清华大学夏清：以分时容量电价度量储能价值 激励新能源和储能协同发展

12月1日，由中国能源研究会和中关村储能产业技术联盟主办，国家电网有限公司西北分部、国网陕西省电力有限公司、西安交通大学联合主办的“2022第七届中国储能西部论坛”成功举办。论坛以“大规模新能源应用与储能协同发展机制研讨”为主题，围绕储能应用、关键技术、市场机制等方面，共同探讨了西部储能发展问题，推动储能在大规模新能源领域的健康发展。

清华大学教授、中国能源研究会储能专委会副主任委员夏清作《激励新能源和储能协同发展的机制设计》主旨报告发言。

我们的储能事业正在浩浩荡荡发展，如何让这些储能产生价值？我们一起来探讨。

夏清清华大学教授、中国能源研究会储能专委会副主任委员

新能源发展带动了储能发展

双碳目标下，新型电力系统最大特点就是新能源爆发性增长，由于新能源发电的间歇性、随机性，造成了电力系统时间上和空间上的不平衡，解决电网的不平衡问题需要储能。新能源和储能恰似一对孪生姐妹，是相互支撑发展的。所以，新能源的发展带动了储能的发展。

在储能行业里，我们现在需要多时空尺度的储能体系。时间尺度看，需要从小时级到天甚至更长时间，短时储能可以平抑电力不平衡，长时储能平抑能量不平衡；空间尺度看，需要有发电侧、电网侧、用户侧的，储能将无处不在，将解决时间、空间上的不平衡，储能将重构电力系统。

在我们谈到储能的时候，不能忽视一个重要话题就是机制，在制度经济学里面有一个核心思想，所有的创新都是结果，而机制是创新的源泉和动力。夏清教授强调，机制之所以是动力，是因为机制能够精准地辨识所有技术的价值，并开展谁创造的价值谁分享的公平分配。

目前，储能参与电力市场建设已在国内如火如荼的开展，从年、月、周、日形成了一个持续递进的新型市场体系，我们有现货市场、日前日内市场、辅助服务市场，未来随着新能源高比的例发展，量变引起的质变，将产生什么样的问题，这里引出了今天报告的第二个主题，当前电力市场体系存在的问题。

高比例新能源给电力现货市场带来挑战

在高比例新能源情景下，当前电力市场体系存在着什么样的问题？对储能价值的度量又存在什么样的问题？在抛出这些问题后，夏清教授强调一定要注意新型电力系统下电力市场体系产生了质变。

为了说明这个问题，我们需要先回顾一下电力现货市场的一个基本原理。在电力现货市场中，新能源、水电、火电都会各自报价，这些报价会形成在某一个时段的排序，最后会有一个满足电力系统负荷需求的报价，就成为这个时段的边际价格。但是当新能源比例高到一定程度的时候，将给电力现货市场带来挑战，主要表现在三个方面：

挑战一：现货市场价格信号“消失”、灵活调节资源收益不足。

随着新能源比例的逐步提高，火电将成为灵活性资源，如果由新能源决定边际价格，其近零边际成本将导致现货价格信号消失，价格调节作用不复存在；如果由昂贵、少量的灵活性资源决定边际价格，新能源与灵活性资源的供电服务差异性无法体现，新能源将获取超额利润，产生严重的“搭车”后果。

挑战二：容量定价困难。

新能源容量同时率低，有效容量逐日、逐时、逐地变动，市场供求关系的时变性决定了不同时刻的容量价值是不一样的，难以形成对新能源固定成本的定价机制。

挑战三：新能源消纳成本分摊呼唤公平合理的机制。

新能源的发展离不开调节资源，以提供灵活性资源而产生的调节成本，也是新能源一种外部成本。关键的问题这个成本由谁来承担？新能源装不装储能，整个系统为它付出的成本是不一样的；用户也是如此，是否装储能，用电曲线波动也不一样。这就产生一个问题：这种成本如何公平的分摊给所有的新能源和用户，这就需要有一种价值的度量，能对储能进行价值认定。这个问题在英国即将启动的新一轮电力市场改革计划中也得到了充分的重视，最近英国咨询机构提出了，未来的电力市场要需要按照产品的特性解耦，分为传统能源和新能源两个市场。

