在继续电力行业改革,通过要求电力公司形成和加入区域输电组织(RTO)提高区域输电网络的技术经济运行效率,更好地无歧视开放电网,增加电网可靠性,完善电力市场。 Order 2000提出了RTO应该具备的特征和界定了RTO的八项功能,对于规范RTO的运行有着必要的作用,为形成透明开放、竞争有序、协调一致的区域电力市场打下了基础。美国的四个RTO(MISO,ISO-NE,PJM,SPP)都有这些基本特征和功能。FERC 在对第八条RTO功能的讨论中强调了RTO之间保持一致的重要性:1)在可靠性方面,例如,可靠性信息共享,潮流管理,输电阻塞的缓解方法,辅助服务标准等,2)在市场边界方面,采取一定程度标准化的跨区域市场标准和操作,包括计算可用输电容量和总输电容量的数据共享,备用资源,机组组合安排方法,以及阻塞管理程序等。当然,这两者相辅相成,可靠性方面的做法会影响到市场如何互相作用,而市场边界的协调也会影响到单个RTO的系统运行。 传统意义上通过完成单个研究课题或者从区域规划层面的轻度协调不足以完成以上两点使命,包括北美电力可靠性协会(NERC)在内的成员认为由于在输电阻塞管理,平行潮流,输电资源的利用,输电成本和规划等问题缺乏一致性,阻碍了向更安全、更高效区域竞争性市场的发展。FERC要求RTO在跨区域甚至在更大的互连网络(interconnections)范围下制定解决方案,各区域市场并不一定需要有完全一样的协调处理方法但是必须在可靠性规则和市场界面的做法上保持兼容性。FERC起初预想在1年内形成有限数量RTO并在之后的两到三年完成其他各项功能的转变和协调,但是进程并不如预期。FERC意识到RTO需要遵守一系列统一的市场设计原则和调度运行规范才能以最小成本促进区域间市场交易。 FERC在2002年7月发布了《关于标准市场设计(SMD)规则制定的提议》,希望在全国范围内通过标准化电力批发现货市场的设计和运行,发挥竞争性电力市场更有效发挥资源配置的功能,形成公平合理的电价。SMD中包含了电力现货市场体系、输电价格、输电规划和扩张、市场监测管理以及长期资源充足性的要求。然而,FERC的SMD规则最终未能实施。这其中的原因有很多是政治性的而不是市场设计本身的问题,例如州政府不想失去对资源充足性、电网规划和电价制定(包括输电成本分摊和堵塞费用)的控制,担心更大范围的电力市场会损害本地消费者利益将其暴露于市场风险,特别是2000-2001年加州电力危机爆发后,一些州的电力市场改革受到影响。另外,国会当时并没有赋予FERC足够的权力来监管SMD相关的内容,无法保证SMD规则的执行。 后来,美国总共形成了四个RTOs(MISO,ISO-NE,PJM,SPP)和三个以州为主的ISOs(CAISO,ERCOT,NYISO),西北和东南的电力公司未加入RTO。从FERC的原本SMD愿景来判断,有七个ISOs/RTOs是一个不尽如人意的结果。而且在2000年代,各个ISO/RTO采取了“自扫门前雪”的态度,把注意力集中在解决自己市场内部的问题,市场之间的协调不足。加上FERC在电力市场之间的协调上缺乏强有力的顶层指导,各方难以达成一致,因此遗留了很多市场“接缝”(seams)问题,也就是由于电力公司、 州或者ISO/RTO市场边界导致的人为电力交易障碍。在2010年代各相邻区域RTO通过签订运行协议和市场交易规范[1],接缝问题有所缓解,但由于美国遗留的问题,电力市场之间的协调依然存在障碍。 尽管如此,FERC原来的RTO提议和SMD中的大部分设想现已广为接受。随着区域电力市场的成熟,可再生能源比例的提高,电网技术的更新,越来越多电力公司加入了RTO,美国西部大部分的电力公司已加入CAISO为系统运营商的电力平衡市场(西部EIM),东南区的电力公司也正在探索形成一个东南EIM。美国不同电力市场的设计也在逐渐规范和融合。这些进程证实了通过区域电力市场的形成和市场和市场之间的连接,能够为消费者带来更大的经济和环境收益。 