储能参加电力市场机制：现状与展望
0 导言
为了应对气候变化，国际许多国家提出了碳中和的计划，我国也宣告了“2030年碳达峰，2060年碳中和”的方针。作为碳排放大户，电力行业需求构建以新动力为主体的新式电力体系，大力打开风电、光伏等可再生动力以加速脱碳进程。
储能可很好地处理可再生动力引进的应战［1-5］，因而在新式电力体系中具有重要位置。一方面，可处理风景出力顶峰与负荷顶峰错配的难题，经过削峰填谷，添加谷负荷以促进可再生动力的消纳，削减峰负荷以推迟容量出资需求。另一方面，可处理风景出力随机性和动摇性带来的频率安稳难题，特别是电化学等呼应速度较快的新式储能，能供应调频服务进步电网可靠性。
跟着电力商场化变革在首要发达国家的推进，未来储能的打开与运营，将首要在商场化的大布景下完结。在电力商场中，储能的充放电安排将改动商场出清成果与体系运转计划，对商场的竞赛、价格信号的发生、商场成员的收益等都将发生重要的影响。
可是，原先面向发电机组和用电负荷规划的商场机制并不能很好地习惯储能参加。不同于其他资源，储能在功效功用、本钱特性、物理束缚、设备规划等方面具有特别性。在功效功用上，储能能够供应削峰填谷、容量资源、调频备用等现已商场化的服务，也能够发挥推迟输电出资、增进网络安稳等尚被操控的服务，这使储能的商场定位含糊化；在物理束缚上，储能具有一起的能量有限性，因而放电才能除受功率上限束缚外，还遭到荷电状况束缚，这使储能在出清模型中的建模具有特别性，容量价值核算也较杂乱；在本钱特性上，储能的放电本钱并无固定值，而是取决于充电时段的价格和其他时段无法放电的机会本钱，杂乱的本钱核算将对商场成员的决议计划和安排者的监管提出应战；在设备规划上，配电网侧的散布式储能单机规划远小于传统火电机组，这使得储能无法到达商场要求的最小规划。
因而，为推进储能参加商场，商场安排者需求清晰现有商场机制的习惯性与缺少，研讨适宜储能的参加方法，清晰需求调整的机制要素，并挑选适宜的技能道路，使商场能更好地装备储能资源。现在，学界为应对储能参加商场带来的应战，在价值剖析、结构体系、买卖机制等方面现已做出了许多研讨。在不同的商场方法下，美国、英国、澳大利亚的业界也都做出了相关探究。其间，美国在其联邦动力监管委员会（Federal Energy Regulatory Commission， FERC） 841法案［6］辅导下推进的商场变革，特别具有参阅含义和研讨价值。
本文对现有的相关研讨作业与实践进行了调研与总述，旨在对储能参加电力商场的买卖机制进行体系化整理，评论未来机制规划的途径挑选与打开方向。
1 国内外储能参加商场的研讨总述
现有关于储能参加商场买卖的研讨作业，大体遵从如下头绪：部分文献依据储能的物理特性，企图清晰储能可为电力体系带来哪些价值；为了能让储能更好地发挥价值，部分文献评论了面向储能的商场结构体系；买卖规划巨大的批发商场是电力商场的重要一环，但现行规矩不能很好地习惯储能的物理特性，为此部分文献研讨了其买卖模型的变革；因为散布式储能的鼓起，部分文献研讨了配电网侧商场机制，运用小规划储能为体系供应更多灵敏性资源。本章将结合以上研讨头绪打开论说。
1.1 物理特性与价值剖析
不同类型的储能在呼应速度、能量密度、功率、寿数、经济本钱、潜在运用上有所差异，概括如表1。储能依托其物理特性，在电力体系中具有许多潜在价值，可在商场上供应相应的标的。
因为储能能够存储能量，因而能够削减体系峰谷差，节省峰荷机组的燃料费用和启停费用。文献［7］运用商场出清模型，研讨了储能对尖峰负荷和价格的削减作用。文献［8-9］别离重视储能对启停本钱的节省、对消纳可再生动力的奉献，文献［10］则概括考虑了总运转费用的削减。针对不同类型储能充放电功率和功率的差异，文献［11］研讨了其构成的效益差异。
因为储能也具有放电才能，因而可起容量支撑的作用，部分代替对发电机组的出资。文献［12］研讨了储能关于发电容量的代替作用，考虑了储能浸透率和可再生动力浸透率的影响。文献［13］则以美国数据为例，发现需求28 GW的储能来供应峰荷容量。
因为电化学储能具有快速呼应特性，可被用于供应调频、备用、调压等多种辅佐服务。文献［2］重视储能在商场中供应调频服务的潜力，文献［14］则考虑了多种呼应速度的备用，而文献［15］研讨了储能对坚持网络电压安稳的作用。
储能实践上能够经过活跃呼应而增强电网安全性［16］和进步电能质量［17］，经过充放电削减线路尖峰潮流而推迟输电出资［18］，这实践上能起到输电财物的作用，文献［19］进一步量化考虑了这种作用。
值得注意的是，储能供应的同一项服务，关于不同主体有不同的体现方法［20］，如图1所概括。如削峰填谷，对电网而言体现为缓解调峰压力［21］，对新动力而言体现为存储超发电量［22］，对用户而言体现为错峰用电［23］。因为本文的落脚点在于商场机制，从商场的视点来看，以上3个价值均能够经过能量商场分时的价格信号加以体现，由商场收购并一致供应。当然，这些服务也可由发电侧、用电侧主体与储能签定运用协议而自行购买。具体挑选哪种方法，是储能商场规划中待评论的问题。
1.2 商场结构体系的规划
现在学界关于面向储能的商场结构规划存在必定不合：角色定位上，储能应当作为商场主体仍是被操控主体？假如作为商场主体，那么体系规划上，储能是依托现有商场仍是新建独自商场进行资源装备？
