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2023年11月，國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于建立煤電容量電價機(jī)制的通知》，明確為適應(yīng)煤電功能加快轉(zhuǎn)型需要，決定自2024年1月1日起，將煤電單一制電價調(diào)整為兩部制電價，補(bǔ)償實(shí)行全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即每年每千瓦330元，補(bǔ)償?shù)牧Χ葹楣潭ǔ杀镜?0%至50%。目前，各地相繼出臺煤電容量補(bǔ)償機(jī)制。

煤電容量電價機(jī)制出臺的一大冀望是通過穩(wěn)定煤電企業(yè)的收益預(yù)期，進(jìn)而助益系統(tǒng)可靠性。然而，若要電力系統(tǒng)在確?？煽窟\(yùn)行的同時，向著更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的大方向前進(jìn)，那么評估采購容量的流程就需要進(jìn)一步改進(jìn)。

我國個別地區(qū)在改進(jìn)容量補(bǔ)償機(jī)制方面獲得了可觀的進(jìn)展。2023年，廣東省發(fā)布的市場化需求響應(yīng)實(shí)施細(xì)則中，詳細(xì)規(guī)定了直控型可調(diào)節(jié)負(fù)荷競爭性配置交易（直控式需求響應(yīng)）應(yīng)如何進(jìn)行，為需求響應(yīng)資源參與容量市場作出了表率。同年，國家能源局西北監(jiān)管局發(fā)布的《西北電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)容量市場運(yùn)營規(guī)則（征求意見稿）》也提到，允許儲能及需求側(cè)資源參與容量市場。

需求側(cè)資源在我國已有長足發(fā)展。近年來，深圳、冀北和上海等地試點(diǎn)了具有一定規(guī)模的需求端資源聚合平臺（虛擬電廠），驗(yàn)證了技術(shù)上的可行性并探索了市場實(shí)踐。同時，國家政策也為需求側(cè)資源的加速發(fā)展提供了關(guān)鍵助力。國家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合發(fā)布的《電力需求側(cè)管理辦法（2023年版）》要求，到2025年，各省需求響應(yīng)能力達(dá)到最大用電負(fù)荷的3%～5%，并進(jìn)一步提出支持符合要求的需求響應(yīng)主體參與容量市場交易或納入容量補(bǔ)償范圍。2024年初，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰儲能和智能化調(diào)度能力建設(shè)的指導(dǎo)意見》提出，到2027年需求側(cè)響應(yīng)能力達(dá)到最大負(fù)荷的5%以上。

那么，為何要將需求響應(yīng)納入容量補(bǔ)償范圍？又該如何具體實(shí)施？本文通過深挖容量這一概念的核心邏輯，結(jié)合美國新英格蘭地區(qū)獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商ISO-NE公司的案例，闡釋需求側(cè)資源參與容量市場的方式，并由點(diǎn)及面，就我國容量補(bǔ)償機(jī)制的完善及優(yōu)化提供新思路。

一、理順容量概念的邏輯

何為系統(tǒng)容量？系統(tǒng)容量其實(shí)是一個在直覺上看似容易理解，但細(xì)想?yún)s難以捉摸的概念。首先，系統(tǒng)容量不完全等同于發(fā)電廠的標(biāo)定容量。以燃?xì)獍l(fā)電廠為例，2021年，美國得克薩斯州發(fā)生大規(guī)模停電事故，其中一個重要原因就是大規(guī)模天然氣機(jī)組的下線，低溫導(dǎo)致大約20吉瓦的天然氣發(fā)電機(jī)組無法發(fā)電，在電力系統(tǒng)最需要容量的時候反而無法提供容量。換言之，一個標(biāo)定容量為200兆瓦的天然氣機(jī)組并不能保證其在系統(tǒng)最需要的時段就能夠滿負(fù)荷地提供200兆瓦的電力。因此，可以將容量重新定義為：某一電力資源在系統(tǒng)需要時段能為系統(tǒng)保持供給與需求平衡所提供的貢獻(xiàn)值。