对中国的启示 中国国家发改委和能源局在年初印发《关于推进电力交易机构独立规范运行的实施意见》的通知,提出了建立区域电力市场和全国统一电力交易组织体系的总体目标,明确了交易机构、市场管理委员会和调度机构的职能定位。为了更好地支持电力体制改革,完成零碳清洁的电力市场转型,需要在形成区域电力市场过程中考虑实施规范化的电力市场设计,避免中国在区域市场一体化的进程中遇到类似于美国的市场协调问题,中央的政策制定者需要在市场规范设计方面给予更多的指导,地方政府可以在各利益相关方(例如,市场主体以及电网公司和交易机构)的参与下完成具体电力区域市场形成和组织协调方案。… View Summary +
2020年,中国各省在电力市场建设方面不断推进,一些地区已经初步建立了区域和省级相衔接的电力中长期交易体系,并加速向区域一体化现货市场方向发展。 七月份发布的国家能源局综合司《关于开展跨省跨区电力交易与市场秩序专项监管工作的通知》(国能综通监管【2020】72号)在工作目标中提出推进跨省跨区电力市场化交易,进一步实现资源在更大范围的优化配置,表明了中央政府对区域电力市场的持续关注和支持。 《通知》明确了六点具体工作内容,其中重点关注现有中长期直接交易,发电权交易,合同转让交易以及富余可再生能源电力现货交易等跨省跨区交易的组织和执行情况,以及对跨省跨区主要输电通道利用率和输送清洁能源情况等进行审查监管。这些工作内容在“计划+市场”的现行体制下,具有一定的指导意义,但是从长期来看,不足以实现未来以区域一体化电力市场为核心的清洁能源路线转型。 目前,中国各省级电力市场都有一部分“优先发电”,其中包括可再生能源、核电、以热定电的火电机组和省外来电等。这部分发电机组是以签订中长期购售电协议为主,按照政府批复的上网电价和约定的电量来确保计划的完成。在电力市场建设的初期,可再生能源保障性收购有利于支持清洁能源,事实上,由于可再生能源的边际成本接近于零,其结果类似于在经济调度下可再生能源得到优先调度。 从长远考虑,现有电力市场中多个交易品种和中长期计划的调整机制带来了显著的问题。首先,为火电机组分配运行小时数和以省外来电作为市场边界的做法会限制市场配置资源和弹性运行的能力,降低系统的运行效率。 其次,虽然现有发电权交易、合同转让交易以及富余可再生能源电力现货交易等机制提供了在一定程度上灵活处理年度双边合同的途径,有利于效率的提升。然而,这些机制对市场规则的制定和具体操作上加大了难度,各个市场主体关系处理更加复杂,很难达到理想的效果。从目前多重体制转变到完善的现货市场需要一个合理设计的路线图。 以南方区域为例,2019年,跨省市场化交易326亿千瓦时,占西电东送比例14.4%,同比增长10.5%,弃水大幅降低。然而即使在南方区域大部分跨省交易(例如,西电东送)仍然延续了政府间协商送受电计划,以此签订中长期合同,分配年度基数电量,并要求合同电量严格执行的做法。近年来,广州交易中心通过开展月度集中交易,月内增量挂牌,发电合同转让,协议外增送等市场化手段,一定程度上激发了市场活力。然而,这些做法对于促进未来高比例可再生能源市场急需的日内系统灵活性的作用有限。区域现货电力市场的优势在于能够支持波动性可再生能源并网, 在更大的地理范围内优化不同的系统资源,降低总成本,更好地消纳清洁能源。政府应该让区域现货市场发挥主导作用,精心设计和协调统一的区域现货市场是提升电源、电网、负荷侧灵活性的有益途径。 2020年8月,广东电力现货市场完成了全月结算试运行,为形成有效竞争的市场体系,发现价格,改善调度运行迈出了新的一步。从中远期来看,目前还没有一个明确的迈向南方区域电力现货市场的路线图,在区域电力市场的构建和运行,各监管部门、交易组织和调度机构如何分工和履行各自的职能以及如何完成各省间现货市场的协调等方面缺乏系统的顶层设计。我们希望国家能源局和发改委等相关机构在未来政策制定中,不断细化区域电力现货市场的规定,为南方电网区域和其他区域电网电力市场一体化给出可操作的方案。