部分研讨站在独立体系运营商（independent system operator，ISO）的视点对储能打开直接出资和操控，研讨出资和调度计划。文献［24］经过求解“出资-运营”双层优化模型，得到ISO储能出资的最优容量和运转的最优战略。文献［25］进一步考虑输电、储能的联合优化，将储能视作和输电线路相同性质的财物，由ISO一致运营。文献［26］将储能出资权下放给商场主体，但运营权仍旧把握在ISO手中，储能只能被动地获取部分收益。
更多的文献则站在储能的视点，研讨其作为商场主体的出资和买卖战略。文献［27-28］研讨了储能主体怎么运用有限的能量在商场中获取最大的收益，文献［14，29］则研讨了储能在能量、备用、调频商场上的联合招标战略，文献［30］考虑了容量商场买卖。文献［31-32］进一步考虑了多个储能间战略的交互，用均衡模型求解博弈成果。文献［33-34］一起考虑储能的出资和买卖，以扣减出资本钱后储能的赢利最大化为方针。
以上储能商场战略的研讨一般以现有的商场体系为布景，可是，也有部分学者以为能够独自规划以储能运用权为标的的商场。文献［35］规划了一种容量合约机制，售电商依据本身的预期收益、危险偏好向散布式储能宣布租借合约邀约。文献［36］选用相似的结构并规划了更为合理的租金。文献［37-38］规划了储能运用权的拍卖机制，储能具有者、聚合商别离就出借、借入储能运用权进行报价，商场进行出清确认中标者和价格。文献［39］将储能的运用权类比为稳妥，投保方为可再生动力发电商，承保方为储能具有者，当可再生动力出力动摇时，可运用储能电量来平抑不平衡电量。
1.3 批发商场的买卖模型批改
虽然存在关于储能角色定位和体系规划的争辩，现有的批发商场无疑是储能资源装备的重要一环，许多研讨对商场的买卖模型提出批改主张，使之习惯储能的物理特性。
在能量商场模型中，针对储能能量有限性，文献［40］在出清模型中参加储能的荷电状况束缚，确保成果可行性，而文献［41］则答应储能申报可变的最大充放电速率。为了反映储能放电的机会本钱，文献［42］提出可由ISO依据猜测的能量价格核定机会本钱，文献［43］则答应储能就时段末的荷电状况提交报价曲线，反映存储能量的价值。
在容量商场上衡量储能的容量价值时，首要难点在于考虑能量有限性的影响。文献［44］是美国ISO宾夕法尼亚-新泽西-马里兰互联（Pennsylvania-New Jersy-Maryland Interconnection，PJM）对储能容量价值进行的考虑，除了储能本身的最大放电功率、最大能量容量，储能实践的容量价值还和净负荷曲线形状、储能浸透率有着严密的联络。研讨进一步指出，储能的容量价值还和储能充放电功率、体系电源结构有关。文献［45］以为能够选用一种简略的方法，即依据储能历史上在体系峰荷期的容量支撑体现核定容量价值。
针对储能参加辅佐服务商场，文献［46］提出了能量和辅佐服务的联合出清模型，考虑储能供应2种标的时的耦合束缚，并核算了机会本钱。文献［47］考虑储能快速在充放电间切换的才能，为其规划了更大的运转可行域。文献［48］规划了快速频率呼应产品，该产品比一次调频呼应速度更快，能有用应对体系的低惯量问题，而储能是该产品重要的供应者。
在价格机制上，现有的边沿电价机制无法给予储能与奉献相匹配的付出［7］。鼓励不相容或许导致潜在的战略性行为，文献［49-50］发现具有商场力、与发电或负荷联合招标的储能或许会战略性报价，这将导致社会福利的削减。为此，文献［51-52］为储能规划了新的电价机制，给予储能更合理的付出。
1.4 配电网侧商场的机制探究
虽然批发商场是装备资源的首要手法，但跟着资源的散布化［53-54］，小规划储能的买卖相同重要，各类文献对配电网侧商场的机制规划打开了探究。
部分文献构想了“批发商场-聚合商-储能”的3层架构，以聚合商为前言协助储能参加商场，并规划了多种商业方法。文献［55］考虑了聚合商供应报价、储能决议计划运转计划的方法，规划了适宜的价格体系，能够在屡次重复博弈之下，确保各方相互协作发生更高效益。文献［56-57］中，售电商直接调用储能资源，以应对风景出力的不确认性，并在事前或往后给予储能付出。
也有部分文献研讨了配电网内部的直接买卖机制，选用了可买卖动力、散布式出清、配电网侧节点电价、协作博弈等机制。文献［58-59］在可买卖动力的结构下，规划机制协助配电网侧储能直接买卖互动，构成了去中心化的扁平买卖体系，文献［60］则选用了散布式的迭代出清方法和自习惯式的定价方法用于买卖，文献［51］则规划了配电网侧节点电价机制，反映储能对缓解堵塞的作用。文献［61-62］规划了微电网内储能同享的协作博弈体系，协助各商场主体节省储能出资本钱，削减尖峰负荷费用。
2 美国储能参加商场的实践
在曩昔储能规划有限时，美国各ISO暂时以一致运营、会集决议计划的方法对储能资源进行调度。ISO与储能一切者签定租借服务合同，付出必定的费用获取储能的运营权，合同方法包含储能设备运用协议、容量服务协议、混合能量购买协议等［63］。
近年来，跟着储能主体数量的添加和总容量的扩展，美国开端测验赋予储能商场主体的位置，并在现有的现货商场结构内装备储能资源。在2007年的890号法案［64］和2013年的784号法案［65］之后，FERC开端逐渐赋予储能商场主体的位置。而在2018年闻名的841法案［6］后，商场变革大大加速，准入主体规划大大添加。
