一、背景

2023年8月8日，国家能源局山东监管办公室公布了《山东电力爬坡辅助服务市场交易规则（征求意见稿）》（以下简称意见稿）。《山东电力爬坡辅助服务市场交易规则》一旦正式发布，将成为国内首个针对电力爬坡辅助服务的专项政策，对各省电力爬坡辅助服务市场建设具有很好的借鉴意义。

“爬坡”指的是为应对可再生能源发电波动等不确定因素带来的系统净负荷短时大幅变化，具备较强负荷调节速率的并网主体根据调度指令调整出力，以维持系统功率平衡所提供的服务。当系统向上爬坡能力不足，存在供应不足限电风险；当系统向下爬坡能力不足，存在供应过剩弃电风险。因此，在现货市场出清（或发电计划安排）过程中，需要在各时段预留足够的爬坡能力。

在国际上，以美国、英国、德国为代表的一些国家已经在积极探索爬坡辅助服务市场建设，并取得了一定经验。目前美国中西部独立系统运营商（MISO）、加州独立系统运营商（CAISO）、英国和德国的电力市场均已通过市场化方式进行爬坡产品采购。

MISO和CAISO将爬坡和调频服务归于运行备用范畴，与事故备用相区别。事故备用通常在出现概率低但影响重大的突发情况下被调用，而调频和爬坡在正常运行状态下被连续的调用，爬坡资源在5-15min内根据调度指令进行出力。英国国家电力市场通过提供频率响应、备用、无功调节等平衡服务来保障电网的实时供需平衡。快速备用作为备用服务的一种，其发挥的作用与MISO/CAISO中爬坡辅助服务的作用类似，采用月度竞价的方式，中标资源在接收调度指令后2min内提供爬坡速率大于25MW/min的响应能力。德国在日内市场交易灵活性资源的爬坡能力，并据此对日前市场的机组组合进行调整，以应对小时内的灵活爬坡需求，合约拍卖的市场为15min市场。

除MISO外，CAISO、英国和德国的电力市场均允许储能参与爬坡辅助服务。

二、山东省能源现状及存在问题

山东省是国内第一大煤电装机省份，是全国唯一一个煤电装机过亿的省份。截至2023年6月底，山东省发电总装机约2亿kW，其中，煤电1.075亿kW，光伏4946万kW（集中式1369万kW，分布式3556万kW），风电2421万kW，风、光占比超过36.8%。同期，新型储能装机约283万kW，其中独立储能约198万kW。

传统火电机组在深度调峰或启停调峰过程中为保证炉内燃烧稳定充分，需缓慢调整燃烧参数，爬坡时间长，爬坡速率约为1.5%/min（1000MW的火电机组，每分钟变化15MW左右），不适宜大规模参与爬坡服务。联合循环燃气机组可以达到10%额定功率/min的爬坡速率，电化学储能可以达到100%额定功率/min的爬坡速率，二者均可以实现快速的响应及正反向调节，但山东省燃气机组、电化学储能电站总量占比小。常规水电机组标准调节速率约20%额定功率%/min，但山东抽水蓄能电站较少，本次意见稿也未将抽水蓄能电站列入爬坡辅助服务供应商。

与此同时，山东电网风光新能源占比较高，光伏装机总量全国第一，早晚时段光伏出力快速变化，电网系统爬坡压力大。午间光伏发电能力大增，使得净负荷呈现出两头高、中间低的“鸭形曲线”，而随着光伏发电规模进一步提升，净负荷曲线将演变成中间极低的“峡谷曲线”。“鸭形曲线”、“峡谷曲线”将给电网带来持续和大规模的爬坡压力。

一般而言，负荷变化的爬坡特征明显、模式清晰，相对易于预测。相关研究表明，叠加风电后，净负荷的爬坡容量需求提高，并且爬坡曲线更为陡峭，表明风电增加了电网的爬坡总量需求，同时短时间内要求更高的爬坡功率。另外，山东用电负荷大，2022年最大用电负荷超过1亿kW，2023年预计突破1.1亿kW，短时间的负荷波动也会带来较大的爬坡需求。风、光出力以及用电负荷三者的波动性和随机性叠加，再加上灵活性调节资源有限，电网爬坡压力剧增。可以预见，山东电网的爬坡需求随着风光发电比例的提高和负荷的增长，将逐年提升。

