儲能參與容量市場的國內外現狀及機制思考

丁 濤，孫嘉瑋，黃雨涵，穆程剛，黃文淵，耿思敏

（1.西安交通大學電氣工程學院，陜西省西安市 710049；2.中國電力科學研究院有限公司（南京），江蘇省南京市 210003）

0 引言

隨著“雙碳”目標的提出和中國新一輪電力體制改革的建設，可再生能源滲透率提高和傳統化石能源機組退出帶來的電力長期充裕性問題亟待解決。因此，中國在建立容量市場時有必要充分考慮儲能資源的特性，探索儲能資源參與容量市場的合理路徑。

儲能資源類型豐富，可以在電網中發揮削峰填谷、促進新能源消納和容量支持的作用，在新型電力系統中將擔當重任［1-4］。近年來，儲能產業的迅猛發展離不開國家的大力支持。2022 年，由國家發展改革委、國家能源局印發的《“十四五”新型儲能發展實施方案》［5］中，明確提出要加快推進電力中長期交易市場建設進度，推動儲能作為獨立主體參與各類電力市場。

盡管近年來中國積極推動儲能產業的發展，多地加大峰谷價差，但現階段的國內儲能產業發展仍面臨著獲利不足的問題，當前基于可變成本的電力市場鮮有體現儲能資源容量特性的部分。此外，儲能裝置受其自身荷電約束的影響，能夠提供穩定充放電的時間有限，在容量價值評估等方面與常規機組存在著顯著差異［2，6］。同時，中國的容量機制建設起步晚、尚處于萌芽階段，學術界對于儲能資源參與容量市場建設的討論相對有限，國內容量機制在建設過程中必然面臨著諸多風險與挑戰。因此，在借鑒國際經驗基礎上，立足中國國情，建立合理的容量機制從遠期對儲能資源進行容量費用補償，既可以幫助儲能產業回收固定投資成本，為投資者提供合理的價格信號，又可以避免尖峰電價回收模式對供電可靠性造成的威脅，從而為保障高比例新能源下電力系統整體發電資源的充裕性、電源結構的合理性提供切實有效的途徑。

容量機制能夠保障發電容量的充裕性，并解決電能量市場基于邊際成本競價而導致發電企業難以回收固定投資成本的問題，在世界上多個國家和地區［7-14］有著良好的實踐。典型的容量機制有戰略備用機制、容量補貼機制［15-19］、稀缺定價機制［20-21］、容量市場機制［6，14］、可靠性期權機制［22-23］等。同時，文獻［24-25］對已有實踐的不同容量機制的特征和優缺點等進行了系統的梳理和總結。

學術界普遍認為，中國容量機制建設的方案是初期采取容量補貼方式、遠期建設容量市場［18-19，26］。目前，全國已有11 個?。ㄗ灾螀^、直轄市）擬建立容量補貼機制，山東［27-29］、廣東［30-31］2 個省份已有具體的容量補貼政策可供參考，但整體而言，中國的容量機制建設仍處于探索階段。因此，有必要汲取國外容量機制的實踐和研究經驗，探索適合中國國情的容量市場建設道路。

本文從多角度對儲能參與容量機制的國內外研究和現狀進行了調研分析，旨在分析未來儲能參與中國容量市場可能面臨的風險與挑戰，并在技術標準、機制設計等方面提供一些思考。

1 儲能參與容量市場的國內外研究

儲能參與容量市場是保障電力安全經濟供應的重要途經，是學術界討論的熱點話題。當前，學術界的關注點主要在儲能參與容量市場的重要性、儲能的容量核定、容量市場出清模型的設計及儲能的容量費用疏導問題上。

1.1 儲能參與容量市場的重要性

在新能源高比例滲透的背景下，儲能的參與對提升容量市場運營的經濟性、可靠性具有重要意義。一方面，儲能的參與可以擴大可行域范圍，節約系統在相同可靠性下的運營成本；另一方面，儲能可以作為容量支撐電源部分替代常規電源，提升系統的供電可靠性。文獻［32］分析了儲能資源和需求側響應（demand side response，DSR）資源對系統容量需求的價值，表明儲能資源的參與可以使系統在達到同等可靠性條件下花費較低的成本；文獻［33］基于序貫蒙特卡洛采樣計算了儲能資源對系統可靠性的平均和增量貢獻，證明了儲能資源參與容量市場的巨大潛力和替代常規電源的能力；文獻［34］表明儲能資源的可用性將對最佳發電組合產生重要影響，減少對峰荷火電機組的容量需求，同時，對儲能裝置實施降額會增加投資者對常規火電機組的偏好，影響儲能的收益和投資。需求側儲能能夠調控市場的容量需求，對市場容量出清價格產生影響，進而有效削減系統的容量投資成本。文獻［35］指出儲能作DSR 資源參與容量市場能夠削減尖峰負荷，助力新能源消納。