在美国商场中，买卖-调度一体化的ISO依据商场主体的报价在日前、实时履行全电量出清，确认商场价格和调度计划。因而，美国的商场出清模型构建首要由ISO完结，各ISO出台了一系列方针，包含对能量商场、容量商场、辅佐服务商场、输电财物规矩的批改，引进储能聚合商等。
2.1 美国FERC 841法案
跟着储能主体的增多，美国开端测验赋予储能商场主体的位置，经过商场竞赛的方法装备储能资源。2018年2月，FERC公布841号法案［6］，要求各ISO在现有的商场结构之内批改规矩，为储能参加商场供应便当。
法案首要对储能做出清晰界说，即具有从电网吸收能量和随后向电网反送能量才能的设备，在此简称为“吸收-反送”才能。法案要求商场规矩具有中立性，即不同技能类型、地理位置的储能参加商场的规矩相等。
法案还对储能的商场参加提出了若干要求，具体可归为2类。
第1类是要求公正赋予储能和其他主体相同的商场位置。首要，储能可参加能量、容量、辅佐服务等全体系的商场。这实践上有助于储能在各个商场中完结本身的价值完结与本钱收回。以PJM为例，2019年其能量、容量、辅佐服务费用别离为133.3、55.1、3.5亿美元，均到达了可观的规划［66］。然后，答应储能在商场上申报招标购电或售电，且其充放电能依照节点电价结算。这实践上让储能反映本身本钱，且让商场自主发现储能的调峰价值。2019年PJM均匀的峰谷电价价差约为16美元/（MW·h）（合0.105元/（kW·h））［66］，而光伏浸透率较高的美国加州独立体系运营商（California Independent System Operator，CAISO）均匀峰谷价差则到达约45美元/（MW·h）（合0.300元/（kW·h））［67］，在某些供需严重日期，峰谷价差可到达1元/（kW·h）以上。商场可依据不同体系不同日期的调峰压力，给出不同的调峰奖赏。
第2类是要求商场考虑储能特别的物理特性。首要，储能的准入门槛将从1 MW下降到100 kW。这将在很大程度上添加商场主体数量，增强商场的竞赛性，完结更大规划内更优的资源装备。依据美国动力部的储能数据库，这使得具有准入资历的电化学储能设备数量从124个上升到289个，占数据库录入项目的份额从25%上升到55%［68］。其次，清晰储能的荷电状况束缚，确保储能不一起充放电，考虑储能的能量有限性核定其容量价值等。这些方针充沛考虑了储能的物理特性，以容量有限性为例，依据CAISO的数据，商场中大大都电池储能的继续放电时刻在1~4 h之间，仅有不到5%具有超越4 h的放电才能［67］，这与传统化石燃料机组有显着的差异。
FERC各法案的思维是辅导性的，在具体履行时为各ISO预留了适当的灵敏性，答应其结合本身商场特征选用不同的技能道路。
2.2 现货能量商场机制
在变革之前，能量商场出清模型较少考虑储能的物理特性，如荷电状况束缚、与电网之间的双向能量流等，而作为现货商场体系的中心，能量商场能直接发生短期调度成果和价格信号，因而大部分ISO都十分重视其出清模型的批改，以协助储能更好地发挥削峰填谷作用。
在FERC 841法案下，各ISO在挑选技能道路方面有必定的自主权，本节以储能规划最大的CAISO、PJM的商场机制为例进行剖析，见表2。
1）CAISO的商场模型
到2020年，CAISO的储能总容量到达7 260 MW，其间非抽水蓄能总容量到达1 120 MW，2项数据均位居美国一切ISO之首［68］。因其较大的储能容量，CAISO在FERC公布法案之前就现已推进了能量商场模型的批改［69］。
在变革后的商场方法中，储能能够提交价格招标、单日的初始荷电状况和期望到达的结尾荷电状况，由ISO求解多时段耦合的经济调度模型，得到各时段的节点电价和储能的充放电计划。这种方法之下，储能的荷电状况束缚由ISO在出清模型中一致考虑，确保了出清成果关于储能的可行性［70］。除掉独自提交充电招标价和放电招标价，CAISO也在考虑答应储能提交循环一次充放电的价差招标，这为储能的商场参加供应了更多灵敏性［71］。
除掉这种为储能规划的特别商场方法外，储能也可挑选提交自调度计划参加商场，这种方法下储能可自行办理荷电状况，但需求作为商场价格的接受者［70］。
在2020年最新推进的商场变革中，CAISO还重视到储能潜在的商场力问题。实践上，因为储能放电的本钱取决于充电时的价格和在其他时段无法放电的机会本钱，ISO很难像其他机组相同把握储能的本钱区间，这为储能躲避商场监管、虚报高价供应了便当［72］。为此，CAISO计划开发模块评价储能的放电本钱。模块将别离核算能量本钱、机会本钱、设备老化本钱等，加总后得到总本钱。若ISO确认储能有动用商场力的或许，将用核算出的本钱代替招标价进行出清。
2）PJM的商场模型
到2020年，PJM的储能总容量到达6 220 MW，非抽水蓄能总容量到达780 MW，紧随CAISO之后位居美国各ISO第2位［68］。PJM活跃呼应FERC的召唤，推进多项商场变革［73］。
在变革后的商场方法中，储能需求提交价格招标和本身所在的作业状况［74］。与其他主体相同，价格招标以量-价对阶梯曲线的方法呈现。作业状况是储能提交的特别物理参数，包含充电、放电、接连、不可用4种，其间接连状况表明储能既可充电也可放电。在PJM方法之下，储能将自己担任荷电状况的办理，以确保充放电计划的可行性。若商场出清成果不可行，储能可在实时运转前65 min批改招标，以在实时商场上买卖不平衡电量［75］。