针对南方电网的现状,我们建议南方电网采用RTO的模式,将广东现货电能量市场和辅助服务市场扩展到整个南网区域,南网RTO需要在输电规划、区域输电成本分摊规则、区域电力市场的组织和监测以及系统资源调度和阻塞管理等方面发挥重要的作用。在这些方面,南方电网可以为全国其他区域电力市场建设积累经验,成为电力市场改革的试金石。 睿博能源智库在最近的报告中,基于国际经验,以南方电网为例,详细阐述了电力市场如何支持“能源革命”的原则和具体建议。中国在联合国第75届大会上承诺力争于2030年前达到碳排放峰值,于2060年前实现碳中和。我们认为,要支持这种有雄心的减排目标,电力市场需要逐步转变当前一些不灵活的机制: 计划机制 — 取消年度发用电计划,终结行政分配运行小时数并严格执行合同基数电量的做法。让所有的资源,包括火电、可再生能源、储能和分布式能源(包括需求响应),真正参与现货市场和中长期交易市场。 物理合同 — 继续制订中长期合同的金融处理办法。中长期合同应该是差价合同而不是实物合同。也就是说,中长期合同不应影响短期运行(调度)决策;相反,应该严格按照经济调度原则进行调度。合同的偏差率和完成率不应该用来评价中长期市场,需要更详细的政策和监管规则,以促进合理的合同模式以及与现货市场的协调。 输电网的利用和价格 — 对于跨省跨区输电线路的监管应该关注于建立区域输电规划过程,确保输电投资经济可靠;制定规则,将区域输电成本合理地分摊给区域内的省级电网公司(不以进出口交易为基础回收固定成本),从而鼓励区域输电资源的充分利用。 调度 — 在更大的区域内探索实行安全约束机组组合的节点日前电能量市场,节点实时电能量市场以及与日前和实时电量采购协同优化的调频和备用辅助服务市场,以此促进清洁能源的消纳和挖掘低成本灵活性资源潜力。 现货市场价格 — 实施稀缺性现货市场定价,实时反映供求关系,逐步放宽对现货市场的价格上下限,为所需的发电侧和需求侧资源提供充足的补偿。取消对化石燃料发电机组的市场外补贴。 自2015年3月电改9号文颁布以来,中国电力系统在发输配售各个环节都经历了前所未有的变化,“管住中间,放开两头”的思想逐渐深入人心,并在各个地区得到实践。随着电力体制改革逐渐进入深水区,需要坚持市场化路线,逐步减少过去计划经济体制下固有的管理和运作机制,引入竞争,让更多灵活性资源进入市场,促进电力系统以最低成本向清洁零碳方向转型。… View Summary +
2020年11月,国家能源局就第十四个(2021-2025)五年能源规划公开征求意见。我们获悉此消息后在极短的时间内做出了响应,本文在初始回复的基础上进行了修改和完善。我们主要针对能源规划中的电力规划环节提供了一些思路和建议。电力规划是考虑经济高效,清洁可靠的资源组合的重要平台。 制定退煤规划 鉴于中国政府最近宣布的(2030年前)碳达峰和2060年的脱碳目标,五年规划的一个关键主题应该是如何让电力行业走上一条远离燃煤发电的坚定转型之路。本文将基于国际经验和我们对中国正在进行的电改工作的理解,简要分享一些关于如何实现这一目标的建议。 首先,我们想指出,即使没有新的2030/60目标,这种退煤转型也是合理的。与其他国家一样,太阳能、风能和电池储能等替代资源的成本已大幅下降。例如,中国和世界各地最近的估计显示,中国新建太阳能发电的成本接近或低于燃煤发电的运行成本。如果考虑到对空气质量的负面影响——即使是在最新和控制最好的燃煤发电设施情况下,这种影响也是巨大的——以及考虑燃料价格成本波动的风险,那么对新燃煤电厂的投资就会进一步减少。基于这些原因,在国家能源局之前限制新建燃煤电厂投资的工作基础上,包括2016年制定的煤电规划建设风险预警体系下对新煤电项目建设的限制,以及严格执行新煤电投资禁令,将是有意义的。 然而,尽管禁止新建燃煤发电可能是一个非常有效的指导目标,但仍有必要通过在电力部门改革方面继续努力来支持此禁令,以确保最具成本效益的清洁资源组合,可靠性和平稳过渡。在下一节中,我们将简要讨论可以在五年能源规划中得到有效解决的几个重要的改革要素。 