對于儲能資源而言，參與容量市場獲得容量費用補貼是其回收固定投資成本的重要渠道，可以為投資者提供長期價格信號。文獻［35］指出儲能作為容量市場供給方時的收益可以補償由電力稀缺帶來的超額利潤。文獻［36］認為新能源機組的低邊際成本可能會造成未來現貨市場的邊際出清價格降低，從而壓縮用戶側儲能在現貨市場上的盈利空間，容量費用將是其回收固定投資成本的重要來源。因此，有必要對儲能參與容量市場的問題予以關注。

1.2 儲能的可信容量核定

能量有限性使得容量核定更加困難，儲能的可信容量通常采用等效或降額的方式計算。文獻［37］發現儲能的容量價值與其電力容量、電量容量、充放電效率、負荷曲線形狀、電源結構等多種因素有關。文獻［38］提出了衡量儲能可信容量的改進等效載荷能力（equivalent load carrying capacity，ELCC）方法，即根據負荷曲線形狀、電源結構、儲能的充放電時間等仿真確定儲能資源的容量價值；文獻［39］采用不同的降額方法計算儲能的可信容量；文獻［40］認為等效的方法高估了儲能的容量可信度，而使用近似估計的方法低估了儲能的削峰潛力。

此外，部分學者基于儲能在運營過程中面對的各種情況，提出了核定儲能裝置可信容量的不同方法。文獻［6］提出可根據儲能在峰荷時期申報的凈能量與峰荷出清時長的商確定可信容量，該規則給予了儲能主體更高的報價靈活度。文獻［41-42］提出一種基于儲能對峰值負荷削減量的容量核定方法。文獻［43］設計了在連續時段中，考慮系統停電對于儲能運行和充放電狀態影響的容量核定方法。文獻［2］指出儲能可信容量可按照能量功率比折價，或根據儲能對尖峰負荷的削減量的仿真結果確定。文獻［15］提出中國容量市場可沿用根據峰荷時期的歷史出力數據方法核定儲能的可信容量。對于儲能與新能源組成聯合發電系統的情況，儲能可減少新能源因出力不穩定性導致的考核效益損失。文獻［44］研究了電源側儲能平滑風光機組出力的聯合運營模式，并基于序貫蒙特卡洛模擬的方法計算風光儲聯合發電系統的可信容量。對于儲能作為DSR 資源時的容量核定，文獻［36］研究了英美容量市場中含用戶側儲能的可信容量核定方式，包括基于歷史削減負荷量和基于可靠性指標兩種核定方法。

1.3 考慮儲能的容量市場出清模型

當前，容量市場出清多考慮的是針對峰值負荷出清火電機組的最大電力容量，而非各個時段的機組出力，因此是單時段出清的。儲能的物理特性要求在模型中添加儲能的荷電狀態約束或系統能量約束，以及是否在可靠性約束中計及儲能。而考慮多時段耦合關系的模型是當前研究中尚存空白的部分，因為容量市場考慮的時間段長度和起止時刻仍有爭議，且需要考慮儲能在峰荷時段的可用度等因素。如何建立考慮儲能的容量市場模型是一個亟待解決的復雜問題。

盡管目前尚無針對中國容量市場的儲能電量約束及可靠性研究，但可以參考學術界對相關領域的討論。電量約束方面，文獻［6］采用儲能資源在峰荷時期的凈可用容量計算容量因子，進而使其能夠參與單時段容量市場；文獻［45］提出儲能參與電能量市場時，應申報以充放電里程為自變量的老化成本、充放電功率、荷電狀態以及連續充放電時間上限等經濟、物理特性，并在出清模型中添加相應約束；文獻［46］在容量市場出清模型中引入靈活性資源的供需約束，以使系統在滿足峰值負荷時期發電資源充裕性要求的同時能夠可靠應對新能源高滲透率下系統對快速爬坡能力的需求，高效引導投資；文獻［47］研究了考慮用戶側儲能的DSR 最優策略，以容量市場合同電量電價、懲罰機制為邊界條件，構建決策儲能配置、運營的雙層模型?？煽啃苑矫?，文獻［48］考慮新能源參與容量市場，設計了基于可靠性的容量市場雙層優化模型，其中，上層模型進行容量市場出清、下層模型計算失負荷率；文獻［6］提出了考慮大型電力系統線性化可靠性約束的容量拍賣模型；文獻［49］在此基礎上提出了考慮區域間新增傳輸線和分布式能源，包括分布式儲能在內的容量市場出清模型。

