新型電力系統(tǒng)背景下我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)分析

姚洋陽(yáng)，三梅英，白永福，王西德，邱亞鳴，胡 靜

（1.上海明華電力科技有限公司，上海 200090； 2.黃河上游水電開發(fā)有限公司，青海 西寧 810000；3.黃河上游水電開發(fā)有限公司拉西瓦發(fā)電公司，青海 貴德 811700；4.甘肅鹽鍋峽發(fā)電有限公司，甘肅 永靖 731601）

2021 年3 月，我國(guó)提出要構(gòu)建以新能源發(fā)電為主體的新型電力系統(tǒng)，確定了新能源發(fā)電在未來(lái)新型電力系統(tǒng)中的主體地位，也切實(shí)表明了未來(lái)新型電力系統(tǒng)將在我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”（簡(jiǎn)稱“雙碳”）目標(biāo)的過(guò)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用［1-2］。

在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，我國(guó)正在快速建設(shè)以新能源發(fā)電為主體的新型電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)呈現(xiàn)“新能源高滲透”和“直流輸電、電力電子設(shè)備高比例”的“雙高”特性。新能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。一方面，當(dāng)前不配置儲(chǔ)能設(shè)備時(shí)，風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電調(diào)頻能力有限，特別是在電網(wǎng)頻率偏低需要增加出力的情況下，電網(wǎng)調(diào)頻主要依賴火電、水電等傳統(tǒng)機(jī)組，但隨著高比例新能源發(fā)電的接入，電力系統(tǒng)的慣量水平顯著下降，系統(tǒng)調(diào)頻問(wèn)題凸顯。另一方面，光伏、風(fēng)電的隨機(jī)性和間歇性功率波動(dòng)特征導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏差增加，進(jìn)一步降低了電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性。隨著新能源裝機(jī)比例的不斷增加，電力系統(tǒng)的慣量支撐力度弱、出力不確定性強(qiáng)、頻率調(diào)節(jié)能力和阻尼特性差等問(wèn)題將日益凸顯［3］，因而對(duì)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等輔助服務(wù)的需求將明顯提升。電力輔助服務(wù)市場(chǎng)及其補(bǔ)充機(jī)制均需要進(jìn)一步發(fā)展完善，補(bǔ)償力度也需要進(jìn)一步提高。

本文旨在分析我國(guó)電源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)、新型電力系統(tǒng)下電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)以及輔助服務(wù)市場(chǎng)應(yīng)對(duì)策略，展望新型電力系統(tǒng)下“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”發(fā)展的新機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1 我國(guó)電源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)

對(duì)2017—2021 年全國(guó)各類電源裝機(jī)占比情況進(jìn)行分析得到，火電裝機(jī)占比不斷下降，2017 年裝機(jī)占比為62%，2021 年裝機(jī)占比下降至54%；核電裝機(jī)占比基本穩(wěn)定在2%；水電裝機(jī)占比逐年略有下降，相較于2017 年，2021 年水電裝機(jī)占比減少約2.8%；風(fēng)電裝機(jī)占比不斷提高，2021 年裝機(jī)占比比2017 年增加4.6%，達(dá)到13.8%；光伏發(fā)電裝機(jī)占比也明顯提高，2021 年裝機(jī)占比達(dá)12.9%。

2017—2021 年全國(guó)總發(fā)電量及非化石能源發(fā)電占比情況如圖1 所示。我國(guó)總發(fā)電量逐年增加，其中非化石能源發(fā)電占比也在不斷提高，2021 年非化石能源發(fā)電占比超過(guò)34%。在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，這一比例還將不斷提高，為此以新能源發(fā)電為主體的新型電力系統(tǒng)正在形成。與此同時(shí)，電網(wǎng)安全運(yùn)行壓力也越來(lái)越大。