完善规划制定的方式 2016年,国家能源局发布了一份宏伟蓝图《电力规划管理办法》(以下简称“办法”),旨在改善五年能源规划的制定方式。“办法”强调“协调”和“综合”的概念。它要求将国家和省级规划工作结合起来,并在水电、煤炭、天然气、风能、太阳能和其他发电投资的规划方面提供急需的协调。它还强调了输电和发电规划的协调。此外,“办法”还要求加强环境影响评估,更广泛地说,需要加强电力部门规划与环境规划之间的联系。这些都是非常有价值的改革。 然而,这些改革似乎尚未得到充分执行。完善规划蓝图,鼓励各省在电力规划方面达到国际标准,将有助于为清洁能源创造公平的竞争环境,减少对煤炭的依赖。第十四个五年能源规划将是朝着这个方向前进的绝佳机会。 我们建议国家能源局可以考虑两项规划改革: 将风险管理分析纳入发电规划。在电力需求增长不确定和资源成本迅速变化的大环境中,风险管理分析可以帮助管理成本和使投资合理化。中国的规划者可以利用多种工具——从情景分析到期权价值分析——来更好地将风险管理纳入发电规划。这样做可以减少因需求预测错误或燃料成本预测错误而导致对燃煤发电过度投资的风险。 更好地将能源效率和需求响应纳入能源规划。对于电力需求超过可用供应、用电高峰不断增长的省份(主要是北部、中部和东部电网地区)来说,与投资新发电容量相比,投资能源效率和需求响应可能是一个成本更低、风险更低的选择。将能效和需求响应投资相比较于传统发电资源的这种对比机制,已经成为北美最佳综合电力部门规划的一个必要和非常具有成本效益的元素。 确保电力市场支持清洁能源转型 国家能源局和各省官员在电力市场实施方面取得了很大进展,要确保电力市场有助于降低成本和减排,还有很多工作要做。如果五年能源规划可以倡导加大力度实施切实可行的电力市场,将会大有益处。 在已公布的“五年规划”的工作范围内,有必要推动的一个关键方面是区域一体化现货市场的发展。世界各国都在努力扩大电力市场的地理范围,以便利用风能和太阳能发电的波动性在更大的地理区域趋于平滑的优势。南方电网已被选定为第一个开展多省区域现货市场的地区,但关于这一过程的路线图还不十分清晰,更不用说其他区域市场将如何形成了。我们建议 “五年规划”在统一的区域经济调度原则上,明确南方电网和其他地区的区域市场化途径,终结按省调度的惯例。此外,我们建议每个区域实施单一的输电成本分摊和输电定价方法,这将有助于减轻每个区域内跨省交易的壁垒,并支持可再生能源并网。另外,还应利用“五年规划”加强一些电力市场设计的关键原则,包括: 稀缺性定价,以便市场价格可以更好地反映出风能和太阳能在电网上的波动; 强有力的市场监管,使剩余的燃煤发电企业无法操控市场,特别是对于正面临资产合并重组,其主导省级交易的能力不断增强的燃煤发电企业。 我们最近的报告“‘能源革命’与电力行业改革:从国际对比视角看中国南方电网面临的挑战”对这些话题进行了详尽的分析并分享了国际经验。 执行对剩余燃煤发电的规定 2015年,中国生态环境部发布了一项标准,要求所有“可改造的”燃煤机组到2020年达到二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)和颗粒物(PM)的“超低”排放标准。这些标准可与天然气发电装置的标准相媲美,要达到这些标准,除污设备的效率需要比诸如美国市场上出售的要高得多。国家政策的支持引发了对燃煤电厂污染控制设备的大量投资,这三种污染物报告的排放量均大幅减少。然而,一些经验证据表明,报告的排放量和观察到的排放量之间存在差异。加强对燃煤发电机组排放标准的执行,将减少燃煤发电企业不准确的报告,并有助于达到空气质量标准。此外,这还将减少对新燃煤电厂的过度投资,因为燃煤电厂在被迫达到排放标准时很有可能会变得不具备经济性。… View Summary +