储能也有别的2种参加商场的选项：①和CAISO相似，储能也可挑选提交自调度计划参加商场；②储能能够挑选将运营操控权彻底移送，由PJM一致调度规划。这种方法原先是为单体规划较大的抽水蓄能规划，PJM搜集储能的物理参数，并经过交互调用抽水蓄能优化模块（pumped hydro storage optimizer）和商场出清模型，得到社会福利最大的出清成果和储能充放电计划［76］。这种方法之下，储能无法经过招标反映本身运营本钱。
2.3 辅佐服务商场的出清机制
美国的辅佐服务产品很多，包含调频、旋转备用、非旋转备用等。在变革之前，储能无法供应某些辅佐服务［77］，并且商场规矩也未能充沛考虑快速呼应型储能的灵敏性。为了协助储能更好地供应辅佐服务，各ISO推进了一系列商场变革。
首要，各ISO开端逐渐铺开束缚，答应各类型的储能供应各类型的辅佐服务，树立公正的商场环境［77］。考虑到储能的快速呼应特性，PJM答应没有基础能量出力的储能也供应调频等辅佐服务［78］。作为比照，发电机组供应调频服务时，需求一起中标必定的能量以取得上下调出力的空间。
早在2011年FERC公布的755号指令［79］，客观上也进步了储能在辅佐服务商场的竞赛力。该指令要求各ISO区别不同呼应速度的资源，给予高呼应速度资源更多的奖赏。PJM为此将调频信号区别为传统调频信号Reg A和动态调频信号Reg D，并一起给予容量付出和体现付出［80］。现在，在PJM商场中，储能以不到4%的容量供应了10.4%的日前旋转备用和23.7%的调频。在调频体现得分上，77.3%的电池储能取到了91分以上的体现得分，而仅有3.0%的天然气发电机组和33.9%的水电机组具有相应功用［66］。
2.4 储能容量价值的测算剖析
与发电机组不同，作为容量有限型资源，储能可供应的容量支撑并不仅仅取决于其最大放电速率和逼迫停机率，还和最大能量容量等多种要素有关，而原先的容量商场难以较好地考虑这一特性。各ISO也在探究储能参加容量商场的方法，期望给予储能恰当的付出反映其容量价值，然后鼓励后续容量出资。
在变革初始阶段，各ISO选用了较为简略的规矩，要求储能满意必定的接连放电时刻，对不能满意的放电功率进行折价。例如，CAISO要求储能放电才能继续4 h以上［81］。能量容量为4 MW·h、功率容量为1 MW的储能能接连放电4 h，因而其容量价值为1 MW，容量系数为100%；而能量容量为2 MW·h、功率容量为1 MW的储能只能接连放电2 h，因而其容量价值只能取0.5 MW，容量系数为50%。其他ISO也选用了相似做法，但在接连放电时刻要求上有所差异，例如PJM为10 h，美国西南电力商场（Southwest power pool，SPP）为4 h，美国新英格兰独立体系运营商（Independent System Operator of New England，ISO-NE）为2 h等［81-82］。
也有部分商场选用了更为灵敏的折价方法。例如，美国纽约独立体系运营商（New York Independent System Operator，NYISO）依据最长继续放电时刻核算分段容量系数。放电功率低于1 000 MW时，能量容量和放电功率份额（简称为能量功率比）为2、4、6、8的储能，容量系数别离核定为45%、90%、100%、100%；放电功率高于1 000 MW时，能量功率比为2、4、6、8的储能，容量系数别离核定为37.5%、75%、90%和100%［83］。
部分ISO也在考虑运用商场仿真的手法精密考虑容量价值。PJM在批改容量商场规矩的评论中，考虑运用有用带负荷才能（effective load carrying capability，ELCC）来衡量储能的容量价值［84］，即在体系可靠性方针不变的状况下，添加1 MW储能带来的尖峰负荷增量。考虑到这1 MW的储能能够取不同的能量容量，实践上ELCC是能量功率比的函数。经过树立商场仿真模型，并输入负荷曲线形状和散布、电源结构、储能装备等参数，能够求解得到成果。这种方法现已被运用于风电、光伏的容量价值确认［85］，但没有运用于储能。
2.5 储能作为输电财物的探究
现在，商场一般不答应储能一起从商场途径和监管途径获取收益，因为双轨制或许引发监管费率确认、储能运营权归属的争议，FERC也否定了多个储能作为输电财物的请求［86］。可是，储能实践上能够在紧迫状况下活跃呼应而增强电网安全性，并经过充放电削减线路尖峰潮流而推迟输电出资，实践上能起到输电财物的作用［16］。
FERC在2017年公布PL 17-2-000号纪要［87］，考虑储能作为输电财物获取收益的或许性。纪要提出了储能作为输电财物的4项条件要求：①储能应当具有相对输电线路的本钱优势；②应当避免储能为其供应的同种服务从商场、监管途径一起取得付出；③储能不能影响其他主体的招标空间；④ISO应当坚持本身的独立性。在具体履行中，对作为输电项目的储能采纳一事一议的批阅准则。
CAISO、PJM、美国中部独立体系运营商（Midcontinent Independent System Operator，MISO）等各ISO已在考虑储能作为输电财物的或许性。CAISO现已在2017—2018年的输电扩展计划中，将储能作为输电财物的一个备选项评价，并且推进了2个储能项目的建造［88］。PJM树立了研讨专项，向商场参加方咨询定见［89］。MISO将储能作为单一输电财物的提案现已得到了FERC同意经过［90］。
