证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 未经许可，禁止转载 证券研究 报告 行业深度研究报告 电气设备 电网新能源消纳系列报告之一：电力辅助服务助力 ， 新疆弃风限电率显著改善 行业 评级 推荐 评级变动 维持 事项 2 月 11日，新疆发改委发布了新疆 1 月份新能源消纳情况数据，弃风率 16.9%，同比下降 18.3 个百分点，弃风电量同比去年下降 26.58%；较上月环比下降 51.4%。弃光率 16.6%，同比下降 32.9 个百分点，弃光量同比下降 60%，环比下降 30%。 主要观点 1. 弃电率 下降略超预期， 电网 消纳能 力 提升 新疆 2018 年 1 月份的弃电率数据略超市场预期 。 2017 年 ， 新疆 的弃风弃光情况 得到了 进一步改善 ， 2015 年， 新疆弃风率 32%、弃光率 26%，2016 年分别为 38%、 32%， 2017 年 为 29.8%、 21.5%。从趋势上看 ， 新疆 的弃风情况 趋势 已经 向好 。 而同时 ， 新疆 的新能源 发电装机 量 也 从 2015年 底的 2219 万千瓦 提升到了 2743 万千瓦。 我们认为，我国新疆地区的弃风限电率的快速下降，主要 来自于电网灵活性的提升，电力辅助服务能力的日益增强是核心原因。 2. 电力辅助 服务功不可没， 考核趋严 、 调节 工作量大幅提升 电网 灵活性的提升是促进新能源消纳的核心，电力辅助服务是 提高 电网灵活性的 手段 之一。电力辅助 服务 中的调峰、备用等 能力 对于新能源发电消纳的 作用至关重要 。 我们 通 过对比 2015、 2016、 2017 年 三年 间 10月份 的 新疆 电力服务 辅助 服务补偿情况表 发现 ，西北地区 在 2015 年颁布新版本的 “ 两个细则” 后 至今 ， 火电厂总兑现费用从 19万 元增长至 44万元 ， 增长了 130%，平均 考核分数 增长 46%。 这些 变化从一个侧面验证了新疆 电力辅助服务 调节 工作量 在 加大， 促进了弃风弃光率 的下降 。 3. 电网 灵活性 升级 起步，新能源 装 弃电率将持续 下降 我国 电网灵活性的升级进步已经初见成效，随着电力辅助服务市场化机制的逐步建立 、 电力中长期交易机制、现货交易等机制的初步成熟， 新能源 发电的消纳能力仍将有进一步提升。 电网 灵活性的提升 ， 将 进一步 抬高我国新能源装机的天花板 。 我们 认为 ， 新能源的弃电率下降趋势将会持续。 4. 投资建议 我们 认为，我国电力辅助服务市场的起步 ， 将为新能源装机中长期的市场 空间奠定基础，新能源相关企业的中长期市场空间 得以 保证。另一方面 ，大规模 储能参与电网的商业模式将得到丰富，投资收益率也有进一步提高的可能性。 5. 风险提示 火电 灵活性改造不及预期； 西北外送 通道利用率不及预期 ； 电力辅助服务市场化进程不及预期 ； 储能成本下降不及预期 证券分析师：胡毅 执业编号： S0360517060005 电话： 0755-82027731 邮箱： huyihcyjs 联系人：邱迪 电话： 010-63214660 邮箱： qiudihcyjs 公司名称及代码 评级 金风科技（ 002202） 推荐 阳光电源（ 300274） 推荐 通威股份（ 600438） 强推 电气设备行业周报：无惧调整，新能源行业健康发展，继续推荐龙头标的 2018-02-04 电气设备行业周报： 1 月新能源汽车产销大增，龙头标的引领产业升级 2018-02-11 华创证券新能源：对春节后新能源汽车板块行情的判断 2018-02-21 -23%-6%11%28%17/02 17/04 17/06 17/08 17/10 17/122017-02-27 2018-02-23 沪深 300 电气设备 相关研究报告 行业 表现对比图 (近 12 个月 ) 推荐公司及评级 华创证券研究所 行业 研究 电气设备 2018 年 02 月 27 日 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 2 目录 写在前面的话： . 5 一、新疆一月份弃电率大幅下降，电网消纳能力大幅提升 . 6 二、电力辅助服务 提升新能源消纳能力的重要手段 . 7 （一）电力辅助服务目标是维护电力系统稳定性、提高灵活性 . 7 （二）新能源冲击发用电平衡，弃电本质是被动参与电网调节 . 10 三、西北地区电力辅助体系升级，新疆弃电改善显著受益 . 13 （一 ） 2015 年西北地区电力辅助服务机制升级，以期促进新能源消纳能力提升 . 13 1、我国电力辅助服务机制起步较晚，仍属探索阶段 . 13 2、西北地区 “两个细则 ”执行体系简析 . 15 3、 2015 年西北机制升级，提高补偿力度、考核标准 . 16 （二 ） 2015 至今新疆电力辅助服务工作量大幅提升，新能源消纳能力持续向好 . 19 1、补偿、考核分数大幅提高，辅助服务工作量提升 . 20 2、参与主体数量不断提升，兑现费用翻倍 . 