1.4 儲能的容量費用疏導

對于儲能，特別是新型儲能的容量費用疏導問題，當前開展的討論和研究并不充分。在容量費用疏導機制方面，文獻［19］提出了考慮機組成本特性差異的多因素標準化容量補償測算方法和用戶側按電量或容量占比進行容量費用分攤的差異化容量補償實施方案；文獻［50］認為可以通過容量電價回收機組固定投資成本和檢修改造費用，通過中長期備用合同回收日常維護成本，通過尖峰電價和啟停費用補償回收短時備用機組的較高啟停費用，并通過輔助服務收益回收低負荷運行帶來的額外成本。

對于儲能的容量費用疏導問題，需要考慮儲能的角色定位。作為被管制主體，一般通過輸配電價或銷售電價回收容量成本；作為獨立主體，則可通過市場定價回收［2，51］。當前，中國抽水蓄能電站的容量成本疏導機制較為成熟，主要按照兩部制電價模式通過輸配電價回收。對于新型儲能的容量電價機制，文獻［52］借鑒抽水蓄能容量費用疏導模式，提出了針對電網側新型儲能的容量電價+電量定價兩部制電價模式，并認為其可通過參與容量市場和提供輔助服務的方式，由工商業用戶和可再生能源發電企業分攤容量成本。而文獻［51］則認為新型儲能電站的容量電費高于抽水蓄能，采用輸配電價疏導可能會造成用戶電價的大幅提升，并在考慮責權利統一的基礎上，提出了引入傳遞因子的儲能容量成本疏導方式。

2 儲能參與容量機制的國內外實踐

儲能類型豐富、自身具有多種特性，如何設計可行有效的市場機制調動儲能資源參與容量市場的積極性，以及合理評估儲能資源的容量價值是各國容量市場建設面臨的共性問題。整體來看，近年來在集中式拍賣容量市場機制和可靠性期權機制中考慮儲能資源的相關建設較為成熟，中國多地也在積極探索容量機制的建設，本章對相關實踐情況進行了調研分析。表1 對儲能參與國外容量機制的實踐情況進行了總結。

表1 儲能參與典型容量機制建設的比較Table 1 Comparison of participation of energy storage in typical capacity mechanism construction

2.1 儲能參與集中式拍賣容量市場機制的分析

集中式拍賣容量市場是為了滿足系統電力可靠性設立的、以可用容量為標的物的集中式拍賣交易市場。一般來說，集中式拍賣容量市場通常統一運營，在遠期組織容量拍賣，發電資源廠商通過市場競爭的方式、根據所提供資源對系統可靠性的貢獻差異化地獲得容量費用補償。文獻［36，55］介紹了集中式拍賣容量市場機制的具體流程，主要包括容量產品的資格預審、需求曲線的確定、市場出清結算、容量交付及績效獎懲制度等。

在集中式拍賣容量市場中，儲能資源的標的物是由獨立系統運營商（independent system operator，ISO）根據一定標準測算的充放電容量以及儲能資源的運行參數，如裝機容量、荷電狀態、連續充放電時間、強迫停機率等。除運行參數外，儲能資源供應商在遠期參與投標時還需提供價格投標。在出清階段，除需滿足功率約束、輸電約束、爬坡約束等以外，儲能資源還需考慮自身荷電狀態的限制（能量約束）。儲能資源按照容量出清價格進行結算。在交付期，ISO 會對儲能資源進行容量測試以確保容量的可用性，并根據測試情況進行獎懲。

目前，應用集中式拍賣容量市場機制且運行較為良好的地區有美國PJM（Pennsylvania，New Jersey，Maryland）、英國（愛爾蘭地區除外）、加拿大安大略?。?6］等。美國PJM 容量市場和英國容量市場機制發展相對成熟完善，附錄A 對二者進行了較為詳細的介紹，本文著重選取儲能參與這兩種市場的方式進行分析。

