杨萌 金风低碳能源设计研究院

建立绿色低碳为导向的能源开发利用新机制是可以预见的深刻转变之一，电网传输分享的对象将由相对稳定的电能量转换为灵活调节的电功率。接入系统中的电源、负荷和储能等设备品种的日益丰富，一方面为多能互补提供了更多的想象空间，另一方面也极大增加了调度运行的复杂性，加之市场经济下商业行为的私密性，使得各种设备的实际成本不再透明，这就需要市场机制在常态下代替传统的计划手段发挥资源优化配置的作用。因此，相配套的电力市场体系较之以往将承担更多维度价值的体现。除了传统意义上电力价格需要反映的电能本身的价值之外，还要对实时电力的灵活调节的价值予以体现，同时“双碳”目标的总体部署下还要体现出电力的绿色价值。

国家发改委、国家能源局近日发布的《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》中明确“发挥电力市场对能源清洁低碳转型的支撑作用”，这为之前业内吵得沸沸扬扬的“能源不可能三角”提供了一个近乎完美的回答，即：将集中体现经济性的电力市场机制作为贯穿全局的主轴，充分调动系统资源，达成安全性（充裕性+灵活性）和环保性的复合目标。

如果从价值主张和市场窗口两个维度看电力市场，我们可以将不同的市场如下表所示分类。其中，辅助服务市场承担着满足系统短期灵活性的任务，集中体现了电力商品的特殊性，在整个市场体系中占据着不可或缺的一席之地。

具体的辅助服务分类维度包括服务功能、性能要求、调用时序、设备状态、系统状态等。新版《办法》按服务功能将辅助服务的种类分为有功平衡服务、无功平衡服务和事故应急及恢复服务，不经意地组成了一个三口之家。其中，有功平衡服务包括调频、调峰、备用、转动惯量、爬坡等服务，无功平衡服务包括自动电压控制（AVC）、调相运行等方式，事故应急及恢复服务包括稳定切机服务、稳定切负荷服务和黑启动服务等。

早期电力辅助服务市场中，对于调频、备用等辅助服务品种的付费原则是按预留的容量付费，以补偿对应的运行成本和机会成本。这种付费方式是基于一种“同容同质”假设，即相同容量提供的辅助服务性能是一致的。但随着可再生能源占比的提高，系统面对的不确定性增加，加之传统的辅助服务提供者并网比例下降，使得既有的调频、备用服务资源的调节能力再难满足系统的可靠性要求，这就需要在引入新资源的同时，激励辅助服务提供者改善所提供辅助服务的性能。

总体来说，激励措施有两种选择：一是根据性能激励既有辅助服务品种，二是新增高性能辅助服务品种。

根据性能激励既有辅助服务品种，是指修订现有辅助服务品种的付费方式，使其能够得到与实际调用效果相关的激励。对调频服务而言，不仅对调频服务的中标容量付费，还根据其被实际调用的表现予以奖励。

FERC（美国联邦能源管理委员会）于2011年发布755号法案，提出以市场为基础按调频效果付费、补偿调频容量的机会成本以及对其准确性进行奖励。调频效果奖励根据提供调频服务的资源根据调度指令在单位时间的上下调节功率绝对值确定，称为调节里程。性能较好的资源能够比慢速资源完成更多的调节动作，从而得到更多的奖励。另外，调节动作的精确性也是按效果奖励的重要依据。

虽然至今尚未有官方公布的统计数据说明该法案激励灵活性资源提供更加快速准确的调频服务的具体实施效果，但至少按效果付费的主张给予了灵活性资源更多的激励来提供更为快速准确的辅助服务。目前，中国华北区域各省均采用按照调频里程和性能支付调频补偿，其激励发电企业主动改善机组调节性能的效果明显，例如，在京津唐电网开始启动“两个细则”后的1年中，发电机组的调频平均性能提高了80%以上，极大地保障了电网的安全稳定运行。

新增高性能辅助服务品种，是指建立新的有偿辅助服务类型，或对原本义务提供的辅助服务进行付费。

以一次调频为例，其最初是以水火电机组为控制对象提出的，由于当时电力系统并网机组几乎全部是同步发电机组，所以各市场普遍将具有一次调频能力作为强制性要求，由并网发电机组义务提供一次调频服务。可再生能源的大规模并网改变了这一前提，同步发电设备并网比例下降到一定程度会使得系统缺乏在第一时间稳定频率的能力。

惯性响应服务则是来自同步发电机的固有物理特性，在频率发生变化时，会依靠动能与电能的转换过程，延缓频率的剧烈变化，响应速度极快持续过程也非常短暂。与一次调频服务同样的原因，惯性响应服务也可能成为稀缺资源，从而可能成为新的辅助服务品种。