這個定義雖然較為精準(zhǔn)、全面，但也讓量化容量的工作變得較為復(fù)雜。在這個定義下，一項(xiàng)電力資源的系統(tǒng)容量已不由其自身決定，而是由電力系統(tǒng)內(nèi)的資源配置，包括每一時刻的天氣、負(fù)荷、甚至是突發(fā)的發(fā)電設(shè)備或是輸電線故障等種種情況共同決定。按照這個邏輯，衡量一項(xiàng)電力資源的系統(tǒng)容量貢獻(xiàn)值就需要對電力系統(tǒng)未來可能面臨的緊張時段有所預(yù)判，并且依此來判定該資源在緊張時段能為系統(tǒng)提供多少電力。

該定義挑戰(zhàn)了容量這個詞的固有概念。不僅傳統(tǒng)火電這樣的發(fā)電側(cè)資源可以提供系統(tǒng)容量，凡是在系統(tǒng)需要的時候能夠做出貢獻(xiàn)的資源，都可以提供一定的容量價值。例如，風(fēng)電、光伏等可再生資源，以及包括能效資源和需求響應(yīng)資源在內(nèi)的需求側(cè)資源，都可以在一定時間內(nèi)提供容量。不同之處在于發(fā)電側(cè)資源是靠發(fā)電來為電網(wǎng)作出貢獻(xiàn)，而需求側(cè)資源是靠調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線的形狀來為電網(wǎng)作貢獻(xiàn)。具體而言，需求側(cè)資源可以在系統(tǒng)高峰期削減或是推遲電力需求，甚至是在系統(tǒng)發(fā)電過剩時增加電力需求。

二、需求側(cè)資源提供系統(tǒng)容量的特點(diǎn)

本文中所提及的需求側(cè)資源主要是指用戶端資源的總和，主要包括需求響應(yīng)、分布式資源、能效以及分布式儲能。這一概念和虛擬電廠一詞有許多重疊之處。嚴(yán)格意義上說，虛擬電廠側(cè)重于強(qiáng)調(diào)聚合分散資源，是需求側(cè)資源的一個重要分支和組織方式。不過，不論聚合與否，需求側(cè)資源都可以提供絕大多數(shù)傳統(tǒng)電廠所能夠提供的服務(wù)，例如電量、調(diào)頻、應(yīng)急、以及容量服務(wù)。

需求側(cè)資源所能夠提供的系統(tǒng)容量，能像傳統(tǒng)發(fā)電廠一樣靠譜嗎？許多人的固有印象是，傳統(tǒng)發(fā)電廠都是可調(diào)度的資源，電網(wǎng)調(diào)度一聲令下就可以快速反應(yīng)；而需求側(cè)資源則需要許多用戶積極配合，而且電力需求的彈性也有限。怎么能確保在系統(tǒng)需要的時候，需求側(cè)資源能夠及時頂上呢？事實(shí)上，能夠觀測到的結(jié)果和這一固有印象恰恰相反——位于美國東北部的ISO-NE電力市場已采用需求側(cè)資源作為容量資源，該區(qū)域市場在2023年統(tǒng)計了近五年需求側(cè)資源的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)對容量資源有需求的時段內(nèi)，需求側(cè)資源的停運(yùn)率只有4.0%，低于發(fā)電側(cè)資源的6.4%。

除了運(yùn)行可靠外，與傳統(tǒng)資源相比，需求側(cè)資源還有許多獨(dú)特之處。第一，在“雙碳”背景下，電力系統(tǒng)加速減碳勢在必行，而需求側(cè)資源在提供系統(tǒng)容量時不會產(chǎn)生新的碳排放。需求側(cè)資源主要是通過重塑電力需求曲線來緩解電網(wǎng)的壓力，甚至能效類需求側(cè)資源還可以達(dá)到長期減碳的效果。第二，需求側(cè)資源在提供各項(xiàng)服務(wù)時不會給電力輸配系統(tǒng)造成更多壓力，而發(fā)電側(cè)資源系統(tǒng)貢獻(xiàn)的一個局限，在于電必須要通過輸配電系統(tǒng)才能夠被運(yùn)送至負(fù)荷中心。一旦關(guān)鍵輸配管線出現(xiàn)阻塞，即使發(fā)電資源仍有出力空間，也無法將所需電力送達(dá)，而需求側(cè)資源的容量貢獻(xiàn)主要是通過直接削減電力需求達(dá)成，并不受電網(wǎng)阻塞的影響。第三，比起專門為迎峰而建設(shè)的發(fā)電資源，需求側(cè)資源往往更加經(jīng)濟(jì)，相比利用率較高的基荷負(fù)荷，迎峰發(fā)電資源通常發(fā)電小時數(shù)較少，導(dǎo)致大部分成本回收無法通過出售電力來完成，也正因如此才要靠容量價格回收成本，最終導(dǎo)致迎峰發(fā)電資源的容量成本格外高，而需求側(cè)資源提供的容量就可以避免或是減少這些迎峰發(fā)電資源的建設(shè)，大幅降低容量成本，從而降低電力系統(tǒng)的總成本和電力用戶需要支付的電費(fèi)。