2.1.1 儲能參與美國PJM 容量市場建設的介紹

美國PJM 容量市場是為了保證發電容量充裕性而建立的，由1 個基本拍賣市場、3 個追加拍賣市場和1 個雙邊交易市場組成。PJM ISO 發布的容量市場拍賣手冊對PJM 容量市場的結構和交易流程等進行了詳細介紹［7］。整體而言，PJM 容量市場的參與主體類型多樣，市場機制相對成熟完善。在一系列助力儲能發展的政策支持下［57-59］，截至2020年，PJM 擁有的儲能總容量為6 220 MW，其中，新 型 儲 能 資 源 約 為780 MW［2，60］。在PJM 市 場 中，儲能資源可作為獨立市場主體參與容量市場建設，其市場準入標準為0.1 MW。此外，隨著市場的實踐發展，其荷電狀態約束和能量有限性等特殊性也越來越受到市場監管者的重視。

在PJM 容量市場中，儲能資源的產品設計豐富多樣，主要作為DSR 資源和容量存儲資源參與容量市場。這兩種資源均可通過實體或虛擬聚合的方式參與容量市場。在PJM 容量市場中，需求側資源產品可分為容量性能DSR 和夏季DSR。容量性能DSR 在整個交付年可用，而夏季DSR 只需在夏季可用。在PJM 容量市場中，將參與容量市場、可以從系統中充放電的儲能資源稱作容量存儲資源（capacity storage resource，CSR）。CSR 根據其性能優劣可劃分為容量性能資源（capacity performance resource，CPR）和 基 本 容 量 資 源（base capacity resource，BCR）。符合CPR 產品類型的儲能資源性能較為優越，能夠持續、可預測地運行，需保證在整個交付年期間的可用性，且能夠在PJM 確定存在緊急情況時提供能量和備用。對于BCR 產品，則只需保證能夠在炎熱天氣提供能量和備用。同時，對于可能無法單獨滿足CPR 產品運營需求的容量資源，可作為滿足CPR 產品要求的聚合資源參與容量市場。

在PJM 容量市場中，儲能資源的標的物是其充放電容量，通常用可信容量（unforced capacity，UCAP）表示，其表征了儲能資源的技術可靠性?？尚湃萘渴侵缚紤]故障停運等因素時，由一定可靠性標準確定的容量提供者在一定時間內可提供的有效容量。在PJM 容量市場中，儲能資源可信容量的具體計算方式為在夏季和冬季的規定時段內每小時輸出功率的平均值。對于儲能資源參與聚合資源的情況，聚合資源的總可信容量值不超過單獨資源可信容量值的總和。近年來，PJM 容量市場也在考慮利用ELCC 評估儲能的容量價值，即在系統同等可靠性的情況下每增加單位儲能出力可增加的尖峰負荷量。

在市場出清階段，由于PJM 容量市場采取劃區出清的方式，儲能資源的容量通常不會集中式地提供，而是經過位置優化和容量優化后分布式地提供。因此，這種方式會對儲能資源，特別是含有儲能資源的聚合資源的出清價格產生影響。

在PJM 容量市場中，儲能資源的結算執行價格由區域容量出清價格決定。其可靠性費用為中標容量乘以區域容量出清價格，同時按用戶年峰荷水平和所在區域分攤給用戶。

儲能資源根據參與容量市場建設的情況受到性能評估測試制度的獎懲。性能評估是在交付年用于測試容量存儲資源在緊急條件下的性能，從而評價其實際性能與預估性能之間差距的評估測試。未能通過測試將會面臨財務懲罰，并且在下一次容量拍賣中，該供應商可供出售的容量也會相應降低，而表現超過預估則會得到獎金。

2.1.2 儲能參與英國容量市場建設的介紹

英國的容量市場是在能源低碳化改革和用電負荷增長的背景下，為確保用電可靠性、能源經濟性和推動低碳電源發展，由政府設立的以可信容量為商品的中長期規劃市場［35，61-63］。英國儲能總容量約為3 600 MW，新型儲能的總容量達到800 MW［2，60］。參與英國容量市場的儲能資源最小裝機容量閾值為1 MW［64］。

在英國電力市場中，儲能資源主要作為DSR 資源和供給側發電資源參與容量市場。同時，英國容量市場根據發電側儲能資源的最小持續放電時間，以0.5 h 為間隔將其劃分為不同的類型，其中，最低類型為0.5 h，最高類型為9.5 h 及以上。中小規模的儲能可以資源聚合的方式參與容量市場。