要想实现交通运输领域的电气化转型,合理规划、采取激励措施、扫清障碍以及建立正确的监管框架都是必要条件。但不同地区的农村和城市生活方式各不相同,需要各自寻找适合自身的解决方案。睿博能源智库(RAP)的Camille Kadoch总结了我们为美国订制的RAP电动汽车路线图,提供了一套可供自由组合的政策工具包,涵盖了目标、资金来源、政策协调、激励措施(包括非财政激励)、充电建筑规范、与电力公司的合作、政策指南、立法模型等。它还包括一个powerpoint演示文稿,以便于向决策者和公民解释各种选择。Kadoch在文章最后引述研究报告称,交通领域的电气化转型每年可创造10万个以上的净新增就业岗位,每年可拉动GDP增长25亿至99亿美元。这对于任何希望走出疫情阴云恢复经济的国家来说都是非常有用的。虽然该工具包是为美国决策者开发制定的,但任何地区的决策者都可以参考。 交通部门的电气化为各国提供了一个契机,可以为公民节省燃料开支,改善地方经济,解决国家安全问题,改善公共卫生和应对气候变化。 其中一些问题比以往任何时候都更加紧迫,比如解决本地就业和改善公共卫生。但是经验和研究却向我们展示了其他可能会被忽视的部分——无所作为的代价。要实现这些利益的全部价值需要积极的立法和规划。若不及时采取行动,利益将会流失。 电动汽车是一种相对较新的技术。在美国,加利福尼亚州和其他大约三分之一的州已经开始实施电动汽车相关法规,但大约三分之二的州仍处于起步阶段。 这是个复杂的问题,涉及各种公共政策主题:交通、电力、空气质量等等。这是一个需要简化的领域。认识到这一点,RAP收集了各种不同的州立法选择,以帮助倡导者和决策者设想电气化交通路线图可以带来的好处以及应当规避的陷阱。 Souce: Roadmap for Electric Transportation / RAP(睿博能源智库) 规划、激励、障碍、法规 RAP电动汽车路线图为各州提供了包括制定交通电气化规划、培育激励措施、清扫障碍和促进监管机构参与的多种选择。这些选择以各州现有的立法为基础,可以让各州自行选择适宜的方案,以最有效地满足其各自需求。 该路线图为交通电气化提供了涵盖不同要素的完整视野。若只看到交通电气化政策的一部分,就如同只见树木不见森林一样。 因地制宜的解决方案 但是,在俄克拉荷马州这样的乡村地区,交通领域的电气化与紧凑、城市化的罗德岛有所不同。 为了确保城市和农村居民都能从向电动汽车的转型中受益,华盛顿州认识到该州不同地区的需求不同,因此选择让地区交通规划组织发挥主导作用。新泽西州正在建立一个“必要的充电网络”,为公众提供足够数量的大功率快速充电站。该路线图为各州提供了大量的选择,以便其能够找到适合自己的电气化路径。 对于有兴趣推进交通电气化的州立法者,我们将立法行动分为四个方面,以帮助他们确定其最佳选择。 1、设定规划目标 交通电气化可以为各州带来多种益处,但固有的障碍意味着需要立法行动来实现利益的最大化并规避一些陷阱。电动汽车规划包括以下部分或全部内容: 电动汽车发展目标和时间表 州电动汽车政策规划应可以促进跨部门的协调 州公用车队电气化,发挥引领作用 对域内的电动汽车进行定期评估 未来交通的资金来源规划… View Summary +
正如世界上其他国家一样,中国电力行业要走向零碳发展的未来,需要有灵活性资源的支持。储能,特别是电化学储能,由于近年来成本大幅度降低,以及其多重应用价值,前景越来越光明。并网储能能够成本有效地发挥帮助可再生能源并网、提高剩余火电厂运行效率、提供调峰调频等辅助服务、管理电网阻塞、替代输配电设施、抑制价格波动等作用。根据CNESA储能项目库的统计,到2019年底,中国已投运储能项目累计装机32.3 GW, 其中抽水蓄能约30GW,电化学储能约1.6 GW。最近的一些研究发现,在可再生能源以低成本快速发展的情景下,到2030年,中国需要增加储能的累计装机容量到300GW以支持波动性可再生能源并网,从而以低成本降低碳排放。这样的愿景需要在储能友好的政策和市场的双重作用下才能实现。 今年八月底,国家发改委、国家能源局公开征求《关于开展“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”的指导意见》意见的公告,在业界引起了广泛的反响。