电力现货市场可以精细刻画每一时段电能价值

当前，我们国家储能产业如火如荼地发展，下一步呼唤机制让储能产业健康、高质量发展。

首先我们需要明确当前的新能源配比储能面临着哪些问题，夏清教授提出了三点：

第一，新能源企业配比储能，加重了企业经营负担；新能源企业配比储能后，上网电价并没有变，也没有给储能成本一个疏通渠道，加重了企业经营负担，严重挫伤了新能源企业配置储能的积极性。

第二，储能充放电量安排与新能源企业利益直接相关，调度的公平性监管难度大；

第三，迫切需要市场机制度量储能的价值。当前迫切需要建立一种机制，对新能源配储进行价值度量，以辨识新能源电站配置储能与否、调度次数、运行效果，这就是价值度量。

有人认为，通过峰谷电价、尖峰电价等价格信号，就可以激励市场成员自发配置储能或调峰资源。夏清教授认为，峰平谷对于负对需求侧响应确实具有很好的调节作用，但新能源的波动随机性、间歇性大，而现行峰平谷电价是固定的，难以反映真实的供需关系，也无法准确反映新能源出力的时序波动。价格如果不能够反映供求关系的时变性，则难以度量储能平抑这种波动性的价值，因此我们希望电力市场机制应具有这样的功能。

夏清教授表示，只有电力现货市场，才能精细刻画每一时段的电能价值。日前市场分时的价格信号能够激励储能、需求侧响应、调峰资源的交易行为，激励电化学储能平抑新能源发电短时间尺度的波动性、跟踪负荷的时变性；实时市场的尖峰电价能够激励储能套利行为和需求侧动态响应；调频市场的价格信号能够激励储能以更快速的方式确保更细时间尺度内的电力供需平衡。

以新能源为主的电力现货市场的建设将彻底改变未来的调度方式。未来的电网将是源网荷储，储能成为一个重要的环节，这个环节的价值功能被发挥出来，就需要一个体制机制。好在我们看到《电力现货市场基本规则》和《电力现货市场监管办法》征求意见稿出来了，我们已经注意到了这方面在悄然变化。

以新能源为主的电力市场体系构想

随着新能源比例越来越高，如何构建电力现货市场？

夏清教授提出了新能源与灵活性市场解耦的市场体系。将新能源与灵活性资源解耦，新能源单独组织市场开展交易，而将所有与新能源配合的资源纳入为灵活性市场；这两个市场与绿色证书市场相协同。新能源与化石能源不能在同一市场中竞争，因为这两种商品成本属性发生了根本性的变化，前者是正的外部成本，而后者是负的外部成本；前者以固定成本为主，而后者以燃料、运行成本为主。

在这一市场体系中，用户将怎么参与？是多市场均衡的过程。市场主体逐利的选择促进了不同市场之间的均衡与协同发展。通过市场主体的交易，实现了三个市场均衡，达到了用户在三个市场上购电全成本的均衡化。夏清教授强调，市场的本质在于：一定要把选择的权利交给用户，由于用户逐利的行为、选择的行为，使得各个市场之间开展了一种基于全成本的市场均衡过程。

以分时容量电价度量储能价值

新能源有固定成本，用户将这些成本分摊到每天；在每一天里面，又根据负荷曲线的供求关系，再将成本分摊到每个小时；这样通过竞争形成了与传统现货市场兼容、各个时段的分时容量电价（传统叫分时电价）。有了分时容量电价，就可以对储能在不同时刻的价值进行度量；没有分时电价，则很难对储能价值进行定价。