評估儲能資源可靠性的降級因子也由持續放電時間決定。圖1 總結了2021 年英國容量市場儲能資源的降級因子核定情況［10］。

圖1 英國容量市場儲能資源的降級因子Fig.1 De-rating factors for energy storage resources in Britain capacity market

具體而言，降級因子由技術故障參數（technical breakdown parameter，TA-PS）與 等 效 可 靠 容 量（equivalent firm capacity，EFC）決定。前者表征了抽水蓄能電站的歷史平均技術可用性；后者則是在3 h 的缺電時間期望（loss of load expection，LOLE）的基本場景（即交付年的預測電力結構）下，各類儲能增加單位容量時對應的完全可靠容量的增量。當使用TA-PS 確定降級因子時，對于TA-PS 超過抽水蓄能的儲能資源，其降級因子按照抽水蓄能的TA-PS 核定；對于TA-PS 低于抽水蓄能的儲能資源，其降級因子則按照EFC 與TA-PS 的乘積確定［65］。然而，上述評估方法也存在不足之處。在實踐過程中，運營機構發現EFC 受基本場景下儲能規模及結構的影響，導致儲能降級因子的評估存在一定的主觀性［10］。最小放電時間越長，則儲能資源的降級因子越高；同時，由于基本場景存在差異，同一持續放電時間的儲能資源在T-1 年的降級因子普遍高于T-4 年?；诖?，近年來，英國容量市場的監管機構也在積極探索評估儲能資源容量可靠性的適宜評估方法，近期正在考慮一種由市場運營者使用時序隨機仿真模型確定的技術加權平均可用性確定持續放電時間的評估標準。技術加權平均可用性是由冬季峰荷時期電能最大出口限制額確定的平均可用性［61］。

拍賣結果方面，在英國2021 年組織的T-4 年容量市場中，儲能中標容量占比約為5%（42.1 GW中的8.3 GW）。 同時，儲能系統以年平均30.59 英鎊/kW 的價格結算。電池儲能獲得了1.1 GW 的合同，抽水蓄能設施獲得了2.5 GW 的合同。不同合同期的容量拍賣中，T-4 年容量拍賣因其合同期較長、收益穩定，在電池儲能運營商中更受歡迎［64］。

2.2 儲能參與可靠性期權機制建設的介紹

可靠性期權機制是一種將容量補償與電能量市場耦合的市場模式。目前，應用可靠性期權機制且運行較為良好的地區主要有意大利［11-12］、愛爾蘭［13］，其與集中式拍賣容量市場的市場總體流程較為相似，主要區別體現在結算機制上。在可靠性期權的結算機制［22］下，買方可以在遠期根據中標的容量獲得從用戶側收取的期權費，但在現貨市場中，當行權價格高于市場參考價格時，需要向用戶返還二者的差價。文獻［23，26，66］對可靠性期權制度的結算原理、價格制定、市場運營規則等進行了詳細介紹。本文也在附錄B 中整理了可靠性期權機制以及該制度在意大利和愛爾蘭的實踐情況。

由于在可靠性期權機制下，電能量市場采用稀缺定價機制，因而現貨價格能夠較為真實地反映系統供需。這種耦合制度可以在保障系統發電容量充裕度的同時避免價格扭曲的問題，提高市場效率，保障用戶側電價穩定，提供合理的價格信號。

在可靠性期權機制中，儲能資源的標的物是可靠性金融期權。與英國容量市場相似，可靠性期權市場中儲能資源的可信容量也由降級因子和裝機容量確定，但受到自身市場運營制度的影響，其可靠性是由自身評估、提交、參加拍賣的。在容量拍賣中，成功的儲能資源會按照拍賣出清結果收到期權費，同時，需要在交付期履行其容量義務和差值返還的義務。期權費的值等于出清量乘以出清價。在電能量市場中，儲能資源的容量義務履行受到稀缺時刻的隱式懲罰、顯式懲罰、返還容量費、行政稀缺定價函數等規則的約束。

在2021 年的意大利容量市場拍賣中，有3.8 GW 的容量合同被授予新資產，其中，1.1 GW 的合同被授予新建電池儲能資源。

為進一步梳理儲能參與的3 種容量機制的不同之處，表2 對其關鍵環節進行了對比。

表2 儲能參與不同容量機制關鍵環節的對比Table 2 Comparison of key links with participation of energy storage in different capacity mechanisms

