作者：CNESA研究經(jīng)理，Matt Stein

根據(jù)CNESA對國際儲能市場的持續(xù)追蹤，目前PJM已經(jīng)采購了大量的儲能系統(tǒng)用于快速調(diào)頻。作為全球最具吸引力的電網(wǎng)級儲能市場，PJM的儲能市場容量是否已經(jīng)趨于飽和是不少儲能從業(yè)者關(guān)心和關(guān)注的問題，本文將對PJM儲能市場近期的發(fā)展?fàn)顩r進行總結(jié)和更新。

當(dāng)前市場狀況

PJM調(diào)頻市場是先進儲能技術(shù)應(yīng)用最多的大陸電力市場。大量規(guī)模在10-100MW的儲能項目在近期公布或投運，其中規(guī)模最大的項目更是高達500MW。目前PJM市場中提供快速調(diào)頻服務(wù)的儲能系統(tǒng)已經(jīng)達到110MW，并且還有100MW項目尚處于儲備或規(guī)劃中。此外，多家儲能技術(shù)公司也明確表示了參與PJM市場快速調(diào)頻服務(wù)的意向，其中包括Alevo與CES（Customized Energy Solutions）聯(lián)合開發(fā)200MW儲能項目，Solar Grid Storage 100MW儲能項目等。

PJM市場的監(jiān)督機構(gòu)曾對PJM市場狀況進行了過長達數(shù)季度的持續(xù)跟蹤。在其發(fā)布的名為Monitoring Analytics的報告中指出，就單位有效兆瓦的快速調(diào)頻服務(wù)價格而言，PJM市場快速調(diào)頻服務(wù)的價格遠低于常規(guī)調(diào)頻服務(wù)（約56%）。與此同時，PJM市場的快速調(diào)頻容量只有402.2MW，因此快速調(diào)頻資源存在著過度采購的問題。

快速調(diào)頻市場調(diào)節(jié)機制的設(shè)計初衷是使快速調(diào)頻資源占到總調(diào)頻資源的30%-45%。然而近期的一項評估卻認(rèn)為，當(dāng)這一比例達到30%時，快速調(diào)頻市場就會出現(xiàn)飽和。因此僅依靠現(xiàn)有的傳統(tǒng)電力設(shè)備，PJM就可以滿足電力市場的調(diào)頻需求。

根據(jù)PJM電力市場的監(jiān)管要求，若要保證電力系統(tǒng)的正常運行，PJM市場應(yīng)當(dāng)具備700MW的高峰調(diào)頻資源和525MW的低谷調(diào)頻資源，同時快速調(diào)頻的可用容量應(yīng)當(dāng)達到237.3MW，其中高峰和低谷快速調(diào)頻資源分別為150-250MW和100MW。就2015年而言，在某些月份中快速調(diào)頻資源已經(jīng)占到總調(diào)頻資源的42%，有時甚至高達70%，快速調(diào)頻服務(wù)的價格在$20-50/MW之間（相當(dāng)于常規(guī)調(diào)頻服務(wù)價格的一半）。

市場機制設(shè)計和探討

從目前PJM電力市場的發(fā)展?fàn)顩r來看，PJM調(diào)頻市場已經(jīng)接近最初規(guī)劃的飽和狀態(tài)。KEMA（現(xiàn)更名為DNV GL）在2011年的一份研究報告中最先設(shè)定和使用邊際收益因數(shù)（MBF）的概念來衡量常規(guī)調(diào)頻資源中快速調(diào)頻資源的比例和變化趨勢，以及快速調(diào)頻的服務(wù)價格。

根據(jù)KEMA的研究，電力系統(tǒng)中快速調(diào)頻資源占總調(diào)頻資源的比例與其對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響呈現(xiàn)出拋物線關(guān)系，而非直線關(guān)系。每條曲線都代表了當(dāng)快速調(diào)頻資源處于不同比例時對應(yīng)的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)。在一定范圍內(nèi)，電力系統(tǒng)會從快速調(diào)頻資源的增加中收益，并且快速調(diào)頻資源越多，在促進電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的效果越好；然而當(dāng)快速調(diào)頻資源達到飽和，這一趨勢將會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，即過量的調(diào)頻資源將會對電網(wǎng)穩(wěn)定產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)預(yù)測，快速調(diào)頻資源的飽和點將出現(xiàn)在其在總調(diào)頻資源中的比例達到30%的時候。

為了實現(xiàn)快速調(diào)頻資源與常規(guī)調(diào)頻資源之間具有可比性，通常會利用“有效功率”的概念衡量快速調(diào)頻資源的規(guī)模。“有效功率”考慮了不同電力系統(tǒng)規(guī)模下常規(guī)調(diào)頻與快速調(diào)頻資源之間的替代比例和替代規(guī)模。

“邊際收益因子”則是電力系統(tǒng)最初增加1MW快速調(diào)頻資源與最后增加1MW快速調(diào)頻資源所獲得的收益的平均值，反映快速調(diào)頻資源替代常規(guī)調(diào)頻資源的比例。邊際收益因子的取值范圍在2.9~0之間，取值為1意味著單位快速調(diào)頻資源的價值與單位常規(guī)調(diào)頻資源的價值相等。

隨著競標(biāo)/排位價格不斷增加，每個快速調(diào)頻資源的收益因子將會逐漸降低。當(dāng)越來越多的快速調(diào)頻資源進入市場，PJM市場的邊際收益因數(shù)（Marginal Benefits Factor，MBF）呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢。2013年MBF的平均值為2.6，2014年下半年就已經(jīng)降低到2.2。隨著快速調(diào)頻資源逐漸趨于飽和，這一數(shù)值還將進一步降低。

展望

在FERC 755法令要求美國電力市場ISO和RTO采用“按效果付費”補償標(biāo)準(zhǔn)替代其他調(diào)頻補償辦法之后，性能好、調(diào)節(jié)成本低的資源在PJM調(diào)頻市場中可以獲得很大的競爭優(yōu)勢，一方面可以頻繁被調(diào)用，另一方面可以獲得遠多于其成本的市場回報。

雖然眾多儲能廠商都在關(guān)注并積極參與PJM調(diào)頻市場，但是通過上文的分析可以看出，隨著對參與項目的規(guī)模限制更加嚴(yán)苛和單位補償標(biāo)準(zhǔn)的進一步提高，后續(xù)參與者進入該市場將會遭遇更高的門檻。