实践上，储能作为输电财物有2种方法：一种是储能作为单一输电财物，不再供应商场服务；另一种是储能作为混合财物，一起供应输电服务和商场服务。现在各ISO推进的实践项目大多选用第1种方法，而第2种方法的本钱收回机制仍在评论之中。
2.6 散布式储能经过聚合商参加商场的方法
依据FERC 841法案要求，储能参加商场的规划准入门槛应下降到100 kW，这现已引发了部分ISO对模型核算算力的忧虑［91］。可是，配电网侧的散布式储能规划还无法到达100 kW，无法直接参加输电网的批发侧商场。
为了处理散布式资源参加商场的难题，FERC在2020年发布了2222号指令［92］，要求各ISO批改商场模型，协助散布式资源聚合商参加商场。散布式资源聚合商或许在多个节点与主网发生双向功率流，变革后的模型将考虑这一特别的物理特性。一起，聚合商能够一起参加能量、辅佐服务和容量等多种商场，经过招标反映商场参加志愿，并依照节点电价结算买卖能量。MISO等ISO现已批改商场规矩，协助聚合商参加商场［93］。
散布式储能交互的首要对象是聚合商。不同聚合商推出的商业方法有较大差异，包含固定费用租借合约、依据体现往后分配赢利等方法。MISO区域内，部分聚合商选用的是租借合约方法，每隔一段时刻给予散布式资源固定的付出［94］。
3 英国和澳大利亚储能参加商场实践
除掉美国之外，英国和澳大利亚也推进方针变革，使商场更好地装备储能资源。
这两国与美国的商场方法有所差异。英国商场没有全电量出清环节，首要由商场主体自主申报发用电计划，然后商场安排者为确保发用电平衡和消除堵塞，安排平衡商场收购上下调电量。澳大利亚商场没有老练的容量补偿体系，首要依托尖峰价格反映可靠性价值，并且其能量结算首要依据实时翻滚出清的商场价格。商场方法的差异，使两国的商场方针变革具有各自特征。
3.1 英国的商场变革方法
英国现在具有3 600 MW左右的储能，其间非抽水蓄能为800 MW［68］，英国电化学储能的装机容量坐落欧洲前列。
在储能的商场定位上，英国商场对储能作为输电财物持有慎重情绪，准则上不答应电力体系运营商（Electrical System Operator，ESO）直接出资、操控储能资源［95］，而要求储能作为商场主体参加商场。英国近年现已逐渐调低参加门槛到1 MW［96］，不过现在没有对储能给出独自的商场界说，而将其分类为发电财物［97］。
在英国的商场方法中，储能有2种参加能量商场的方法：一是提早经过双方商洽或在买卖所买卖购入或出售电能，清晰交割电力曲线，并在日条件交出力计划，虽然储能本身净发电量小于零，但峰、谷电量块合约能够体现电能的分时价值，储能可出售价格较高的峰时段块合约，购入价格较低的谷时段块合约，套利获取赢利；二是参加实时的平衡商场，依托本身的灵敏性，供应上调量应对潜在的功率缺额，供应下调量协助可再生动力消纳。在2020年的变革之后，储能开端被归入平衡商场［98］，经过供应上下调理量获利现已没有了方针妨碍。
英国也答应储能参加容量商场。在2020年安排的容量商场中，储能中标容量占比约为5%（50.4 GW中的2.7 GW）［99］。英国在核定储能容量价值时，从可靠性方针动身，依据体系的电源结构、负荷曲线形状确认储能实践的容量支撑价值，这与美国商场在评论的ELCC方法相似［100］。
辅佐服务方面，英国也树立了包含增强快速调频、快速调频、短期运转备用、快速备用等多种产品。其间，2016年诞生的增强快速调频产品要求资源在1 s之内完结呼应［101］，这特别有利于电化学储能发挥其灵敏性优势。现在，英国有近1 000 MW的储能供应调频服务。
中小型储能能够以聚合商为前言参加商场。现在英国的聚合商能够供应能量、平衡服务、容量、需求侧呼应等多种服务，充沛发挥价值［102］。
3.2 澳大利亚的商场变革方法
依据美国动力部数据库的不彻底统计，澳大利亚现在共具有储能3 110 MW，其间非抽水蓄能为320 MW［68］。
澳大利亚和美国商场相同，也具有能量、辅佐服务的买卖标的，以供储能完结价值完结，但缺少老练的容量补偿机制，只依托单一能量商场，因而致力于构成准确的能量价格信号［103］。
商场计划从2021年10月开端，将结算时刻细粒度从30 min降为5 min，这有助于反映极短供需严重时段内能量的尖峰价值，储能的快速呼应、容量支撑作用可得到奖赏［104］。
此外，澳大利亚也考虑了储能与电网之间潜在的双向功率流，界说了新的资源模型。储能资源可一起申报充电报价和放电报价，商场出清时将依据供需状况，决议储能具体的充放电状况和功率。这种新式的模型赋予了储能更大的运转可行域，为商场供应了资源装备的更大空间［105］。
4 储能参加商场的要害问题
结合学界的研讨和业界的探究，本章将对储能参加商场的要害问题进行提炼，并比较评论储能参加商场不同技能道路。
在规划储能参加商场的机制之前，应当清晰储能的角色定位；若储能作为商场主体，则需求评论储能商场的结构规划；储能参加现有的批发商场时，需求评论能量商场的出清模型、价格机制和容量价值的核算模型；考虑到广泛的散布式储能主体，散布式储能参加商场的买卖机制也值得探究。
4.1 储能在商场中的角色定位
因为储能实践上也具有推迟输电出资、添加电网安全等输电财物功用［16，18］，理论上应当获取对应收益，可是输电财物在现有商场中是被操控主体。由此引发了储能的商场定位问题：储能能否作为单一商场主体、能否作为单一被操控主体、能否一起作为商场主体和被操控主体。