2.3 儲能參與中國容量機制的實踐情況

儲能參與電力容量市場建設事關中國電力容量資源的健康有序發展和電力中長期供應安全。本節對儲能參與中國容量機制建設的現狀進行了梳理。

中國正在積極探索建設容量機制，隨著《國家發展和改革委員會關于深化燃煤發電上網電價形成機制改革的指導意見》［67］的發布，已明確在燃煤機組利用小時數較低的省份可建立容量補償機制，容量電價和電量電價以市場化方式形成。附錄C 給出了目前中國部分省份容量機制的政策與實踐現狀。

雖然中國已初步開展容量機制的實踐與研究，但是聚焦儲能如何參與中國容量機制的實踐尚存大面積空白。目前，山東省明確對新型儲能示范項目參與電力現貨市場給予容量補償，補償費用按獨立儲能月度可用容量補償標準的2 倍執行［28］。新疆對并網的獨立儲能電站按照放電量計算容量補償，補償標準約0.16 元/（（kW?h）?a）［68］。

角色定位上，國家已提出要推動儲能作為獨立主體參與各類電力市場。當前，大多數省份儲能資源的市場準入標準在10 MW 左右，廣東省的準入標準較低，為2 MW［69］。此外，隨著《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》［70］、《關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》［71］等政策的發布，儲能在新型電力系統中將呈現規模大、分布廣、運營模式多樣化等特點，以作為DSR 資源、虛擬聚合資源、與新能源組成聯合發電系統等方式參與電力市場。

經濟收益方面，目前獨立儲能的主要收入來源是容量租賃、輔助服務和容量電價補償。山東省獨立儲能電站的商業模式較為明確，收益來源主要為容量租賃費用、電力現貨市場、容量電價補償［28，72］。

容量費用疏導方面，當前中國抽水蓄能的容量費用疏導模式主要按經營期定價法核定并周期調整，同時其容量電費由電網企業支付，納入省級電網輸配電價回收［73］。而新型儲能電站商業化和規?；胁怀墒?，建立完善的容量成本疏導機制迫在眉睫。新疆儲能的容量補償費用由工商業用戶按照用電量按月滾動分攤［72］。遼寧省擬將大連液流電池儲能調峰電站的容量電價參考抽水蓄能納入省級電網輸配電價［74］。電力容量市場可以為儲能企業回收自身固定成本提供一條較為合理可行的路徑，如何合理分攤新型儲能電站的容量費用仍需要進一步研究論證。

3 儲能參與中國容量市場的挑戰及思考

設計面向儲能的特定容量機制，需要在借鑒國內外電力容量市場建設經驗的基礎上，充分考慮中國國情，合理規劃布局，探索具有中國特色的容量市場建設道路。對儲能參與中國容量市場建設的相關思考應建立在對中國容量機制建設問題的充分認識之上。因此，本文在表3 中對當前中國容量機制設計的關鍵問題進行了總結。

表3 中國容量機制設計的關鍵問題Table 3 Key issues of capacity mechanism design in China

針對儲能參與電力容量市場建設的問題，本章首先整理了儲能參與中國電力容量市場建設可能面臨的挑戰，然后結合國外容量市場的建設經驗和學術界的研究進展，對儲能參與中國電力容量市場的機制設計提出一些思考。

3.1 儲能參與中國容量市場的挑戰

本節將探討在新型電力系統建設背景下，儲能參與中國電力容量市場建設的關鍵問題。由于儲能資源具有物理特性，需要討論儲能資源可信容量的核定方法和體系。此外，還需要討論儲能作為獨立主體參與電力容量市場建設時的產品設計、容量市場的出清模型與多市場的耦合關系，以及如何提升容量市場運營效率等問題。

3.1.1 儲能資源可信容量核定方法和體系的要求

儲能資源可信容量核定是其參與容量市場建設的重要一環，也是各國容量市場建設關鍵的共性問題。未來，中國新型電力系統的構建也必將對儲能資源的可信容量核定提出新要求。一方面，需要考慮在未來多樣化負荷場景下，不同類型儲能裝置可靠性容量的評估方法問題；另一方面，儲能資源種類豐富、參與容量市場建設的方式多樣，需要充分考慮不同儲能資源的物理特性，制定合理、可信賴的容量評估標準。