三、主動需求側(cè)資源參與容量市場的機(jī)制

美國新英格蘭地區(qū)獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商ISO-NE公司，是主管區(qū)域電力市場及區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度的組織，負(fù)責(zé)美國東北部六州的區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)度及市場運(yùn)營。該區(qū)域電網(wǎng)中的容量采購主要依靠容量市場完成。廣義上說，容量市場的運(yùn)行可以分為兩步：第一，ISO-NE根據(jù)區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷情況、已有容量、種種可能存在的隨機(jī)故障風(fēng)險等因素，通過建模仿真計算出要達(dá)到目標(biāo)系統(tǒng)可靠度（通常會設(shè)置為十年中僅有一天有停電事故）各區(qū)域內(nèi)所需要的系統(tǒng)容量總量。第二，ISO-NE會在容量市場中面向所有可提供系統(tǒng)容量的資源提前三年公開采購容量，直到達(dá)成目標(biāo)容量總量。提前三年采購容量主要是考慮到項(xiàng)目投建周期的長度，項(xiàng)目從容量市場中獲得的資金可以成為融資的一部分。

需求側(cè)資源，以能否被調(diào)度為劃分依據(jù)，大致可以分為被動和主動兩種。被動需求側(cè)資源主要包括能效（例如提高建筑的隔熱性能）、分布式資源等可以永久性地減少負(fù)荷的資源；主動需求側(cè)資源則是指根據(jù)市場價格和調(diào)度信號在短期內(nèi)重塑用電曲線的資源，主要包括負(fù)荷削減、自備發(fā)電機(jī)、自備儲能等。本文詳細(xì)介紹主動需求側(cè)資源提供系統(tǒng)容量的機(jī)制。

主動需求側(cè)資源通過四步參與容量市場：

1.遞交相關(guān)資料

主要目的是讓ISO-NE搜集容量市場運(yùn)行的必要信息，并且通過審查初步篩選出合格的項(xiàng)目。其中，一些比較重要的信息包括：關(guān)鍵路徑進(jìn)度計劃（Critical Path Schedule），即項(xiàng)目關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的預(yù)計完成日期，例如許可證審批，項(xiàng)目融資，重大工地建設(shè)，主要設(shè)備交付及測試、調(diào)試、商業(yè)運(yùn)營起始及停止提供容量服務(wù)的日期，以及相關(guān)項(xiàng)目融資的計劃；測量及驗(yàn)證計劃，包括容量削減的預(yù)估值、負(fù)荷基線以及具體的負(fù)荷削減將如何測量。ISO-NE提供了一些官方測量及驗(yàn)證計劃準(zhǔn)則，供申請人選擇。ISO-NE會根據(jù)已報信息做初步分析，以確保該資源在當(dāng)前的電力系統(tǒng)內(nèi)可以提供期許的容量貢獻(xiàn)。經(jīng)審批合格的企業(yè)將獲得參與容量市場的資格。

如何測量一個需求側(cè)資源的實(shí)際負(fù)荷削減？

需求側(cè)資源參與任何市場都繞不開對該資源負(fù)荷削減的實(shí)際測算，而測算工作的第一步就是測算該資源負(fù)荷的基線，亦即在沒有下達(dá)調(diào)度負(fù)荷削減指令的情況下原本的負(fù)荷曲線。

