适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究专题报告中国电力圆桌项目课题组2020 年 7 月 项目课题组NRDC 自上个世纪九十年代起在中国开展环保工作，在北京设有办公室，现有成员30多名。作为先进理念的倡导者、实用解决方案的推介者和值得信赖的专业合作伙伴，NRDC 主要通过开展政策研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。NRDC 在北京市公安局注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。更多信息，请访问：nrdc。自然资源保护协会NATURAL RESOURCES DEFENSE COUNCIL西安交通大学是“七五”“八五”重点建设单位，首批进入国家“211”和“985”工程建设学校。2017年入选国家“双一流”建设名单 A 类建设高校，8 个学科入选一流建设学科。西安交通大学电气工程学科是国家一级重点学科，电力系统及其自动化学科是国家级二级重点学科。参与团队长期从事电力系统规划与可靠性，电力市场等相关研究，在新能源电力系统建模、可靠性评估、用户灵活互动用电、需求侧响应及电力市场等方面具有良好的研究基础。项目研究报告系列中国电力圆桌项目中国电力可持续发展圆桌（简称电力圆桌）项目于2015年9月启动，旨在紧扣应对气候变化、调整能源结构的国家战略，邀请业内专家和各利益方参与，共同探讨中国电力部门低碳转型的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制，电力圆桌将各方关心的、有争议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论，选出核心问题委托智库开展高质量研究，并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见，从而支持相关政策的制定和落地，推动中国电力行业的改革和可持续发展，提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 推动中国竞争性电力市场建设的整体性研究 中国宏观经济研究院市场与价格研究所，2018 年 10 月 西北区域电力现货市场及监管机制研究 西安交通大学，2019 年 4 月 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 中国能源研究会，2019 年 5 月 基于园区增量配电网的综合能源服务业态研究 电力规划设计总院， 2019 年 12 月多元融合高弹性电网需求侧资源潜力挖掘 以长三角中心城市湖州为例 国家发改委能源研究所，国网湖州供电公司，国瑞沃德（北京）低碳经济技术中心 ， 2020 年 4 月 适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究 西安交通大学 ， 2020 年 5 月适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究Regional Ancillary Service Market Mechanism for the Development of Renewable Energy in Northwest China报告撰写单位西安交通大学电气工程学院2020 年 7 月| i |目 录摘要 . .iv1. 课题研究背景及基本理论 .11.1 研究背景 . 11.2 辅助服务的基本原理 . 31.2.1 辅助服务的定义及作用 .31.2.2 辅助服务的分类 .31.2.3 辅助服务的定价方式 .61.3 国内外典型电力辅助服务市场情况 . 61.3.1 国外电力辅助服务市场建设现状 .61.3.2 国内电力辅助服务市场建设现状 .81.4 西北区域电力辅助服务市场建设现状及问题 . 121.4.1 西北区域电力辅助服务市场建设现状及特点 . 131.4.2 西北区域电力辅助服务市场存在的问题 . 131.4.3 高比例新能源对西北区域电力辅助服务市场需求的影响 . 142. 西北区域电力辅助服务市场体系设计 .162.1 建设目标 . 162.2 建设模式 . 163. 西北区域电力辅助服务市场机制设计 .18适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究| ii |3.1 交易品种 . 183.2 市场成员 . 183.3 交易机制 . 193.3.1 出清机制 . 193.3.2 价格机制 . 213.3.3 用户侧的参与方式 . 223.4 分摊机制 . 233.4.1 发电侧辅助服务费用分摊 . 243.4.2 用户侧辅助服务费用分摊 . 243.5 惩罚机制 . 254 西北区域电力辅助服务市场与其他市场的衔接 .274.1 西北区域电力辅助服务市场与电能量市场的衔接 . 274.1.1 两种电力市场模式的比较 . 274.1.2 西北区域电力辅助服务市场与电能量市场的联合出清 . 284.1.3 西北区域电力辅助服务市场与电能量市场联合出清的模型 . 324.2 西北区域电力辅助服务市场与省内市场的衔接 . 344.2.1 当前市场开展模式 . 344.2.2 区域市场与省内市场衔接模式 . 354.3 区域市场与跨区市场的衔接 . 374.4 容量市场与电能量市场的衔接 . 385 西北区域电力辅助服务市场评价体系 .415.1 西北区域电力辅助服务市场评价指标体系的构建 . 425.1.1 辅助服务市场评价指标体系的构建原则 . 425.1.2 西北区域电力辅助服务市场评价指标体系的建立 . 435.2 综合评价模型的构建 . 485.2.1 综合评价方法的选择 . 495.2.2 层次分析法 . 495.2.3 多层次模糊综合评价模型 . 49适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究| iii |5.3 基于评价主题对西北区域电力辅助服务市场的评价 . 526. 研究发现及建议 .546.1 研究发现 . 546.2 政策建议 . 566.3 下一步工作建议 . 59参考文献 .61适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究| iv |摘要目前我国正处于能源转型的关键时期，实现电力的清洁化供应对于推进能源清洁转型有着至关重要的意义。风电（装机占比 19.3%）和光伏（装机占比 16.0%）1已经成为西北电网第二、第三大电源类型。西北电网多项措施并举，已经成功实现了新能源发展的“双升双降”，但受制于用电量增长缓慢、火电灵活性改造滞后、供热机组与自备电厂占比大、新能源与传统能源利益协调机制有待完善等原因，目前西北新能源消纳形势依然严峻。为了进一步增加新能源的消纳空间，提高电网的灵活性，亟需建立与电能量市场发展相适应的西北区域电力辅助服务市场，在实现电力清洁化的同时维持系统的安全稳定运行。本课题由西北能源监管局牵头，自然资源保护协会提供支持，西安交通大学为主要承担单位，国家电网公司西北分部参与，旨在通过对国内外市场建设的研究，结合西北地区发展情况，设计一套具有西北特色的电力辅助服务市场机制，进一步促进新能源消纳，推动西北区域能源转型的同时，为我国建设环境友好型和资源节约型社会做出贡献。研究发现（1）建设和完善区域电力辅助服务市场，能够激励传统机组综合改造，协调传统机组与新能源机组之间的利益分配，提升电网的调节能力，在确保电力系统运行可靠性的同时，实现资源的大规模优化配置，从而进一步促进新能源消纳，推动能源转型。（2）西北电网受本地需求不足、火电灵活性改造滞后、供热机组与自备电厂占比大、适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究1. 