當前，世界各國儲能資源的可信容量測算基本都基于持續充放電時長，采用等效容量、歷史數據加權平均、峰荷時段可用性、容量資源季節性匹配或分時段容量系數等方式進行評估，但這并不能完全匹配儲能在尖峰負荷時段的出力情況。近年來，部分國家和地區在探索ELCC 模式，但這種模式也存在著技術難度大，需要內嵌仿真程序等問題［2］。同時，現有的新能源發電容量可信度研究多采用單電源、單時間尺度，缺乏對于包含新能源與儲能資源組成聯合發電系統、多電源分布式的虛擬聚合資源、具有時間特殊性的儲能資源、儲能資源作負荷時的可信容量核定研究，難以支撐未來包含儲能資源參與的電力容量市場的新需求。

3.1.2 電力容量交易運營能力的要求

容量市場運營與電力系統規劃密切相關，將在滿足發電資源的充裕性、電網運營的可靠性與經濟性方面扮演重要角色。在“雙碳”目標下，儲能等多類型市場主體的參與必然會對容量市場交易運營能力提出更高要求。

首先，容量市場出清模型的建立需要考慮未來新型電力系統多電源、多主體、多時段的特點。一方面，隨著儲能技術的發展和可再生能源滲透率的提高，加上中國各地區電源結構、負荷結構不同，需要建立靈活合理的容量市場出清模型；另一方面，當前電力容量市場出清機制多基于單時段，而儲能資源具有物理特性，其出力調度可行性受荷電狀態、充放電速率等多維度因素的影響，各時段在功率平衡約束下獨立求解的出清模型難以滿足未來新型電力系統的需求。

其次，在“雙碳”目標下，中國正面臨能源的轉型升級，需要對多市場耦合的運行模式進行統籌考慮。然而，當前單一市場獨立運行，基于單市場的出清機制難以滿足對支持多市場耦合模式的容量市場出清模型的要求。

一般來說，容量市場的效率較低。一是其出清頻率較低，每年出清一次；二是相比于按年分攤的容量費用疏導模式，基于邊際成本的定價方式有可能導致成本回收的不充分性；三是容量市場對某些類型機組的準入限制較高。這些都會導致市場主體參與容量市場的積極性不高，從而破壞容量市場競爭性的市場條件，使得容量市場運營效果低于預期。在市場準入標準方面，盡管近年來中國正在逐步降低儲能資源的準入標準，但與英國的1 MW、美國的0.1 MW 相比仍存在較大差距。另外，新型電力系統具有清潔低碳、靈活高效、開放互動等特征，儲能資源將會以多樣靈活的形式參與容量市場，而當前中國的容量機制建設尚未考慮上述因素，學術界的討論也相對有限。隨著儲能產業的發展和儲能技術的進步，中國電力容量市場的建設需要各類儲能資源的積極參與。

3.2 對儲能參與中國電力容量市場建設的思考

對于儲能參與中國電力容量市場的機制設計問題，需要考慮國外建設經驗與中國國情的適配性，綜合考慮中國電力市場發展實際統籌規劃、改革創新。因此，本節結合中國新型電力系統的建設背景和國內外的實踐及研究狀況，提出如下思考:

1）對于儲能在容量市場中的補償次序問題，考慮到建設容量市場是為了解決供電可靠性的問題，拓展可靠供電企業的利潤空間、幫助老舊化石能源機組退出市場、高效引導投資，而新能源機組出力的不確定性大、容量效應小，在許多容量機制較為成熟的國家和地區對新能源機組不進行補償，或與火電機組相比進行較少量的補償。因此，本文認為中國在建設容量市場時，應優先考慮對傳統火電機組和儲能裝置進行補償，初期可只面向這兩種供電可靠性較高的資源，再逐步擴大容量市場的參與范圍，吸納DSR 等多類型主體的參與。圖2 展示了本文對考慮儲能資源參與中國電力容量市場建設的相關思考。

圖2 考慮儲能資源的中國電力容量市場建設構架Fig.2 Construction framework of China’s power capacity market considering energy storage resources

2）研究儲能參與容量市場合理的技術標準，滿足容量市場建設對于可靠性和公平競爭的要求。在儲能資源的可信容量測算方面，中國可在初期采用歷史數據加權平均等較為粗放的方式，并探索采用ELCC 模式的可能性；可根據其負荷削減指定值、裝機備用裕度、強迫停運率等因素確定儲能資源作為負荷時的容量價值。同時，可以將跨區輸電的可靠性損失納入考量范疇，對于資產組合的類型，可以參照PJM 容量市場的做法，設置組合資源總可信容量不高于單獨資源可信容量的總和。另外，由于中國容量市場建設起步較晚且不同地區電力市場的發展情況存在差異，可采用設立試點等方式，探索適合中國國情的儲能容量測算方式。

