電力輔助服務(wù)能否塑造中國(guó)電力系統(tǒng)脫碳新格局？

100％可再生能源和凈零排放的未來是一個(gè)令人興奮的愿景？還是一個(gè)難以實(shí)現(xiàn)的烏托邦？

引言

中國(guó)在2020年第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)（United Nations General Assembly）上宣布在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)將帶來重大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。電力系統(tǒng)遇到的挑戰(zhàn)尤為直觀。眾所周知，風(fēng)電光伏發(fā)電具有很強(qiáng)的波動(dòng)性，風(fēng)電只能在有風(fēng)的時(shí)候發(fā)電，光伏只能在白天發(fā)電。未來的零碳電力系統(tǒng)需要以光伏，風(fēng)電和水電為主體，現(xiàn)在我們已經(jīng)很清楚，風(fēng)電光伏的資源總量足以保障電力系統(tǒng)脫碳，風(fēng)電光伏的成本也已經(jīng)低于煤電，這就決定了電力系統(tǒng)的靈活性成為中國(guó)電力系統(tǒng)脫碳的最關(guān)鍵問題。

2021年10月黨中央、國(guó)務(wù)院相繼印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》等相關(guān)重要文件，明確要求完善中長(zhǎng)期市場(chǎng)、現(xiàn)貨市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)銜接機(jī)制，大力提升電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)能力，加快現(xiàn)役機(jī)組靈活性改造，引導(dǎo)自備電廠、傳統(tǒng)高載能工業(yè)負(fù)荷、工商業(yè)可中斷負(fù)荷、電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，《成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)規(guī)劃綱要》文件還特意提及培育發(fā)展川渝一體化電力輔助服務(wù)市場(chǎng)。

國(guó)家能源局于2021年12月修訂發(fā)布了《電力輔助服務(wù)管理辦法》（國(guó)能發(fā)監(jiān)管規(guī)〔2021〕61號(hào)）《電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》（國(guó)能發(fā)監(jiān)管規(guī)〔2021〕60號(hào)）。國(guó)家能源局及時(shí)修訂《規(guī)定》《辦法》，以輔助服務(wù)市場(chǎng)為抓手，提高電力系統(tǒng)靈活性，加速中國(guó)電力系統(tǒng)脫碳進(jìn)程，這成為中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的一個(gè)具有標(biāo)志意義的制度創(chuàng)新。

一個(gè)勇敢的嶄新時(shí)代

中國(guó)的碳中和目標(biāo)需要能源經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施、許多市場(chǎng)參與者和管理機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向新技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和輔助服務(wù)。最近的政策變化改變了能源格局，為電力系統(tǒng)的靈活性資源創(chuàng)造了需求和有利的定價(jià)條件。

雙碳目標(biāo)推動(dòng)了中國(guó)電力市場(chǎng)的改革，有利于靈活性電力資源的發(fā)展。一個(gè)充分發(fā)展的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)將顯著增加可再生能源的利用，這是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必要條件。

關(guān)于電力輔助服務(wù)的新政策指出，鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)建設(shè)和購(gòu)買平衡電力和能源存儲(chǔ)，以增加可再生能源的裝機(jī)容量。允許發(fā)電企業(yè)購(gòu)買儲(chǔ)能或調(diào)峰能力，以擴(kuò)大并網(wǎng)規(guī)模。

其產(chǎn)生的影響是多方面的。發(fā)電公司新建可再生能源項(xiàng)目，需要配置約15－20％的儲(chǔ)能或其他形式的靈活性資源，否則它們很難獲得電網(wǎng)并網(wǎng)連接的批準(zhǔn)。該政策確定了多種增加電網(wǎng)靈活性的技術(shù)，包括抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、燃?xì)獍l(fā)電、太陽能光熱和靈活性煤電等?，F(xiàn)在投資上述平衡電力容量將成為發(fā)電企業(yè)增產(chǎn)擴(kuò)容的先決條件。這一擴(kuò)張的主要受益者之一將是輔助服務(wù)市場(chǎng)，該行業(yè)有望在未來幾年取得顯著增長(zhǎng)。