为了提高调频效果，体现电储能装置等新型资源与传统机组的性能差异，各电力市场专门设置了一些对应的新辅助服务品种或原辅助服务的子类型。2012年11月，美国PJM电力市场将调频资源分为两类：慢响应调节（RegA）和快速响应调节（RegD）。前者对应传统的调频资源，能够持续较长时间维持出力，但调节速率较慢，接收台阶状的、时间间隔较长的调度指令；而RegD则是针对新的市场参与主体，比如储能、可控负荷等等，能够快速调节功率，但长时间保持能力不足，接收快速变化的动态调度指令。

ERCOT（得州电力可靠性委员会）则是开展了快速响应管理服务试点（Fast Regulation Response Service，FRRS），以更强的激励促进储能资源的整合。快速爬坡服务（Flexible Ramp Product，FRP）是美国加州为应对大规模光伏发电造成的爬坡需求而提出的新辅助服务品种。

和传统的辅助服务产品不同，这种产品的需求和规格不是根据系统某一个时刻的状态而定，而是依据两个时间点的变化而定。加州估算在有一定数量的灵活爬坡产品情况下的电力失衡概率（通过历史数据来估算），然后将电力失衡概率乘以负荷损失的价值从而得到灵活爬坡产品的需求曲线。

英国电力市场近期也试水了多种辅助服务新品种，其中被称为超级稳定出力极限（Super SEL）的服务品种，用于在净负荷低谷期对火电机组低于最小稳定出力极限的短时运行行为予以激励，在可再生能源占比日益增长时不失为一种值得借鉴的系统调峰挖潜方式。

辅助服务的获取方式有强制获取、双边合同和竞价交易三种。其中，强制获取又包括义务提供和事后补偿，我国目前的“两个细则”就兼具了这两种方式；而双边合同和竞价交易都属于辅助服务市场的范畴。

辅助服务市场的交易品种，首先应采用市场交易程序获取，其次需对应确切的时段（例如日前市场中对次日某小时的投标），最后要可计量，即有确切的投标量，并有计量数据作为考核结算依据。

作为短期灵活性的交易平台，辅助服务市场的交易内容是市场成员提供灵活性的能力。虽然来自市场成员的用于维持电力系统安全运行所需的调节措施很多，但并非全部都应作为辅助服务市场的交易品种。

短期运行的时间尺度从全天覆盖到实时，为保证电力供需的实时平衡，相应的灵活性调节手段也要根据实际需要对应由短到长的时间尺度，其中负荷跟踪、快速启停等调节手段可以主要通过电能量现货市场实现，剩余部分则归入辅助服务的范畴。

即使纳入了辅助服务的范畴，也仅有部分辅助服务需要通过市场机制获取。市场机制是为系统运行的安全性和经济性服务的，但考虑到交易本身也会产生成本，应根据激励的效果决定哪些辅助服务进入市场。对于普遍具备能力、技术差异小，且均需持续提供的辅助服务类型，经济激励效果不明显，不宜通过市场交易方式获取，也就不宜作为设置为参与市场竞价的交易品种，如可再生能源占比很低的火电系统中的一次调频和惯性响应。

一般而言，能够通过市场获取的辅助服务应该至少满足稀缺性和流动性两个条件。

稀缺性是指在某些时段或时期，该服务类型会因供给不足而影响系统运行，值得购买。所谓“物以稀为贵”，稀缺会在一定程度上抬高价格，使得“有价值”的辅助服务内容成为“有价格”的辅助服务产品。只有变动成本、机会成本和交易成本均得以覆盖，参与该类型辅助服务交易有利可图，才能够吸引足够的市场成员参与其中。

流动性是确保交易充分竞争的条件，只有在同一时空条件下，能有足够的交易参与者，才能避免市场失灵，从而能得到合理的价格信号。为了在新时期引入更多的辅助服务资源，市场准入条件需要实现从“只有……才”到“只要……就”的转变。

如果一种辅助服务随时随地供不应求，仅具备稀缺性，流动性不足，最好的获取方式仍然是强制获取；如果一种辅助服务提供者众多，流动性良好，但稀缺性不足，竞争产生的价格也无法具备足够的吸引力。

辅助服务市场中，市场成员也应有足够灵活的多种参与方式，以便在满足系统运行基本要求的前提下，接纳尽可能多的资源，提升系统运行的经济性。市场交易既可以延续传统的实体直接参与的方式，由物理机组、储能装置、新能源场站作为交易单元注册和交易，也应考虑交易单元与实体单元的解耦，允许多个物理实体相互组合拆借，支持灵活多样的交易单元构成方式。

综上所述，辅助服务市场是电力市场体系中集中体现了电力商品特殊性的短期灵活性能力保障平台，其品种设置与系统运行的实际密切相关。能源开发利用新机制的建立过程中，需要根据发展需要不断丰富品种和调整激励，根据稀缺性和流动性的准则设置不同辅助服务品种的获取方式。在未来的市场的准入上，建议实现交易单元与实体单元的解耦，以更灵活的组合方式适应日益增多的需求变化。

编辑 陈仪方

审核 冯洁

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