从现有研讨看，别离有文献以储能作为单一被操控主体［24-26］、单一商场主体［14，27-34］进行研讨，也有文献评论了储能一起作为2种主体的或许性［38］。从美国实践来看，曩昔FERC对储能作为输电财物持慎重情绪，近年来也开端探究或许性，而各ISO的探究暂时停步于储能作为单一商场主体。
若储能作为单一商场主体，当然能够从能量商场、辅佐服务商场和容量商场中获取收益，但商场无法体现其作为输电财物的价值，某些在输电功用方面具有相对优势的储能项目或许无法被出资。
若储能作为单一被操控主体，首要需求充沛证明在输电功用上相对线路的优势，并确认适宜的出资规划，避免呈现盲目、过度出资；证明经往后，储能需求被ISO操控，若供应能量、辅佐服务等已商场化的标的，会有损ISO的中立性和独立性。
若储能一起作为商场主体和被操控主体，优势在于有潜力完结其悉数价值，能够以为是商场打开的远期方针。可是，还有许多应战需求处理：一是需求核定储能从被操控途径获取的收益量，避免储能为其所供应的同种服务获取双份收益；二是储能需求和谐商场功能和被操控的功能，清晰在容量有限的状况下以谁为先；三是需求确保ISO的独立性，若由ISO操控的储能也能参加商场招标、影响商场成果，这会引发其他商场主体对公正性的忧虑。
4.2 储能参加商场的结构规划
运用商场装备储能资源时，需求规划适宜的结构，清晰与现有商场的交融方法。
学界的研讨中，储能商场与现有商场的交融方法可分为2类：一类是一致运转方法［13，40-47］，即在现有的商场体系中树立储能资源的物理模型，规划适宜的商场规矩，商场将一起装备发电、用电、储能资源；另一类是独立运转方法［16，26，35-39］，即ISO、发电商或用户作为买方，在储能运用权商场上购买储能运用权，以改进本身平衡才能、出力曲线或用电曲线。从美国实践来看，ISO当时首要选用了一致运转方法。
相对独立运转方法的显式拍卖，一致运转方法实践上完结了储能运用权的隐式拍卖。一致运转方法的优势在于，出清模型的方针函数是社会福利最大化，这能够完结大局最优，储能运用权被装备给发明最大社会福利的主体；一起，一致的商场安排有利于信息发布和商场监管。其下风在于，出清模型需求一起优化储能的充放电计划、发电出力、用电曲线，这对模型的准确度、求解算法的功率提出了较高要求。
4.3 能量商场模型批改
批发能量商场买卖量大，在资源装备体系中具有重要位置。英国商场由各主体自己决议计划出力计划，储能的引进并不带来显着问题，而美国全电量出清的能量商场要求直接生成可供履行的调度计划和价格信号，其出清模型无法很好地考虑储能的荷电状况束缚和设备老化本钱。别的，抽水蓄能、电化学、电机械等储能的物理特性具有异质性，需求在机制中加以考虑。
现有研讨批改了能量商场的招标、出清环节，考虑了荷电状况束缚［40］和机会本钱［42-43］。在美国的实践中，CAISO将荷电状况束缚在出清模型中一致考虑，答应储能提交充放电的价差报价，而PJM则要求储能自行办理荷电状况，并以能量为标的打开报价。别的，各ISO也答应储能以自调度方法、ISO一致优化方法参加商场。
批改商场模型时，不同的技能道路各有好坏。如确认荷电状况办理职责方时，以ISO为职责方能确保出清成果落在储能运转可行域之内，削减因计划不可行导致的实时误差，但这使得不一起段的出清模型相互耦合，大大添加了求解的难度。再如确认招标方法时，价差招标能更准确地协助储能反映充放电循环一次的本钱，但添加了方针函数建模的杂乱性。
为了满意不同类型储能的需求，保存多种商场参加方法是有含义的。例如，ISO一致优化方法能协助储能更有用地削峰填谷，这或许更适用于单机规划较大的抽水蓄能，而自主招标方法能让储能在商场上打听顶峰价格，或许更适宜于规划较小、本钱较为贵重的电化学储能。值得注意的是，ISO并未对储能类型加以区别并强制其以某种方法参加，而是赋予储能自在挑选权，确保规矩的公正性。
4.4 商场价格机制规划
在现在能量商场的边沿电价结算方法之下，储能面对获取的酬劳与其奉献不匹配的窘境［7］，且跟着越来越多的储能发挥削峰填谷的作用，电价峰谷差的减小将紧缩储能套利的空间［106］。这实践上为储能的战略性行为供应了动机。因而，需求规划适宜的价格机制。
从学界研讨来看，许多学者从结算机制下手，企图进步机制的鼓励相容性［51-52］。其间，Vickery-Clark-Gloves（VCG）机制是一种经典的按奉献结算的机制，曾得到许多学者的重视［107-108］。从美国实践来看，CAISO则企图选用本钱审阅的方法，用监审本钱代替具有动用商场力潜力的主体的招标。
VCG机制的优势在于，能在保存商场主体报价权的状况下，有用按捺战略性行为。在该机制中，储能取得付出取决于其发明的社会福利增益，因而个别利益与团体利益一致。可是，VCG机制给予储能付出的添加是以收不抵支为价值的，需求规划配套的不平衡资金疏解计划。别的，单单对储能选用VCG付出，也简略引起其他商场主体的质疑。
选用本钱审阅方法的优势在于，现有商场现已针对其他主体的商场力出台了相似机制，如PJM的三寡头测验后的本钱代替法［109］，这不简略引发公正性质疑，一起也不会发生不平衡资金。可是，本钱审阅方法并未从根本上处理储能获取的酬劳与奉献不匹配的问题，或许会按捺储能的出资［110］。此外，确保本钱监审的准确性也是一个应战。
4.5 储能的容量价值核算
容量富余性机制能够对资源的容量支撑作用给予奖赏，可是，作为容量有限型资源，储能的容量价值的准确核定是一个难题。