在ISO-NE中，負(fù)荷基線的測算大致分為兩步：

第一步，計算平均負(fù)荷基線，即計算出每一時刻中，與當(dāng)前測算日負(fù)荷特征相似的最近十天的負(fù)荷的平均值。例如，假設(shè)當(dāng)前基線測算日是工作日，就要找出距當(dāng)前最近的十個工作日，再疊合這十條負(fù)荷曲線，取平均值，以計算每一時段負(fù)荷的平均值。周末、節(jié)假日基線測算的思路也大致相同。

第二步，根據(jù)當(dāng)天的實(shí)際情況，來調(diào)整平均負(fù)荷基線的起始點(diǎn)。首先，調(diào)度指令下達(dá)前15分鐘這一時段會被設(shè)置為負(fù)荷參考時段。再以負(fù)荷參考時段為基準(zhǔn)點(diǎn)，調(diào)整第一步得出平均負(fù)荷基線。具體而言，是先計算出在符合參考時段中當(dāng)天負(fù)荷與負(fù)荷基線的差值，再根據(jù)這個差值上下平移第一步中得出的平均負(fù)荷基線，在當(dāng)天負(fù)荷曲線的基礎(chǔ)上接入平均負(fù)荷基線。這一設(shè)計主要是為了平衡當(dāng)天負(fù)荷的獨(dú)特性和歷史負(fù)荷的普遍性?？紤]到特殊因素（例如天氣）都會影響當(dāng)天該負(fù)荷的資源曲線。

一旦當(dāng)天的調(diào)整負(fù)荷基線計算完成，負(fù)荷削減的計算也就很簡單了：從調(diào)度指令下達(dá)的那一刻起，計算每一時段中實(shí)際負(fù)荷和調(diào)整后基線之差，就可以得出這次調(diào)度中需求資源的實(shí)際削減量。

2.容量市場參與

ISO-NE首先需要通過系統(tǒng)充足性規(guī)劃來確定目標(biāo)所需的季度容量總量。為了能夠模擬系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時的容量需求，ISO-NE采用了更加復(fù)雜的GE MARS（General Electric Multi-Area Reliability Simulation Model）電力系統(tǒng)仿真模型，該模型囊括了當(dāng)前系統(tǒng)已有的電力資源以及負(fù)荷，同時考慮了許多隨機(jī)事件（例如機(jī)組故障），以此模擬全年每個小時電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以及保證一定電力可靠性水平所需的容量總量。

ISO-NE在明確了三年后需要的容量之后將舉辦容量拍賣，有資格參與容量市場的電力資源會進(jìn)行多輪競價，直到采購容量達(dá)到所需容量總量區(qū)間之內(nèi)。所有報價在最終出清價以下的資源都會從容量市場中得到補(bǔ)償，并需要承擔(dān)三年后標(biāo)的容量季度的容量供應(yīng)義務(wù)（capacity supply obligation）。參與容量市場的資源不僅包括傳統(tǒng)火電資源，也包括能效資源、儲能、抽水蓄能、集中式和分布式光伏及風(fēng)電、外來電以及需求響應(yīng)資源。在2024年容量市場的出清結(jié)果中，ISO-NE出清后新增的容量（排除掉外來電）約為1400兆瓦，而需求側(cè)資源的容量就占到了1085兆瓦。其中，上述幾類非常規(guī)火電資源的總和占到了系統(tǒng)容量總量的18%，并且在近幾年呈上升趨勢，其中，僅能效和需求響應(yīng)資源就占到了8%左右。即使有越來越多的非常規(guī)火電資源成為容量提供者，美國的許多容量市場還是有一些準(zhǔn)入規(guī)則上的障礙，導(dǎo)致需求側(cè)資源無法公平地與火電競爭。

3.測試

若在容量季度來臨時主動需求側(cè)資源有容量供應(yīng)義務(wù)，那么該資源需要進(jìn)行測試，以確保其申報的容量可以達(dá)標(biāo)。之所以會區(qū)分季節(jié)，是因?yàn)槎旌拖奶靸杉居脩舻呢?fù)荷特性有所不同，因此可以削減的容量彈性和數(shù)值也有一定差異。測試流程大致分為以下三步：