2021年，國(guó)家能源局對(duì)《電力輔助服務(wù)管理辦法》進(jìn)行了多年來的首次修訂，重點(diǎn)確定輔助服務(wù)的主要提供者，對(duì)交易品種進(jìn)行分類，建立共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)輔助服務(wù)跨省跨區(qū)域。

電力輔助服務(wù)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。它確保電力質(zhì)量，促進(jìn)清潔能源。除常規(guī)發(fā)電、輸電、用電外，火電、水電、核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電、抽水蓄能、電化學(xué)、壓縮空氣、飛輪等各類新型儲(chǔ)能均可提供電力輔助服務(wù)。

此次發(fā)布的文件對(duì)電力輔助服務(wù)進(jìn)行重新分類，分為有功平衡服務(wù)、無功平衡服務(wù)和事故應(yīng)急及恢復(fù)服務(wù)，其中有功平衡服務(wù)包括調(diào)頻、調(diào)峰、備用、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、爬坡等電力輔助服務(wù)，事故應(yīng)急及恢復(fù)服務(wù)包括穩(wěn)定切機(jī)服務(wù)、穩(wěn)定切負(fù)荷服務(wù)和黑啟動(dòng)服務(wù)。考慮構(gòu)建以可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)的發(fā)展需求，這份文件新增引入轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、爬坡、穩(wěn)定切機(jī)服務(wù)、穩(wěn)定切負(fù)荷服務(wù)等輔助服務(wù)新品種。

擴(kuò)大輔助服務(wù)將擴(kuò)大市場(chǎng)主體范圍。要實(shí)現(xiàn)從轉(zhuǎn)型到擴(kuò)張的無縫銜接，還需要明確補(bǔ)償機(jī)制以吸引投資者，同時(shí)還需要明確從發(fā)電、電網(wǎng)公司到電力交易中心等所有利益相關(guān)者的責(zé)任。

國(guó)家能源局決定推進(jìn)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)化，這將顯著提高電力供應(yīng)質(zhì)量，體現(xiàn)資源配置效率，而且更重要的是，提高對(duì)可再生能源電力的接納能力。

面臨的挑戰(zhàn)

100％可再生能源和凈零排放的未來對(duì)許多人來說是一個(gè)令人興奮的愿景，但對(duì)一些人來說是一個(gè)難以實(shí)現(xiàn)的烏托邦。對(duì)可再生能源持樂觀態(tài)度的人士認(rèn)為，這一演變由許多步驟組成，有些步驟很小，有些則會(huì)改變游戲規(guī)則。輔助服務(wù)的擴(kuò)展可以增強(qiáng)省級(jí)和區(qū)域電網(wǎng)的能力。

大部分省份的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)仍處于試點(diǎn)階段，現(xiàn)有的調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制不完善，導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)之間存在“零和博弈”的現(xiàn)象。另一方面，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)在部分地區(qū)試行后已初見成效。以山西省為例，當(dāng)新能源發(fā)電充足時(shí)，現(xiàn)貨市場(chǎng)上的煤電機(jī)組價(jià)格會(huì)受到抑制，燃煤電廠可以在市場(chǎng)上轉(zhuǎn)賣當(dāng)天的發(fā)電計(jì)劃。這樣一來，現(xiàn)貨市場(chǎng)實(shí)際上起到了調(diào)節(jié)作用。

當(dāng)應(yīng)用到其他形式的輔助服務(wù)時(shí)，進(jìn)一步市場(chǎng)化也將是未來的方向，引導(dǎo)多元化的市場(chǎng)主體參與競(jìng)爭(zhēng)。

電力輔助服務(wù)的價(jià)值只有通過充分的市場(chǎng)交易機(jī)制才能實(shí)現(xiàn)。電力輔助服務(wù)可以確保可再生能源如風(fēng)能和太陽能的大規(guī)模應(yīng)用，可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境回報(bào)。