圖1 2017—2021 年全國(guó)總發(fā)電量及非化石能源發(fā)電占比情況

“十四五”時(shí)期，我國(guó)可再生能源年均裝機(jī)規(guī)模將有大幅提升，預(yù)計(jì)到2025 年末，可再生能源發(fā)電的裝機(jī)占比將超過(guò)一半。此外，可再生能源在能源消費(fèi)中的占比也將持續(xù)攀升，預(yù)計(jì)到2025 年末將達(dá)到社會(huì)用電量增量的2/3，可再生能源角色將發(fā)生重大變化，不光是能源電力消費(fèi)的增量補(bǔ)充，更是能源電力消費(fèi)的主體。

此外，隨著新能源裝機(jī)占比的不斷提高，棄風(fēng)和棄光率高也是不容忽視的問(wèn)題。2016 年，全國(guó)平均棄風(fēng)率高達(dá)17%。此后國(guó)家出臺(tái)了多項(xiàng)政策促進(jìn)對(duì)新能源發(fā)電量的消納，這一問(wèn)題得到了有效改善。但該問(wèn)題仍然困擾著青海、西藏等新能源裝機(jī)占比較高的省份，2022 年1～11 月，青海棄風(fēng)率為7.2%，棄光率為9.3%，遠(yuǎn)超全國(guó)平均水平。

2 新型電力系統(tǒng)下電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)

以新能源發(fā)電為主體的新型電力系統(tǒng)下的電網(wǎng)將呈現(xiàn)“一低、雙高、雙峰、雙隨機(jī)”等特征，即低系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、高比例新能源與高比例電力電子設(shè)備、夏冬負(fù)荷雙高峰、發(fā)電出力和用電負(fù)荷雙側(cè)隨機(jī)波動(dòng)［4］。

新型電力系統(tǒng)及交直流混聯(lián)電網(wǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)使電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡面臨較大壓力。電網(wǎng)需要不斷增強(qiáng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)能量平衡、清潔能源消納以及資源優(yōu)化配置的能力。新能源發(fā)電高比例接入電力系統(tǒng)后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量削弱，頻率調(diào)節(jié)能力降低，系統(tǒng)短路容量下降，系統(tǒng)抗擾動(dòng)與無(wú)功支撐能力也會(huì)變差，暫態(tài)過(guò)電壓?jiǎn)栴}突出。這些不可控因素均會(huì)加大新能源機(jī)組大規(guī)模電網(wǎng)解列的概率，增加電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，提高對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、電能質(zhì)量控制以及維持系統(tǒng)平衡等能力的要求［5］。

國(guó)外相關(guān)研究表明，在電網(wǎng)不采取任何新措施的情況下，電網(wǎng)可接受的最大非同步滲透率（SNSP）為50%，計(jì)算公式如下［6］：

式中PNG——本地新能源發(fā)電功率；Pimport——直流輸電饋入功率；Pload——本地負(fù)荷功率；Pexport——交直流送出功率。

西北電網(wǎng)是我國(guó)新能源裝機(jī)占比最高的區(qū)域電網(wǎng)。截至2022 年底，西北電網(wǎng)新能源裝機(jī)容量超過(guò)1.57 億kW，占比超過(guò)50%，具有鮮明的新型電力系統(tǒng)特征。隨著電源結(jié)構(gòu)的變化，西北電網(wǎng)存在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量降低、系統(tǒng)無(wú)功調(diào)節(jié)壓力巨大、有功調(diào)峰能力欠缺等問(wèn)題。未來(lái)，西北電網(wǎng)目前遇到的問(wèn)題也很可能成為其他區(qū)域電網(wǎng)需要面對(duì)的問(wèn)題。

隨著我國(guó)新能源發(fā)電滲透率的不斷提高，需要加快完善輔助服務(wù)市場(chǎng)，發(fā)揮不同市場(chǎng)主體的功能作用和積極性，提前布局，緩解新能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊。