截至 2019 年 6 月底新能源与传统能源利益协调机制有待完善等因素制约，新能源弃电现象有待进一步改善。亟需通过完善健全辅助服务市场交易机制，推动西北电力市场体系的建设，以市场化手段解决制约西北新能源发展的问题。（3）随着西北区域电力辅助服务市场建设的逐渐起步，在构建西北区域电力辅助服务市场体系时，还应着重考虑高比例新能源的波动性、间歇性、不确定性对辅助服务需求的影响，着重建设调峰、调频、备用辅助服务的具体市场机制。（4）辅助服务作为电能量的重要支撑，其市场建设要与电能量市场的运作方式相适应，同时考虑西北区域亟需解决的问题。在现行“计划调度 + 市场竞价”双轨制下，西北区域电力市场发展仍不成熟，应从调峰辅助服务市场建设起步，逐步扩大辅助服务市场化交易范围，分段建设辅助服务核心产品与发展模式。（5）西北区域电力辅助服务市场尚处于探索阶段，市场机制需要不断发展完善，以进一步挖掘优质辅助服务供应潜力，促进资源在更大范围内优化配置。亟需建立较为全面合理的评价体系在市场运行过程中对市场运营效果和市场机制进行及时的评价分析，进而研究措施改善，从而形成市场运行、评价分析、反馈改善的良性循环发展。（6）区域与省内辅助服务市场的开展遵循“先区域，后省内”的模式具有更大优势。“先区域，后省内”的市场模式下，优先调用省间较低成本的调峰资源，不仅可以降低省内新能源企业调峰费用的分摊压力，还能实现系统运行成本的最小化，为进一步统一区域和省内辅助服务市场奠定基础。研究建议（1）分阶段建设与电力市场发展相适应的辅助服务市场。 市场初期优先推进调峰辅助服务市场建设，调峰辅助服务与现货同步开展，其余辅助服务优先在中长期市场开展。市场成熟后，推动区域调峰辅助服务与现货市场融合，备用、调频辅助服务与现货电能量市场联合出清，避免因分开出清造成的容量冗余。（2）完善统一定义、统一要求的辅助服务产品设计。 坚持一个区域一套规则、具体省份参数可略有差异的原则，对西北区域电力辅助服务市场辅助服务交易品种进行统一的定义与要求，并结合实际情况在省级市场中精细化辅助服务产品。（3）明确用户参与辅助服务市场的定位。 建议将用户侧主体纳入区域统一辅助服务| v | 适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究| vi |适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究市场体系，明确可调节负荷等作为市场主体的地位。在初级阶段，采用中长期双边协商手段进行调峰、备用、调频辅助服务的交易；在成熟阶段，用户通过响应分时电价，及时调整自身的负荷变化以控制用电成本。（4）建立全面合理反映西北区域电力辅助服务市场运营效果的评价体系。 依据市场建设阶段特点合理更新评价主题，从市场六个方面设置十八个二级指标初步形成评价指标体系，并选取分层次模糊法对市场进行综合评价。（5）区域与省内市场的开展遵循“先区域，后省内”的模式。 优先以价格为导向提前进行跨省区域调峰，然后以市场为导向进行省内调峰，降低省内新能源企业调峰费用的分摊压力，实现系统运行成本的最优。| vii | 适应新能源发展的西北区域电力辅助服务市场机制研究SummaryChina is at a critical juncture in its energy transition, with the decarbonization of power supply mix being more important than ever. Wind power (at 19.3% of installed capacity) and pho-tovoltaic (at 16.0% of installed capacity)2have become the second and third largest power supply sources in the Northwest Power Grid. The Northwest Power Grid has taken multiple measures to achieve its “double rise” (i.e. increase in both capacity and generation volume) and “double decline” (i.e. reduction in both curtailment volume and rate) goal for wind and solar energy development. However, renewable energy integration remains a challenge due to a combination of factors including a slow electricity consumption growth, lag in thermal power flexibility retrofit, the large proportion of heating units and captive power plants, and the need to further address conflicting interests between renewable and traditional energy. To further integrate renewable energy and improve the flexibility of power grid, the construction of a northwest regional ancillary service market that is compatible with the development of the electricity energy market is urgently needed, so as to ensure the safe and stable operation of the power system while decarbonizing the power grid.This project is implemented under the leadership of the Northwest Energy Regulatory by Xian Jiaotong University (XJTU) with the participation of the Northwest Branch of the State Grid Corporation of China and supported by the Natural Resources Defense Council (NRDC). The purpose of this research project is to design a set of electric power ancillary service market mechanism that takes into account the characteristics of Northwest China, to further promote the integration of new energy and the transition of energy in the northwest region, while con-tributing to the construction of an environment-friendly and resource-saving society in China.Research Findings:(1) The construction and improvement of the regional ancillary service market can promote 2. By end of June 2019.