现在，一共有如下3种技能道路：①设定接连放电时刻要求，对储能的放电功率进行直接折价，为现在大部分ISO所选用；②依据商场仿真的ELCC成果确认储能的容量价值，现在美国各ISO尚在评论此计划，而英国现已逐渐开端实践运用；③对不同能量功率比储能，设定不同的容量系数，为NYISO所选用。
直接折价方法的长处在于规范清楚、履行简略，但其接连充放电时刻要求并不合理，这实践上要求在整个峰荷期储能有必要确保平稳的放电功率，但实践体系运转中，储能能够依据负荷动摇在某些时段削减本身的放电功率，在最顶峰添加放电功率，因而储能的容量价值实践上高于直接折价后的功率。
ELCC方法的长处在于，能够依据负荷曲线形状、储能放电功率和能量容量、电源结构等要素，仿真得到较为准确的储能容量价值。其缺陷在于，需求在容量商场内嵌仿真程序，技能难度大。别的，仿真成果的准确性取决于输入参数的准确性，但猜测的负荷曲线形状、电源结构等参数未必准确。
对不同能量功率比的储能核定不同的容量系数，实践是对前2个方法的折中，兼具2种方法的优缺陷。
4.6 散布式储能参加商场的方法
散布化是电力体系的重要趋势之一，但散布式储能参加商场报价的志愿不明，而商场模型也难以直接对数量巨大的散布式储能进行优化，因而需求为散布式储能规划立异性的商场参加方法。
从学界研讨来看，一些学者主张以聚合商为交流散布式储能与批发商场的前言［55-57］，一些学者则直接规划了配电网侧的散布式储能买卖机制［51，58-62］。从美国实践来看，FERC在批发商场层面，要求各ISO培养参加商场的聚合商。
若选用聚合商方法，需求理顺2层联系：一是批发商场和聚合商的联系；二是聚合商和散布式资源的联系。首要，需求考虑聚合商能在多个节点与电网双向交流能量的特性，规划对应的招标规矩和出清规矩。其次，需求培养聚合商，构成具有商场竞赛力的商业方法。
若选用配电网侧直接买卖的方法，优势在于可促进配电网能量的就地平衡，削减对输电网络的潮流压力和对批发商场出清的核算压力。可是，仍需求探究买卖方法简略、本钱较低的机制，以习惯小规划主体较低的商场参加志愿和才能。
5 对我国储能参加商场的主张
本章首要回忆了我国储能参加商场的现状与应战，然后结合学界的研讨进展、各国商场的实践探究，对我国储能参加商场的机制规划提出相关主张。
5.1 我国储能参加商场的现状与应战
在2019年《输配电定价本钱监审方法》［111］出台后，储能本钱在该监审周期不能核入输配电价本钱之中，作为被操控财物的电网侧储能打开遭到了束缚。2021年4月，国家发改委、国家动力局发布《关于加速推进新式储能打开的辅导定见（征求定见稿）》［112］，要求清晰储能商场主体的定位，一起探究将电网代替性储能设备本钱收益归入输配电价收回。2021年5月，国家发改委发布《进一步完善抽水蓄能价格构成机制的定见》［113］，提出储能可从输配电价中收回部分本钱，体现其调频、调压、体系备用和黑发动服务的价值。从本钱-效益的视点剖析，部分储能项目事实上具有进步体系可靠性、代替输配电财物的作用，若被操控途径的收益铺开，必定程度上能够促进部分有本钱优势的储能项目的投运。
在相关方针的支持下，电源侧和用户侧的储能打开迅速，但商场参加仍较为有限。例如，青海等地现已出台方针，要求并网的可再生动力装备必定规划的储能；姑苏对散布式储能给予度电补助，影响用户侧储能的出资。可是，这些方针仅仅“单点打破”，并没有能够发挥商场装备资源的作用，储能本质上没有成为商场主体，只在促进可再生动力消纳、削峰填谷等特定场景下发挥作用。可喜的是，2016年《关于促进电储能参加“三北”区域电力辅佐服务补偿（商场）机制试点作业的告诉》［114］出台后，连续有部分区域答应第三方储能进入调频、调峰商场，在全国起到了演示的作用。
现在，山西、广东、甘肃、宁夏等地测验性地打开了调峰、调频、需求侧呼应机制，但准入门槛较高。在答应储能参加商场的省份中，大部分要求储能的放电功率到达10 MW，要求较低的广东省也达2 MW［115-116］，这远远高于美国0.1 MW的准入条件。较高的准入门槛当然减轻了商场安排的压力，但这使得商场不能充沛运用小型储能设备，也反过来阻止小型储能的出资。
现在的调峰商场未构成有用的价格机制，鼓励不足够、不安稳、不行准确。调峰补偿是现货商场未树立、分时价格未构成时的过渡机制。部分省份设定固定补偿价格，大多在0.4~0.7元/（kW·h）之间［116］，没有为电化学储能参加调峰供应足够赢利。一起，现有的调峰补偿价格有被方针干涉的或许，面对下降乃至撤销的危险，无法向储能出资者传递安稳的收益预期。别的，固定价格机制未能经过能量商场准确地反映不同体系、不同日期调峰的价值差异，或许构成价格信号的歪曲。
现在，山西、广东等省的调频付出机制考虑了调频作用，有利于奖赏快速呼应资源［117-118］。与美国商场相似，我国部分省份的调频商场也引进了体现付出，给予呼应速度快、精度高、推迟少的资源更多付出。此外，商场还对调频容量、调频路程给予部分付出。不过，现在大部分省份的调频商场仍旧独立运转，无法很好地考虑调频、能量、备用等标的间的耦合联系。
我国现在在推进现货商场的建造，商场运营老练后，第三方储能有望经过分时价差，获取调峰价值的奖赏。各现货试点也在探究容量、辅佐服务等全套商场体系。这一过程中，我国也终将面对先行商场遇到的问题，包含怎么考虑储能的物理特性，规划适宜的报价方法和能量商场出清模型，怎么在容量补偿机制中对储能的容量支撑予以奖赏等。