3 新型電力系統(tǒng)下輔助服務(wù)市場(chǎng)應(yīng)對(duì)策略

3.1 我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)發(fā)展歷程

電力輔助服務(wù)是指各類并網(wǎng)主體在正常電能生產(chǎn)、輸送及使用外，為維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、保證電能質(zhì)量、促進(jìn)清潔能源消納等而提供的服務(wù)。

我國(guó)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)發(fā)展先后經(jīng)歷了3 個(gè)重要階段［7］。

3.1.1 第一階段

2002 年之前為電力輔助服務(wù)無(wú)償提供階段，采用垂直一體化管理模式，沒(méi)有單獨(dú)的補(bǔ)償機(jī)制，而是將其與電量進(jìn)行捆綁，統(tǒng)一結(jié)算。這一階段電力輔助服務(wù)的市場(chǎng)價(jià)值無(wú)法充分體現(xiàn)，損害了部分主體的利益［8］。

3.1.2 第二階段

2006 年，原國(guó)家電監(jiān)會(huì)印發(fā)《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》（與《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》并稱“兩個(gè)細(xì)則”），標(biāo)志著我國(guó)電力輔助服務(wù)進(jìn)入計(jì)劃補(bǔ)償階段，按照“補(bǔ)償成本和合理收益”的原則對(duì)提供輔助服務(wù)的并網(wǎng)發(fā)電廠進(jìn)行補(bǔ)償。然而“兩個(gè)細(xì)則”計(jì)劃補(bǔ)償模式的補(bǔ)償力度并不能完全與市場(chǎng)相匹配，對(duì)輔助服務(wù)提供主體的激勵(lì)作用有限。

伴隨著新能源發(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng)，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法匱乏的問(wèn)題逐漸嚴(yán)重，原有的計(jì)劃補(bǔ)償方式難以滿足電網(wǎng)需求，我國(guó)進(jìn)入電力輔助服務(wù)市場(chǎng)探索階段，亟須利用市場(chǎng)化手段加大獎(jiǎng)罰力度，以更高的補(bǔ)償價(jià)格激勵(lì)發(fā)電企業(yè)等調(diào)節(jié)資源參與電力輔助服務(wù)。

當(dāng)前，我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)尚處于探索建設(shè)階段，正在形成輔助服務(wù)市場(chǎng)+輔助服務(wù)管理辦法/實(shí)施細(xì)則的輔助服務(wù)提供模式。其中，調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)化程度相對(duì)較高。電力輔助服務(wù)提供方式如圖2 所示。

圖2 電力輔助服務(wù)提供方式

3.1.3 第三階段

2014 年10 月，東北能源監(jiān)管局印發(fā)的《東北電力輔助服務(wù)調(diào)峰市場(chǎng)監(jiān)管辦法（試行）》開始執(zhí)行，我國(guó)首個(gè)電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)正式啟動(dòng)。此后，在《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)〔2015〕9 號(hào)）的指引下，我國(guó)積極嘗試輔助服務(wù)市場(chǎng)化補(bǔ)償方法，對(duì)電力輔助服務(wù)提供主體的激勵(lì)作用顯著提升。

截至2023 年2 月，我國(guó)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)開展情況如表1 所示。由表1 可見，我國(guó)已初步形成了以調(diào)峰、調(diào)頻、備用等交易品種為核心的區(qū)域、省級(jí)輔助服務(wù)市場(chǎng)體系。

表1 我國(guó)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)開展情況

調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)已初步形成市場(chǎng)化的價(jià)格形成機(jī)制，即發(fā)電側(cè)市場(chǎng)主體自行報(bào)價(jià)，通過(guò)集中競(jìng)爭(zhēng)、統(tǒng)一出清形成調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)的邊際出清價(jià)格和中標(biāo)量。電力調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)按需調(diào)用、按序調(diào)用、價(jià)格優(yōu)先的原則對(duì)輔助服務(wù)資源進(jìn)行調(diào)用，并按照邊際出清價(jià)格和調(diào)用量對(duì)提供輔助服務(wù)的市場(chǎng)主體予以經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，輔助服務(wù)的補(bǔ)償總費(fèi)用按照電量或電費(fèi)比例分?jǐn)偨o發(fā)電側(cè)市場(chǎng)主體及電力用戶。