新的政策框架為輔助服務(wù)的發(fā)展提供了立法支持，并為引入功率平衡的公平補(bǔ)償機(jī)制提供了指導(dǎo)。明確了各類電力輔助服務(wù)品種的補(bǔ)償機(jī)制，其中固定補(bǔ)償方式確定補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)綜合考慮電力輔助服務(wù)成本、性能表現(xiàn)及合理收益等因素，按“補(bǔ)償成本、合理收益”的原則確定補(bǔ)償力度；市場(chǎng)化補(bǔ)償形成機(jī)制應(yīng)遵循考慮電力輔助服務(wù)成本、合理確定價(jià)格區(qū)間、通過市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)形成價(jià)格的原則。

電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展機(jī)遇

到2030年，900－1200吉瓦的新增太陽能和風(fēng)能將創(chuàng)造一個(gè)超過100吉瓦的平衡容量市場(chǎng)。與此同時(shí)的，電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的規(guī)模也將逐步擴(kuò)大，根據(jù)國(guó)家能源局的數(shù)據(jù)，電力輔助服務(wù)市場(chǎng)目前約占電力經(jīng)濟(jì)總量的1．5％，預(yù)計(jì)未來將達(dá)到3％。隨著新能源計(jì)劃的大規(guī)模采用，這一增長(zhǎng)將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。中國(guó)電力聯(lián)盟和國(guó)家能源局預(yù)測(cè)，到2030年，電力輔助電力服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1980億元。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的電力輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用以調(diào)峰、調(diào)頻、備用為主，占比達(dá)90％以上。不同省份和地區(qū)需要的電力輔助服務(wù)類型不同，如東北地區(qū)的調(diào)峰需求占98％，華南地區(qū)的備用的需求占80％，而東部沿海地區(qū)以頻率調(diào)節(jié)需求為主。

國(guó)家能源局在2021年發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步完善電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)建設(shè)的通知》中提出，未來電力現(xiàn)貨市場(chǎng)應(yīng)逐步取代調(diào)峰市場(chǎng)。因此，調(diào)頻服務(wù)的輔助服務(wù)將成為未來的輔助服務(wù)市場(chǎng)。

具備超高靈活性的內(nèi)燃機(jī)發(fā)電技術(shù)的獨(dú)特價(jià)值

基于中國(guó)在發(fā)展電網(wǎng)平衡電力容量方面的機(jī)遇及挑戰(zhàn)，芬蘭瓦錫蘭公司在靈活內(nèi)燃機(jī)（ICE）發(fā)電解決方案上可謂獨(dú)樹一幟，并有機(jī)會(huì)在這次電力輔助市場(chǎng)的改革中凸顯其獨(dú)特價(jià)值，為現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)帶來急需的靈活性。

根據(jù)瓦錫蘭公司和中國(guó)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院（EPPEI）的研究，與傳統(tǒng)的燃煤和燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組相比，其電網(wǎng)平衡內(nèi)燃機(jī)機(jī)組在頻率服務(wù)市場(chǎng)可以獲得更高的收入，因?yàn)榕c其它技術(shù)相比，靈活內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度信號(hào)和爬坡的速度更快。

作為一個(gè)擁有近兩個(gè)世紀(jì)歷史的芬蘭能源領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，瓦錫蘭已經(jīng)在80多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開發(fā)應(yīng)用了靈活發(fā)電和平衡電力方面的脫碳技術(shù)項(xiàng)目。它已被證明是能源市場(chǎng)生命周期解決方案、電網(wǎng)系統(tǒng)建模和靈活平衡電力領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

實(shí)現(xiàn)凈零排放和向100％可再生能源的過渡將是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱巨的過程，而靈活性平衡電力的發(fā)展將發(fā)揮關(guān)鍵作用。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上提供電力輔助服務(wù)的主要參與者是火電廠?？稍偕茉吹目焖侔l(fā)展要求火電機(jī)組提高調(diào)節(jié)能力。靈活轉(zhuǎn)型使火電機(jī)組能夠參與利潤(rùn)豐厚的輔助服務(wù)市場(chǎng)。為了獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，許多火電廠已開始進(jìn)行靈活性改造。根據(jù)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的調(diào)節(jié)定義，涉及頻率調(diào)節(jié)的靈活性的主要參數(shù)有四個(gè)，即調(diào)節(jié)速率、響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)精度和綜合指標(biāo)。靈活性改造使得火電廠能參與提供頻率調(diào)節(jié)輔助服務(wù)，同時(shí)也將面臨更激烈的競(jìng)爭(zhēng)和更多樣化的市場(chǎng)參與者。瓦錫蘭的高靈活性內(nèi)燃機(jī)（ICE）發(fā)電技術(shù)將為中國(guó)火電廠靈活性改造的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供重要技術(shù)支撐。