（1）需求側(cè)資源向ISO-NE申請測試；

（2）ISO-NE在五個工作日內(nèi)，在未提前通知的情況下，向需求資源發(fā)布調(diào)度指令；

（3）需求資源在接到調(diào)度指令后開始削減負(fù)荷。待削減爬坡完成后，負(fù)荷要保持至少一個小時的持續(xù)負(fù)荷削減，該小時的負(fù)荷削減會成為測試評價的主要依據(jù)，測試結(jié)果會直接影響該資源在容量市場中可以投標(biāo)的最大容量值。

測試結(jié)束后，需求側(cè)資源運(yùn)營商未來一季度可以在容量市場中投標(biāo)的總?cè)萘浚╭ualified capacity），也會根據(jù)其擁有的所有需求側(cè)資源的測試結(jié)果進(jìn)行上調(diào)或下調(diào)。值得注意的是，該測試和調(diào)整投標(biāo)容量的流程面向所有可調(diào)度的容量資源。

4.容量交付

凡是獲得容量補(bǔ)償?shù)男枨箜憫?yīng)資源都需要承擔(dān)容量供應(yīng)義務(wù)，在三年后的容量目標(biāo)季度中有義務(wù)參與電能量日前市場和實(shí)時電能量市場，并隨時準(zhǔn)備調(diào)度，以此為系統(tǒng)提供容量市場出清時所承諾的容量。在容量市場之外，需求響應(yīng)資源還可以在日前市場和實(shí)時電能量市場中獲得補(bǔ)償。除此之外，ISO-NE還采用了“績效問責(zé)制”（pay for performance）的市場設(shè)計。所謂的績效付費(fèi)，是一種在系統(tǒng)緊張（例如備用容量告急）的情況下通過額外注入補(bǔ)償資金以鼓勵所有可用資源全力提供容量的設(shè)計。但若是該資源有容量供應(yīng)義務(wù)，那么唯有超出容量供應(yīng)義務(wù)的部分會獲得補(bǔ)償，而未達(dá)到容量供應(yīng)義務(wù)的容量缺口，則會受到懲罰，將懲罰金額轉(zhuǎn)讓給在系統(tǒng)緊張時提供容量的電力資源。

四、對我國設(shè)計容量補(bǔ)償機(jī)制的啟發(fā)

ISO-NE的例子絕非完美，為更好適應(yīng)新能源系統(tǒng)的特性，現(xiàn)行規(guī)則還有很多待完善之處，比如目前有關(guān)于完善不同資源的容量貢獻(xiàn)的討論。但I(xiàn)SO-NE的例子仍為我國完善容量補(bǔ)償機(jī)制提供了一些思路：

一是重新審視“煤電容量論”。實(shí)際上，并非只有煤電才可以提供系統(tǒng)所需容量。凡是能夠在系統(tǒng)緊張時出力的資源，都可以為系統(tǒng)提供容量。除火電外，儲能、能效、光伏及風(fēng)能以及需求響應(yīng)都可以為系統(tǒng)提供必要的容量，并且這些資源往往可以用更清潔、經(jīng)濟(jì)的手段來達(dá)成同等的容量需求。

二是量化容量目標(biāo)并有針對性地采購容量。容量采購需要建立在資源充裕度分析的基礎(chǔ)上，并且容量采購的過程需要盡快通過競爭市場完成。沒有任何一個電力系統(tǒng)可以達(dá)到100%可靠，因此要測算可接受的電力可靠度的系統(tǒng)所需容量。容量采買或退役都必須服務(wù)于所需容量區(qū)間，防止出現(xiàn)過度激勵和激勵不足。避免“一刀切”式的全面成本回收，尤其是針對不經(jīng)濟(jì)和高排放的煤電機(jī)組。

三是建立一套通用的容量貢獻(xiàn)評價與采買標(biāo)準(zhǔn)。雖然本文主要是以需求響應(yīng)為例，但上述參與容量市場的流程通用于所有其他資源。需求響應(yīng)有一些資源特性較為獨(dú)特，但評價其容量貢獻(xiàn)的整體框架是統(tǒng)一而清晰的。容量補(bǔ)償機(jī)制應(yīng)采取公平的績效問責(zé)制，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)量化每一項(xiàng)電力資源的容量貢獻(xiàn)，對在系統(tǒng)緊張時無法提供電力的資源予以相應(yīng)懲罰，同時要避免在設(shè)計市場規(guī)則時摻雜對某一類資源先入為主的歧視和偏見。