3.2 當(dāng)前電源結(jié)構(gòu)下輔助服務(wù)市場(chǎng)新變化

2021 年12 月，國(guó)家能源局印發(fā)新版“兩個(gè)細(xì)則”，開啟我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)新篇章。此后各區(qū)域電網(wǎng)積極響應(yīng)，2022 年3 月南方電網(wǎng)最先發(fā)布了“兩個(gè)細(xì)則”征求意見稿。此后，華東電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、西北電網(wǎng)均發(fā)布了新版“兩個(gè)細(xì)則”模擬運(yùn)行稿［9］。

新版“兩個(gè)細(xì)則”的修訂主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：擴(kuò)大電力輔助服務(wù)主體；豐富電力輔助服務(wù)品種；深度挖掘傳統(tǒng)電源潛力；豐富優(yōu)化市場(chǎng)交易輔助服務(wù)市場(chǎng)［10］。

3.2.1 擴(kuò)大電力輔助服務(wù)主體

為契合新型電力系統(tǒng)主體多元、“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”良性互動(dòng)的特點(diǎn)，新版“兩個(gè)細(xì)則”增加了對(duì)新能源、新型儲(chǔ)能、負(fù)荷側(cè)并網(wǎng)主體等的并網(wǎng)技術(shù)指導(dǎo)及管理要求［11］。

西北電網(wǎng)與南方電網(wǎng)新版“兩個(gè)細(xì)則”將調(diào)相機(jī)納入了輔助服務(wù)主體，對(duì)調(diào)相機(jī)提供的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行補(bǔ)償。擴(kuò)大服務(wù)主體范圍，可以通過(guò)市場(chǎng)的方式充分協(xié)同“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”各環(huán)節(jié)，使調(diào)節(jié)更加靈活，從而有效提高對(duì)新能源發(fā)電的消納能力。

3.2.2 豐富電力輔助服務(wù)品種

我國(guó)有償電力輔助服務(wù)分類如圖3 所示。為適應(yīng)電網(wǎng)“雙高”特性，平抑新能源波動(dòng)，新版“兩個(gè)細(xì)則”新增了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、爬坡等輔助服務(wù)品種，以提升電力系統(tǒng)的可靠性和電能質(zhì)量，促進(jìn)能源低碳發(fā)展。

圖3 我國(guó)有償電力輔助服務(wù)分類

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是指在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，并網(wǎng)主體根據(jù)自身慣量特性提供響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化率的快速正阻尼，為阻止系統(tǒng)頻率突變所提供的服務(wù)［12］。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)可通過(guò)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化吸收或釋放能量來(lái)維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，頻率變化越緩慢，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量支持是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。新能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)慣量降低，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量納入輔助服務(wù)可以提高傳統(tǒng)電源的積極性，為新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。目前南方電網(wǎng)及西北電網(wǎng)在新版“兩個(gè)細(xì)則”中均對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行補(bǔ)償。以西北電網(wǎng)一個(gè)1 000 MW 火電機(jī)組為例，假設(shè)機(jī)組運(yùn)行在38%負(fù)荷，當(dāng)50%≤西北全網(wǎng)非同步電源發(fā)電電力占比＜60%時(shí)，每小時(shí)可以得到1.4 萬(wàn)元補(bǔ)貼；當(dāng)60%≤西北全網(wǎng)非同步電源發(fā)電電力占比＜70%時(shí)，每小時(shí)可以得到7 萬(wàn)元補(bǔ)貼。補(bǔ)償力度隨著新能源裝機(jī)占比的提高不斷加大，在非同步電源大發(fā)時(shí)段通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量補(bǔ)償措施，可以有效促進(jìn)具備慣量支撐的主體提供輔助服務(wù)，保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