需要建立合理及完善的補(bǔ)償機(jī)制來激勵(lì)對(duì)電網(wǎng)平衡電力容量的投資。

馬林·奧特曼（Malin Ostman），瓦錫蘭亞太區(qū)市場(chǎng)開發(fā)與策略總經(jīng)理，評(píng)價(jià)在新的政策環(huán)境下，電網(wǎng)公司和發(fā)電企業(yè)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，及瓦錫蘭靈活發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

輔助服務(wù)是邁向脫碳電力系統(tǒng)至關(guān)重要的一步

中國(guó)是世界上最大的能源生產(chǎn)國(guó)，同時(shí)也是最大的碳排放國(guó)。世界的碳中和需要中國(guó)確保實(shí)現(xiàn)2060年前碳中和的目標(biāo)。如果未來世界上最大的經(jīng)濟(jì)體無法保護(hù)其能源體系并實(shí)現(xiàn)碳中和，《巴黎協(xié)定》將全球變暖控制在2攝氏度以下的目標(biāo)將無法實(shí)現(xiàn)，也不現(xiàn)實(shí)。

如果中國(guó)能夠證明，未來的可持續(xù)能源與繁榮、創(chuàng)新的未來不是相互排斥或不相容的，它不僅將改變未來電網(wǎng)的面貌，還將改變電力行業(yè)為企業(yè)提供動(dòng)力的方式，并為一個(gè)世紀(jì)的增長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。

中國(guó)2060年前碳中和的目標(biāo)和建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)這一雄心勃勃的愿景將需要對(duì)可再生能源以及像靈活內(nèi)燃機(jī)發(fā)電這樣的平衡電力技術(shù)進(jìn)行大量投資，而輔助服務(wù)是其中關(guān)鍵的一步。

朝著遏制氣候變化、平衡力量、加速增長(zhǎng)和創(chuàng)新等目標(biāo)，輔助服務(wù)是邁出的一小步，也是邁向脫碳電力系統(tǒng)至關(guān)重要的一步。在未來幾十年的旅程中，每一步對(duì)那些愿意看到它們的人，都是機(jī)會(huì)，我們期待和大家一起來分享這些成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，也分享邁向碳中和目標(biāo)的每一步給我們帶來的喜悅。

結(jié)語

2019年9月底，我曾去芬蘭赫爾辛基參加世界低碳城市大會(huì)，并考察在芬蘭最大能源公司Fortum的總部，并去Fortum公司在埃斯波市的燃煤電廠考察儲(chǔ)熱水罐、熱泵、開放式區(qū)域供熱等靈活性措施。2020年2月，我自駕車考察了芬蘭的羅瓦涅米、奧盧、瓦薩、坦佩雷、赫爾辛基等市。2021年1月，在我擔(dān)任負(fù)責(zé)人的清華大學(xué)·大同第二屆國(guó)際能源轉(zhuǎn)型論壇上舉辦了中芬分論壇，介紹芬蘭能源行業(yè)碳中和的經(jīng)驗(yàn)等。自2020年6月至現(xiàn)在，我正在參與中芬科技合作項(xiàng)目“新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)系統(tǒng)研究”課題的研究工作，這是國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目。此次誠(chéng)摯把芬蘭企業(yè)瓦錫蘭公司的靈活性發(fā)電技術(shù)方案向大家推薦，期待瓦錫蘭為中國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)做出積極貢獻(xiàn)。

原文標(biāo)題:電力輔助服務(wù)能否塑造中國(guó)電力系統(tǒng)脫碳新格局