5.2 对我国商场建造的主张
在规划我国储能参加商场的途径时，需求一起考虑两方面要素：一方面，过渡阶段我国有一些特征问题亟待处理，以在短期为储能供应公正的商场参加环境；另一方面，考虑到先行国家已有的现货商场机制也面对着储能的不适配性，我国在现货建造过程中宜提早布局，进步商场机制规划的齐备性。结合我国当下的状况与现货商场建造的方针，提出如下主张。
1）清晰储能的商场主体定位，并探究储能从被操控途径获取收益的可行性。我国的方针现已清晰了储能作为商场主体的定位，因而应批改机制协助储能参加能量、辅佐服务商场。在被操控途径上，探究处理储能作为输电财物的若干难题，研讨储能经过输配电价收回本钱的份额，构成一揽子处理计划。
2）扩展储能的商场参加规划，促进各种类型、各种产权性质的储能一起参加商场，并下降准入门槛。我国已有部分省份赋予了第三方储能商场主体的位置，主张在全国推行，并推进发电侧、用户侧的储能资源在搁置时也参加商场竞价，扩展资源优化装备的空间。此外，考虑到我国现在储能准入门槛较高的状况，主张在方针上做好迎候更多小规划储能参加商场的预备，并优化出清算法、进步算力以应对更多招标。
3）构成更有用的调峰、调频价格信号，并逐渐向现货商场的分时价格体系过渡。考虑到现货商场建成需求时日、在地域上也良莠不齐，我国独立运转的调峰调频机制在短时刻内仍有必定的施行空间。调峰机制方面，主张依据体系运转状况树立动态价格机制，并在供应侧树立竞价机制，使商场发现调峰服务的实在价值。调频机制方面，主张在更多省份推行按调频作用付费的机制，奖赏快速呼应资源。在远期，逐渐将现有的调峰调频商场与现货商场交融，用分时价格代替调峰机制，并推进能量与调频商场的联合运转。
4）在建造现货商场时，将储能归入一致的商场运转结构之中，一起探究以储能容量运用权为标的的买卖机制。与美国商场相似，我国当时的大大都现货试点选用了一致运营优化的商场方法，因而具有了一致优化储能运转计划的条件，能够测验促进更高的社会福利。此外，可打开以储能容量的运用权为标的的买卖机制，能够灵敏地完结运营托付，满意个性化的买卖需求，使储能资源在更大规划内发挥更大的奉献，进步其出资运营的经济性。例如，可协助可再生动力等主体在部分时段平抑商场危险，以此鼓励可再生动力在投建时即寻觅配套的储能设备，然后确保体系调理才能的足够。
5）建造全电量出清的现货商场时，需求树立完善的能量商场出清模型，使之习惯储能的荷电状况束缚、老化本钱等特性，并探究不同参加机制对不同类型储能的适用性。我国当时的现货商场试点仍在起步阶段，招标、出清等环节仍不能精密化地习惯储能的物理特性。各试点商场应在建造到必定阶段时，当令考虑储能参加买卖的机制要素规划，如：依据本身的软件算力、商场主体招标才能等实践状况，确认荷电状况束缚的办理职责方和招标标的方法。别的，可探究量-价招标、自调度、商场安排者直接调度等多种商场参加方法，供储能商场主体依据其本身特征和片面志愿挑选。
6）考虑现货商场边沿电价付出机制下储能潜在的战略性行为，对储能的放电本钱进行核准剖析，探究构建依照实践奉献付出的价格机制。现在我国储能的规划有限，峰谷差的削减不必定会使储能损失削峰填谷的鼓励。可是，储能规划扩展后，假如峰谷差下降，储能或许在商场上呈现战略性报价的状况，如虚报高价或物理持留等，而现有的商场监管方法难以对这种状况进行辨识与干涉。为此，需求有备无患，对储能参加商场买卖的能量本钱、机会本钱、设备老化本钱等提早进行了解剖析，把握其大致本钱区间。此外，需求探究按实践奉献对储能打开付出的或许性，这既能按捺储能的战略性行为，也可赋予储能更大的出资鼓励。
7）在探究容量补偿机制的过程中，结合具体的尖峰负荷曲线形状、电源结构等体系特性，合理核算储能资源的容量价值。我国未来电网的可再生动力份额将不断进步，电网实践运转需求不同能量功率比的储能以应对不同继续时刻的尖峰负荷。因而，需求差异化考虑不同能量功率比储能的容量价值，以替代简略地以最小继续放电时刻对储能容量进行无差别折价的粗糙方法。在技能条件老练后，可过渡到ELCC方法，完结容量价值的准确化核定。
8）鼓励散布式储能出资，活跃培养聚合商主体，并探究储能参加配电网侧直接买卖的方法。散布式可再生动力是未来我国重要的动力打开方向，散布式储能作为其配套，关于配电网实时平衡、自主调峰具有重要作用。一方面，可打开聚合商聚合散布式资源的试点项目，在实践中探究打开商业方法，协助批发侧商场更好地运用散布式储能资源；另一方面，可探究研讨储能参加配电网侧直接买卖的机制，构成买卖本钱低、流程简略、习惯性好的商场机制。
6 结语
在打开高份额可再生动力的布景下，为促进并习惯储能参加商场买卖，本文从商场价值、买卖结构、商场模型等视点总述了国内外的研讨状况，并具体介绍了在不同商场方法下，美国、英国、澳大利亚在商场机制方面做出的计划探究和规矩修订。其间，在FERC 841法案辅导下，美国各ISO的实践尤具代表性。
依据学界研讨和业界实践，本文从6个方面概括了储能参加商场买卖的要害机制问题：储能的商场角色定位、储能商场的结构规划、能量商场的模型批改、商场价格机制规划、储能容量价值核算、散布式储能的商场参加机制，并比照了不同机制规划计划的优势和下风。
最终，本文结合我国商场起步期的问题和现货商场建造的前景，学习学界研讨和先行国家经历，对我国储能参加商场提出了方针主张。