爬坡是指為應(yīng)對(duì)可再生能源發(fā)電波動(dòng)等不確定性因素帶來(lái)的系統(tǒng)凈負(fù)荷短時(shí)大幅變化，具備出力較強(qiáng)負(fù)荷調(diào)節(jié)速率的并網(wǎng)主體根據(jù)調(diào)度指令調(diào)整處理，對(duì)新能源出力功率波動(dòng)進(jìn)行預(yù)判，維持系統(tǒng)功率平衡?；痣?、天然氣發(fā)電、水電及儲(chǔ)能均可提供爬坡服務(wù)，可以有效緩解新能源出力功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)造成的沖擊。

3.2.3 深度挖掘傳統(tǒng)電源新潛力

增大調(diào)峰能力是解決新能源出力消納的有力措施，目前提供調(diào)峰輔助服務(wù)的主體主要包括火電、天然氣發(fā)電、核電、水電、儲(chǔ)能等，其中火電靈活性改造是“十四五”期間推動(dòng)新能源出力消納最重要的手段之一。2021 年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于開展全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)的通知》，強(qiáng)調(diào)火電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，以促進(jìn)對(duì)新能源出力的消納?；痣婌`活性改造為火電企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了轉(zhuǎn)型契機(jī)及活力。

隨著新能源發(fā)電占比的逐漸提高，對(duì)機(jī)組調(diào)峰能力的要求也日益提高，火電作為調(diào)峰主力軍，其深度調(diào)峰考核力度顯著增大。我國(guó)新能源裝機(jī)占比最高的西北電網(wǎng)，在新版“兩個(gè)細(xì)則”征求意見稿中對(duì)火電調(diào)峰提出了更高的要求，其中對(duì)于20%≤p＜40%（p為新能源裝機(jī)占比）調(diào)節(jié)范圍，深調(diào)考核系數(shù)提高了1 倍以上，即相同條件下新規(guī)考核金額將超過(guò)舊規(guī)的兩倍；同時(shí)新規(guī)對(duì)低于20%的裝機(jī)容量部分也要求進(jìn)行調(diào)峰考核，如表2 所示。華東電網(wǎng)在新版“兩個(gè)細(xì)則”中也提出，在電力供應(yīng)保障壓力大以及缺煤停機(jī)等特殊保供時(shí)期，將調(diào)峰考核系數(shù)從0.2 提升到0.4。因此，傳統(tǒng)火電機(jī)組需要充分挖掘調(diào)峰潛能，提升調(diào)峰能力，充當(dāng)調(diào)節(jié)電源的重要角色。

表2 西北電網(wǎng)新舊版“兩個(gè)細(xì)則”深調(diào)考核系數(shù)對(duì)比

此外，水電由于具有響應(yīng)迅速、調(diào)節(jié)速率快的特點(diǎn)，在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。隨著新能源發(fā)電占比的逐漸提高，水電的調(diào)節(jié)任務(wù)將會(huì)進(jìn)一步加重。各區(qū)域電網(wǎng)新版“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)水電自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）性能的要求如表3 所示。由表3 可以看出，新能源發(fā)電占比高且水電資源豐富的西北電網(wǎng)對(duì)水電AGC 性能要求較高。由于西北電網(wǎng)新能源發(fā)電占比高，水電調(diào)節(jié)頻繁，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)磨損加劇，10 s 的AGC 響應(yīng)時(shí)間有時(shí)難以滿足，因此需充分挖掘水電的調(diào)頻能力，可通過(guò)優(yōu)化控制策略、協(xié)同其他能源等方法優(yōu)化其AGC 性能。

表3 各區(qū)域電網(wǎng)新版“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)水電AGC 性能要求對(duì)比