市场最本质是什么？市场从来不叫你做什么，总是以价格信号去引导你做什么，这就是市场的魅力，引导着资源高效地优化配置。

分时容量电价能够激励用户提升储能需求侧响应的能力，引导灵活性资源投资。当用户在没有储能设施的情况下，如果基于容量分时电价的用电成本高时，则必然激励用户投资储能等资源进行削峰填谷，降低电费成本。以新能源固定成本形成的分时容量电价的现货市场，能够以价格反映新能源与电力需求的匹配度，这样的价格信号必然能够引导源荷的发电与用电行为，促进源与荷在时序上更加匹配，这就是市场制度精妙所在。夏清教授认为，以分时容量电价能够度量储能价值，必然激励新能源与储能协同发展。

形成公平的分摊机制

以新能源为主的新型电力系统的灵活性市场设计中，交易周期有日前和实时，交易品种有不平衡电量、调频、备用等，供应资源有火电、新型储能、抽水蓄能电站等，需求方主要是新能源和用户。

上述的市场体系能够引导用户使用绿电，使用新能源；不平衡的部分可以在灵活性市场购买。在灵活性市场中，让火电、抽水蓄能、储能设备、虚拟电厂、需求侧响应等各种灵活性资源充分竞争，必然形成了各时段灵活性市场的分时价格。

在这样的市场体系下，用户购电需求可以分为新能源和常规电源市场两个部分。新能源市场上购买的部分按照新能源日前市场结算，其余的需求在灵活性市场购买，按照灵活性市场的分时价格结算。这两者的比例由用户自身抉择。用户需要考虑全成本，包括碳排放成本、绿证成本、两个市场的分时价格，开展购电决策，本质是多个市场的均衡过程。作为好的市场设计，就是给出精准的价格信号供用户的选择，当多个市场达到均衡时，则完成了最优的资源优化配置。

另外一方面，在灵活性资源备用市场中，该市场成本分摊应该考虑新能源预测偏差大小。谁引起的偏差更大，则必须承担更多的社备用市场成本，这是因为备用市场对这些预测偏差大的新能源企业发挥了更大的作用，这符合制度经济学的原则，谁造成的成本、谁就去承担，否则将产生“搭车”，而导致资源优化配置错配。

在这样的机制下，所有的新能源预测会越来越准，用电曲线预测偏差越来越小。这个“准”与“小”的背后，是储能发挥了重要的作用。预测总是有偏差的，但储能可以“熨平”这种偏差。现货市场促进新能源和储能协同运行，现货市场上的时段划分甚至要到5分钟一个时间间隔，时间间隔越短、波动越大的可以度量出来了，谁的偏差越大。则需要的AGC调频资源多，谁就应该承担更多AGC市场的成本。

在上述的市场体系中，电能价值由新能源分时容量市场及偏差平衡市场共同决定。新能源分时容量市场能够提供反映电网各时段容量稀缺性的分时价格信号，鼓励新能源市场主体以套利的方式优化储能运行；灵活性资源现货市场提供反映实时供求关系及再平衡成本的价格信号，逐时递进反映灵活性资源稀缺性。多层次、立体的时空价格信号为储能等灵活性资源提供了价值度量，展示了获利空间，将激发储能产业按照源网荷储协同发展的需求合理投资、最佳运行，激励新能源与储能产业的协同发展。

夏清教授希望未来的市场机制可以达到这样一个境界，将激励形成源网荷储协同运行的新模式。在发电侧、负荷侧分布式地安装储能， “熨平”新能源出力和用电负荷曲线，将电网调度由电力平衡转变为电量平衡，减少为满足尖峰负荷投资的输电线路，使得源网荷三个环节协同共赢发展，这就是体制机制所追求的崇高境界。

新型的电力系统是以新能源、电网、储能、主动负荷重构能源系统，只有满足激励相容的机制，才能激活各环节的活力，激发源网荷储高效精准的互动，激励新能源与储能协同发展。谢谢大家。