根据山东能监办的数据，山东电网当前调节能力已不能满足实际需求。在现货市场运行中，部分时段已出现系统调节能力不足的情况。2022年实时市场共出现爬坡能力不足219次。其中，顶峰爬坡（向上爬坡）179次、调峰爬坡（向下爬坡）40次，爬坡能力不足时段占比0.625%（约55小时）。

顶峰爬坡（向上爬坡）能力不足主要原因是短时电源出力不足、负荷上升过快等。气候条件突变导致风光出力不足或出现尖峰负荷时，易引发顶峰爬坡能力不足，导致短时间内供电能力不足。

调峰爬坡（向下爬坡）能力不足主要原因是短时电源出力过足、电网消纳困难。风光大发、用电负荷短时间内下降较多，易引发电网向下爬坡能力不足，导致弃风弃光。

三、爬坡辅助市场分析

结合山东电网2022年爬坡能力不足的情况，分析2023年山东电网爬坡能力需求。爬坡功率考虑光伏、风电和负荷三个因素，光伏、风电按最大出力的5%，用电负荷按最大需求的3%粗略估算，对应的爬坡功率需求分别约400万kW、300万kW。其中，向上爬坡持续时长约50小时（200次），向下爬坡持续时长约15小时（60次）。随着用电负荷的增长、风光新能源渗透率的不断提高，这一需求也将进一步扩大。

储能系统具备快速响应、双向调节能力，可以通过灵活可控的充放电时段调节降低尖峰负荷、风光大发或跌落带来的发用电不平衡对电力系统的影响，减少爬坡能力不足事件的发生。考虑山东现有独立储能全部参与爬坡调节，当前阶段也仅能覆盖约1/2的电网爬坡能力需求。

2025年，山东省风、光新能源装机规模将达到9000万kW，届时电网爬坡能力不足问题将愈发突出。2025年，山东省新型储能的装机目标是500万kW，爬坡辅助服务市场容量足以允许全部的独立储能电站参与。独立储能电站凭借优异的调节性能，有望获得优先调用，最大化地获取爬坡服务收益。

意见稿提出，爬坡辅助服务与实时电能量市场联合出清，按日统计（每日按96点）、按月结算，但并未给出爬坡服务参考价格。2023年上半年山东电力现货市场放电价格平均在0.54元/kWh左右。如爬坡服务价格与此价格相当的话，约为135元/MW（按单次爬坡服务15min折算）。2023年4月，国家能源局东北监管局发布了《关于开展<东北区域电力运行管理实施细则><东北区域电力辅助服务管理实施细则>模拟运行的通知》（东北监能市场〔2023〕22号），对爬坡辅助服务给出了50元/MW的补偿标准。

山东独立储能电站目前主要有容量租赁费、现货市场价差收益、容量补偿费三项收益。以100MW/200MWh储能站为例，年收益合计约4000万元。爬坡辅助服务单次持续时间短（5-10min）、日响应次数少，响应时段上大多可与其他服务错开，基本不会对现有收益造成影响。此次新增爬坡辅助服务后，按满功率参与爬坡、200次/年或400次/年，补偿标准取较低的50元/MW，预计可新增收益100万元/年或200万元/年，约为现有收益的2%或4%。

山东省目前电力辅助服务市场暂时只开放调频和AVC服务（储能仅参与调频服务），本次意见稿的公布，释放了山东将进一步扩大电力辅助服务市场，通过市场手段实现储能等灵活性电力资源高效调配的信号。随着电力辅助服务市场的不断扩充完善，独立储能电站势必更积极地参与其中，提供包括爬坡在内的更多类型的辅助服务。 

原标题：山东独立储能电站爬坡辅助服务市场分析