隨著新能源裝機(jī)占比的提高，電網(wǎng)勢(shì)必會(huì)對(duì)傳統(tǒng)電源提出更高的要求，需要充分挖掘傳統(tǒng)電源的潛力，最大化促進(jìn)低碳能源的發(fā)展，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

3.2.4 豐富優(yōu)化市場(chǎng)交易輔助服務(wù)市場(chǎng)

早先我國(guó)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)服務(wù)以調(diào)峰為主，近年來(lái)輔助服務(wù)品種越來(lái)越豐富，部分區(qū)域電網(wǎng)將調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用、黑啟動(dòng)也納入了輔助服務(wù)市場(chǎng)，東北電網(wǎng)輔助服務(wù)市場(chǎng)還包含了抽蓄超額調(diào)用。

隨著我國(guó)電力市場(chǎng)的不斷完善，可以根據(jù)各省區(qū)市具體電力交易情況，持續(xù)豐富優(yōu)化其電力輔助服務(wù)市場(chǎng)，適時(shí)將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、爬坡等適用于新型電力系統(tǒng)的輔助服務(wù)新品種納入輔助服務(wù)市場(chǎng)，以市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的方式確定輔助服務(wù)提供的主體，使輔助服務(wù)的價(jià)格隨市場(chǎng)波動(dòng)，可以提高輔助服務(wù)提供主體的積極性。

4 新型電力系統(tǒng)下“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”發(fā)展新機(jī)遇與挑戰(zhàn)

4.1 源側(cè)：新能源發(fā)電為主體，傳統(tǒng)能源發(fā)電兜底

新能源發(fā)電將成為我國(guó)裝機(jī)及電量提供的主體。在新型電力系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，新能源與傳統(tǒng)能源之間的博弈將從激烈對(duì)撞向共存共生轉(zhuǎn)變。新能源發(fā)電的隨機(jī)與間歇特性對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成了巨大威脅，需加強(qiáng)新能源發(fā)電自身調(diào)節(jié)支撐與故障穿越能力。此外，火電等傳統(tǒng)化石能源電源占比下降是大勢(shì)所趨，但也是新型電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，將由基礎(chǔ)電源向調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)變，起到保障、調(diào)節(jié)與支撐的作用。各區(qū)域輔助服務(wù)市場(chǎng)都會(huì)與時(shí)俱進(jìn)，貼近當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)，相信火電轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)能源后也能有可觀的收益。

在高溫、寒冷等特殊天氣環(huán)境下，可再生能源發(fā)電由于不可抗力出力減少，此時(shí)若沒(méi)有傳統(tǒng)火電兜底，電力系統(tǒng)將難以保持平衡。2022 年8月，由于罕見高溫負(fù)荷大幅增加，電能出力不足，四川發(fā)布限電令，對(duì)居民的日常生活造成了嚴(yán)重影響，這背后就有枯水造成傳統(tǒng)水電出力不足的原因?？稍偕茉窗l(fā)電多“靠天吃飯”，不可預(yù)估，需要火電作為兜底保障電力的正常供應(yīng)。面對(duì)突發(fā)狀況時(shí)，新能源發(fā)電調(diào)節(jié)支撐能力不足，需要電力系統(tǒng)在更大范圍內(nèi)協(xié)同來(lái)支撐電網(wǎng)的安全運(yùn)行，風(fēng)光與火電是相輔相成的關(guān)系，絕非簡(jiǎn)單的替代關(guān)系［13］。

4.2 網(wǎng)側(cè)：大電網(wǎng)與微電網(wǎng)并舉

新型電力系統(tǒng)背景下，配電網(wǎng)中將含有大量的分布式可再生能源發(fā)電、可調(diào)節(jié)負(fù)荷，能源與社會(huì)深度融合，向能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)變。因?yàn)樾履茉从媚芘c產(chǎn)能地域不匹配，所以網(wǎng)側(cè)需要作出調(diào)整：提高特高壓外送規(guī)模，提升新能源出力消納能力。新型電力系統(tǒng)下，大電網(wǎng)與微電網(wǎng)將融合發(fā)展，交流大電網(wǎng)與交直流配網(wǎng)共生；配網(wǎng)將更加智能，靈活控制能力增強(qiáng)，可以支持分布式能源、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等用能設(shè)施和分布式發(fā)電設(shè)備的海量接入，滿足功率雙向流動(dòng)和多元負(fù)荷用電需求；電網(wǎng)與社會(huì)網(wǎng)絡(luò)融合，共同參與智慧城市、智慧生活建設(shè)。