两个一体化提出要根据必要性和可行性优化储能规模,建立灵活高效互动的电力运行与市场体系,落实储能参与市场的机制。然而,中国现阶段无论是用户侧、发电侧或者电网侧储能,应用场景都比较单一,缺乏互相协调且系统优化的运行模式,对未来大规模发展储能形成了阻碍。从国际经验来看,电力现货市场为储能提供了可观的收益,是储能实现商业价值的主要渠道。我们在上一篇文章中,介绍了以光伏和风电为代表的波动性可再生能源参与电力市场的途径,这一篇短文中,主要分享加州独立系统运行商(CAISO)抽水蓄能以外的电储能参与市场模式,希望能为中国政策制定者提供借鉴。 电化学储能参与CAISO市场模式 美国联邦能源监管委员会(FERC)于2018年发布了Order 841, 要求RTO/ISO区域电力市场制定规则为储能公平参与电力市场扫清障碍。841法令规定在考虑物理和运行特征的基础上,允许电储能参与容量、电量、辅助服务市场,并基于市场价格对其服务进行相应的补偿。按照FERC的要求各ISO/RTO随后在现有的市场规则之上制定或者完善了电储能参与市场模式。其中,加州独立运行商(CAISO)在这方面的表现最为突出。截至2020年七月,CAISO有216MW并网运行的电池装机容量,在美国各区域电力批发市场中名列前茅,根据加州综合资源规划预计,CAISO到2030年会有15GW储能资源,其中主要(12GW以上)是电化学储能。这意味着10年后CAISO的储能可能是目前的50多倍,将会很大程度地改变CAISO电力系统的运行。 CAISO早在2012年就开始发展和贯彻储能参与市场模式以推动储能与其他资源公平竞争并获得合理补偿。CAISO主要通过非发电资源模式(NGR,Non-Generator Resource),允许储能资源参与双边容量市场,电能量市场和辅助服务市场。NGR的定义是 “具有连续运行区间,既可以发电又可以耗电的资源” 。现代的电池技术和储能控制系统已经可以支持从放电到充电的近实时切换,可以完成精确快速的响应,但是电池储能仍然受到充放电量的限制,这也是电池的特性决定的。在CAISO, NGR可以选择调频能源管理功能 (REM,Regulation Energy Management),在这种选择下,NGR能够更有效地参与日前调频市场,但不能同时参与电能量市场和运行备用市场。 另外,用户侧的储能(电表后面)也可以以单独或者集合的形式作为需求响应资源参与电能量和辅助服务市场。但是在这种模式下,需要基线来测量需求响应资源的实际绩效。下面主要从几个关键点来介绍NGR储能如何参与CAISO的电能量和辅助服务市场。 资质要求-对于NGR, 同其他发电机组一样,电储能必须满足CAISO的相关基本要求(例如,调度运行,遥测和计量规则等),以提供容量、电量和辅助服务。CAISO为满足Order 841规定将所有参与市场的发电侧最小规模改为100kW。如果NGR参与细分市场则必须满足相应市场的具体要求,这些要求也是技术中立的,例如,辅助服务市场和双边容量市场对于资源连续最短运行时间会有具体的要求。CAISO允许电储能根据自身运行特征,在报价时降低可调度容量,以满足相应市场的最短运行时间。 报价-在电能量市场上,电储能NGR可以提交电能量报价曲线,包括充电报价(-MW)和放电报价(+MW)(如下图),这种报价曲线允许电储能在一个单独的报价中,反映其经济可行的运行区间,储能可以作为发电、负荷或者两者同时参与市场。此外,电储能也可以提交“价差报价”(spread bid)在电价处于报价区间之外进行充电放电;或者自调度,只报量作为价格接受者。 图 1. 12MW储能资源的报价曲线示例… View Summary +