3）在容量市場機制設計方面，可以設計儲能資源多樣化的容量產品，并細化容量市場類別。一方面，產品設計多樣化是調動各類儲能資源參與容量市場積極性、保證容量市場良好運行的重要手段?？紤]到系統可能出現的緊急情況和激勵儲能資源提高自身技術水平的需要，可以對部分性能優良、持續可預測的儲能資源提高容量費用補償標準。另一方面，在設立以年為單位的容量市場后，可結合中國國情探索多時間尺度的容量市場。對于部分季節性儲能資源（如抽水蓄能、氫儲能等）僅在某些月份具有容量特性，若以年為單位進行容量補償，則根據容量市場的出清規則，只能對全年負荷峰值時的容量進行補償，但有可能受到季節的影響，導致容量補償較少。事實上，這些季節性儲能資源可能在部分月份的可用度極高，對系統的容量支撐作用很大，理應予以補償。因此，直接設立年容量市場的做法可能造成對部分儲能資源補償的不充分性和不合理性；而對月、星期等更短時間尺度的容量市場，可以使得更多類型的儲能資源從容量市場中獲得充分、合理的補償。再者，考慮到儲能資源的負荷側容量特性，未來中國建設容量市場時需要設計儲能資源的DSR產品，從不同層面發揮儲能資源的容量特性，促進資源的優化配置。另外，考慮到儲能資源的區域價值，可以幫助分布式儲能資源以虛擬聚合資源的方式參與容量市場，并研究相關的交易、結算細則。

4）中國在建立容量出清模型時，需要充分考慮儲能資源的物理特性，建立多時段混合、多主體參與的容量市場出清模型。儲能資源受其自身能量有限性的影響，在出力調度時必須考慮其荷電狀態的約束，因而在建立出清模型時需要考慮多時段的耦合關系。此外，除了作為電源，儲能還可以作為負荷參與容量的DSR 管理，在建立容量市場出清模型時有必要考慮其作為負荷時的容量特性。

5）深入研究考慮儲能資源容量特性的多市場耦合出清機制。在未來中長期市場與現貨市場協調運行的背景下，可以考慮儲能的容量效應，研究儲能資源參與現貨市場和容量市場的耦合市場機制和金融衍生品機制。此外，可以探索金融儲能權［9］與容量市場的耦合關系，利用儲能資源緩解輸電線路阻塞問題和發揮容量支持作用的協調關系。

6）明確儲能參與電力容量市場的獨立主體地位，因地制宜地降低儲能資源的準入標準。在國家已提出要推動儲能作為獨立主體參與各類電力市場的基礎上，宜盡早明確其參與電力容量市場的獨立主體地位，優化資源配置，提高儲能資源主體的參與積極性。此外，建議考慮降低儲能參與電力容量市場建設的準入標準、培育分布式資源聚合商，并建立健全配套政策、出清算法等，使得更多小規模儲能能夠從容量市場建設中獲益，并為競爭性容量市場的建設添磚加瓦。

4 結語

在中國構建新型電力系統的背景下，為促進儲能資源主體參與中國電力容量市場建設，本文首先從學術研究和實踐的角度出發，著眼于儲能如何參與中國容量市場建設的問題，梳理了國內外容量市場的相關研究和實踐現狀，對比了其參與典型容量機制的差異?？偨Y了中國容量機制設計的關鍵問題，全面介紹了當前儲能參與中國容量機制建設的狀況。進而，結合中國容量機制建設的關鍵問題，探討了儲能資源參與中國容量機制建設面臨的風險和挑戰，并從儲能資源的補償次序、可信容量評估、產品設計、框架設計、計及儲能資源的容量市場模型修正等方面提出了相關思考。

未來研究可深入探討儲能資源參與容量機制建設的成本疏導問題，特別是當前容量補償階段的容量電價疏導問題亟待解決。此外，可以探究儲能參與容量市場的多時段出清模型設計、儲能與其他電源聯調時的可靠性容量評估等問題，并可以在本文研究的基礎上探索多市場耦合運行的可能機制。

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