4.3 荷側(cè)：源網(wǎng)荷互動(dòng)

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)組織模式是“源隨荷動(dòng)”，用發(fā)電系統(tǒng)匹配基本可測(cè)的用電系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)下，發(fā)電側(cè)、負(fù)荷側(cè)預(yù)測(cè)難度加大，傳統(tǒng)“源隨荷動(dòng)”的調(diào)節(jié)方式很難保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。新型電力系統(tǒng)下負(fù)荷結(jié)構(gòu)將更加多元化，用戶雙向互動(dòng)需要更加深入，負(fù)荷特性也更加復(fù)雜。隨著電動(dòng)汽車等新型負(fù)荷的不斷涌現(xiàn)、用戶側(cè)分布式儲(chǔ)能的推廣應(yīng)用，以及電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易機(jī)制的不斷完善，只有不斷提升電網(wǎng)供需互動(dòng)水平，才能從根本上實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。虛擬電廠可以作為用戶側(cè)與大電網(wǎng)之間的溝通紐帶［14］，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式發(fā)電機(jī)組、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)施的實(shí)時(shí)調(diào)控管理，通過(guò)與輸電網(wǎng)的信息實(shí)時(shí)交互實(shí)現(xiàn)電力的供需平衡。

4.4 儲(chǔ)側(cè)：共享儲(chǔ)能與抽水蓄能并進(jìn)

儲(chǔ)能系統(tǒng)具有快速響應(yīng)、精確跟蹤等特性［15］，在電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用中具有常規(guī)發(fā)電機(jī)組調(diào)頻無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。從國(guó)家到地方陸續(xù)出臺(tái)多個(gè)政策鼓勵(lì)新能源發(fā)電配置儲(chǔ)能，配置之后可優(yōu)先并網(wǎng)。電源結(jié)構(gòu)變化以及新能源裝機(jī)占比的迅速增加，將使得儲(chǔ)能剛需屬性愈發(fā)增強(qiáng)，儲(chǔ)能已成為未來(lái)建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐手段。共享儲(chǔ)能的運(yùn)行方式是一個(gè)重要的儲(chǔ)能改革方向［16］，可以解決傳統(tǒng)配建儲(chǔ)能電站利用率低、難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度與結(jié)算等問(wèn)題，是未來(lái)儲(chǔ)能建設(shè)的大方向。此外，抽水蓄能作為規(guī)模最大的電力系統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)，可以有效緩解新能源發(fā)電消納壓力，近年來(lái)得到了飛速發(fā)展，在華東電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)就新建有金寨、長(zhǎng)龍山等多座抽水蓄能電站。新型電力系統(tǒng)的建設(shè)給抽水蓄能帶來(lái)了新的活力［17］。

5 結(jié)語(yǔ)

“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，新能源裝機(jī)占比不斷提高，新型電力系統(tǒng)及交直流混聯(lián)電網(wǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)給電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，需要加快完善輔助服務(wù)市場(chǎng)，發(fā)揮不同市場(chǎng)主體的功能作用和積極性，提前布局，緩解新能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊。本文介紹了我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展歷程，分析了新型電力系統(tǒng)背景下我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)的新變化，對(duì)新型電力系統(tǒng)下“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”發(fā)展的新機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。相信在各方努力下，我國(guó)能順利過(guò)渡，建成安全、高效、低碳的新型電力系統(tǒng)。