随着中国政府提出的低碳、零碳观念的深入,电力行业首当其冲需要加速扩大清洁电力的渗透率。在各地区探索电力市场设计,逐步完善电力交易规则的新形势下,如何让以光伏发电,风能发电为代表的可再生能源以及新兴的储能资源参与市场是业界关心的话题。 我们前几篇政策短文就电力区域市场建设,区域市场之间的协调进行了讨论,在这一篇和下一篇短文中,我们会基于国际经验分别介绍可再生能源和储能参与电力市场的途径和步骤。 光伏发电和风能发电参与电力市场的三种模式 在之前的文章中,我们提出区域RTO是提供低成本灵活性的良好途径,从而更好地应对波动性可再生能源出力的不确定性。可再生能源在不同时间尺度更好地参与电力市场有利于电力系统稳定高效运行,支持低成本零碳转型。在美国RTO/ISO地区,可再生能源在过去的十多年一直积极参与电力市场,为形成风能和太阳能发电的“参与模式”积累了宝贵的经验。美国可再生能源主要参与三类市场竞争:远期市场(中长期市场)、电能量市场、辅助服务市场。 一、远期市场(中长期市场) 在美国,可再生能源参与中长期市场主要有三种方法:1)传统购售电合同,2)“虚拟” (synthetic) 购售电合同,3)纯商业模式 (merchant) 1) 传统购售电合同(Power Purchase Agreement) 这是最常见的可再生能源双边合同形式,由可再生能源发电商和电力公司或者负荷服务实体签署,合同规定了固定价格,年购电量,以及交付节点(用于分配节点价格风险)。典型PPA中购电方(配电公司、售电公司, 或者其他负荷服务实体)有足够的信誉担保,可以与可再生能源发电商签署15-25年的合同。在一些PPA合同情况下,购电方按合同规定享有在特定节点上一定量的可再生能源发电的所有权,因此,由购电方同时作为买家和卖家在电力现货批发市场中竞标,根据波动的节点价格结算。或者,一些PPA为差价合同,发电商和购电商各自参与电力现货批发市场。 2) 虚拟购售电合同 (Synthetic PPA) 这种购售电合同类似于传统PPA,而在交付电量、交付地点和其他要求方面更为宽松。合同的购买方主要是非电力公司(例如,大型终端用户),他们希望通过这种合同来平抑价格风险,同时也有助于满足企业可再生能源目标。相应的可再生能源证书(RECs)可以在自愿市场上出售给需要满足可再生能源配额制的负荷服务实体。 3) 纯商业模式(Merchant Model) 可再生能源发电商没有购售电合同,但可以通过金融机构(例如,银行)签订金融合同,来规避波动的批发市场价格带来的风险,以便于在项目初期获得融资,而金融机构期待从浮动的市场价格和支付给可再生能源的固定价格之间的差价获利。因为没有长期购售电合同,这种商业模式具有一定的风险,一般需要复杂而富有创意的方法来规避风险。但是,相比购售电合同模式,可再生能源发电商可能在电力市场上获得更高的收益。 图一显示出美国风电装机容量按不同远期市场类型所占的百分比,受可再生能源配额制的影响,传统PPA历史上一直占有主导地位,直到最近几年,随着可再生能源逐渐成为低成本资源,新的远期市场参与形式(例如纯商业化模式和虚拟购售电合同)才开始出现并不断增长,而且内容条款也针对不同的需求表现得更个性化。 图 1. 美国风电装机容量按传统PPA和商业化模式所占的百分比 图片来源:Jay Bartlett. Reducing Risk in Merchant Wind… View Summary +
本文着眼于支持到2050年能源行业转型的雄心勃勃的情景,讨论主要集中在近期和中期的实际操作上。我们将介绍同样正在为电力部门转型议程努力的其他国家相关讨论中的观点。我们还会讨论未来五年左右,就南方电网地区的制度背景和改革现状,在能源政策、市场设计、规划和相关政策方面的务实步骤。我们的分析采用整体视角,考虑了减排、成本降低和可靠性之间的相互关联的挑战。 因此,我们进行了广泛的讨论,包括市场改革,规划改革,可再生能源并网,灵活性,需求侧资源的开发,电气化政策,零售定价和排放价格等措施,这些措施在理想情况下应共同构成协调一致的总体政策的一部分。 “南方能源观察”为本报告特别推出连载版,分别为“规划投资如何与市场衔接”,“广东现货市场如何进阶”,以及“南方区域市场怎么建”。本文原文为英文,也可在我们网站上下载。… View Summary +
中国新的空气和环境法律扩大了监测、记录和报告的要求。应制定一个空气质量数据收集和管理的一体化系统,允许机构开发查询,执行质量保证和质量控制检查,帮助诊断不合规行为,评估仪器的性能,改善排放清单,并作为环境空气质量数据的交叉检查。 本文介绍了在执行数据管理项目或改进现有项目之前,需要的采取一些重要步骤: 确定需要集成哪些数据; 决定如何使用数据; 确定是否分阶段集成数据; 确定哪个机构将受到影响; 设置处理机密数据的协议; 考虑使用便携式监视器和传感器。 我们基于国际经验为中国提供的几点建议,可以概括为以下几点: 使用元数据和物联网来补充传统数据(即,传统上使用固定环境监测仪,使用“持续排放监测系统”来监测工业/电力部门污染源); 搭建空气质量信息公开平台; 增加对公众的数据传播。 本系列其他报告:全面规划以改善空气质量并减少温室气体排放、排污许可证制度和温室气体管理 一体化,以及空气质量法规的执行… View Summary +
近年来,中国在环境法、环境税和大气法方面进行了完善,为确保企业遵守空气质量标准提供了坚实的基础。美国在1990年《清洁空气法修正案》颁布后,环保署和各州面临着实施大量新要求和标准的挑战,清洁空气法扩大实施与中国生态环保部扩展权限面临的挑战相似,因此,美国的一些经验也可供中国参考。本文重点介绍了政府部门可能需要考虑的具体领域,包括:1)监督和执行的一致性;2)跨空气流域的违规诊断;3)培训员工;4)制定处罚政策;以及5)在评估处罚时审查整个公司结构的重要性。 此外,基于中国国情,以下几点建议适合在“十四五”规划过程中考虑实施: 加强环保局、环保部门和生态环保部等之间的跨区域协调,以发现和诊断相似行业和类别的违规模式; 受上风区过量/非法排放污染物影响的下风区空气域,允许其寻求处罚金和采取行动,以提高合规并防止违法行为的再次发生。例如,北京环保局可以与生态环保部一起,对河北境内违反许可证限制或排放标准的发电厂或工业污染源采取行动,因为这些超标的排放增加了空气污染的传播,影响了北京达到环境空气质量标准或取得进展的能力。 空气质量管理计划应确保通过更严格的排放标准和强制执行排放许可证制度(这是美国清洁空气法案中的“好邻居”条款,在修订后的大气法中也包含此概念),将污染从上风区转移到下风区的程度降至最低。 使用CEMS数据诊断不合规情况, CEMS 数据可以用于计量在温室气体排放交易系统中的CO2排放。 本系列其他报告:全面规划以改善空气质量并减少温室气体排放、排污许可证制度和温室气体一体化管理,以及空气质量数据管理体系。… View Summary +
排污许可证是确保实现空气质量和温室气体目标有效制度的重要组成部分,是空气质量管理规划的五个基本要素之一,也是排放限制得以实施的机制。国际经验的最佳做法表明,许可证条款中应规定要达到的排放标准,以及确保合规的流程、程序、记录保存和报告要求。企业以自己的生产为目的应保留丰富的记录和数据。在许可证中,通过使用这些数据——包括运行参数、生产和维护记录——政府机构可以有效利用其资源。 基于国际经验,我们对中国的建议可以总结为以下几点: 扩展节能项目的经验,在许可证中为工业污染源设立碳强度上限,然后要求这些污染源实施燃烧效率改进措施。这将减少温室气体、氮氧化物、5(以及硝酸盐等二次污染物),并带来显著的煤炭节约量。 中国的发电厂和工业污染源排放标准应以产出为基础。这可以通过修订现有的排放标准框架来实现,或者对以浓度为基础的标准应用热效率转换,使其以每千瓦时的克数或每兆瓦时的公斤数表示。 要求行业提交年度和半年度报告,以帮助生态环境部和省/市机构评断是否遵守了适用的排放限制,并为需要现场检查的领域设定优先级。 本系列其他报告:全面规划以改善空气质量并减少温室气体排放、空气质量法规的执行,以及空气质量数据管理体系。… View Summary +