21 3、旋转备用服务占比 50%，火电 “让路 ”积极性提高 . 23 四、结论与投资建议：弃风弃电率持续好转，储能有望开启全新商业模式 . 25 （一）电力辅助服务市场起步，西北地区弃电率下降趋势持续 . 25 （二）储能参与电网商业模式得以丰富，投资收益有望提升 . 26 五、风险提示 . 27 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 3 图表目录 图表 1 新疆弃风限电率大幅下降 . 6 图表 2 新疆弃电率得到改善 . 6 图表 3 电力辅助服务释义 . 7 图表 4 新能源发电比例提升后波动性冲击电网 . 9 图表 5 调峰获得补偿示意图 . 10 图表 6 旋转备用获得补偿示意图 . 10 图表 7 东北、西北区域新能源装机量最高（ 2017 年底累计发电装机量，单位：占比） . 10 图表 8 某 33x1500kW 风电场四季日内出力曲线 .11 图表 9 某省某典型日风电出力和负荷曲线 .11 图表 10 现行 “电力辅助服务 ”执行体系背景 . 13 图表 11 现行电力辅助服务相关政策文件汇总 . 13 图表 12 “两个细则 ”分数计算示意图 . 15 图表 13 单一发电厂主体的费用执行情况 . 16 图表 14 “两个细则 ”体系资金流转示意图 . 16 图表 15 西北地区 “考核（处罚） ”项目对比（部分） . 17 图表 16 西北地区 “补偿（奖励） ”项目对比（部分） . 18 图表 17 2015 年版本辅助服务补偿力度大幅提高 . 19 图表 18 新疆三年 10 月份火电厂兑现费用情况（单位：万元） . 19 图表 19 2015 年至今新疆 “两个细则 ”资金流转规模增长一倍（单位：家） . 21 图表 20 新疆过去三年 10 月发电量（亿千瓦时） . 21 图表 21 度电均摊补偿费用金额（单位：元 /kWh） . 21 图表 22 2015 年至今参与主体数量增长一倍（单位：家） . 22 图表 23 火电、水电兑现总费用快速提高（单位：万元） . 22 图表 24 风 电、光伏上缴总费用提高（单位：万元） . 22 图表 25 西北地区调峰、旋转备用补偿政策对比 . 23 图表 26 2017 年三季度西北地区辅助服务比例 . 24 图表 27 2017 年二季度西北地区辅助服务比例 . 24 图表 28 新疆用电量保持增长（单位：亿千瓦时） . 24 图表 29 新疆火电利用小时数与装机量 . 24 图表 30 2020 年我国电力辅助服务市场机制将建立完善 . 25 图表 31 各地区电力辅助服务 “市场化 ”政策陆续出台 . 25 图表 32 新疆电力辅助服务 “市场化 ”有望抬高调峰服务收益 . 26 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 4 图表 33 储能地位在诸多政策文件中获得明确 . 26 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 5 写在前面 的话 ： 2018 年 1 月 ，新疆、甘肃等地区的弃风限电率大幅下降，延续了 2016 年 以来的下降趋势。国家 政策 层面对于新能源消纳给予了 有力 的支持，从多个 方向 加强监管协调， 保障 新能源 发电 的足额利用。 电力辅助 服务 是提高 电网灵活性的重要 工作领域 之一，对于新能源消纳有着举足轻重的作用。 2015 年 10 月 ，西北地区开始实行了新版本的电力辅助服务 相关 政策细则 （“两个细则”）， 对于电力辅助服务的相关补偿、考核机制进行了大幅度的调整。 2015 年， 西北地区的风电装机量暴增，直接导致了 2015 年 、 2016 年西北地区 弃风弃光率接连爬升，在 2016年 达到了峰值。 2017 年 开始，西北地区的 弃电 情况开始缓和。我们 认为 ，新版本的电力辅助服务规则 对于 西北电网的新能源消纳提供了有力的支持。 我们 从新疆能监办 官网上 搜集到 了 2015、 2016、 2017 年 10 月份 的 “ 两个细则 ”执行情况 的通告，结合新版本的电力辅助服务政策 进行了 挖掘分析。我们 发现 ， 2015 年 至今，西北地区的电力辅助服务工作量出现了 大幅度 的提升：火电、水电厂的 最终兑现 费用大幅提高 140%左右 、 考核（ 处罚 ） 力度 也进一步提升、风电、光伏发电主体数量增加了 100%以上 通过 这些结果 ， 可以从一个侧面看出，我国电力辅助服务 的 潜力正在被逐步激发出来。 作为 电力体制改革的重要组成部分，电力辅助服务的 “ 市场化 ” 改革 也在 逐步 快速 推进。 2016 年 底，东北地区电力辅助服务市场化改革试点工作开始后， 福建 、山东、甘肃、新疆等地区陆续出台了电力辅助服务 “ 市场化 ”政策 文件 。 我们认为 ，电力辅助服务是未来电网 灵活性升级 的主要方向， 是为 火电灵活性改 造 后参与 电网 调节的重要制度基础。另一方面 ， 电力辅助服务的市场化 改革 ， 也 为 大规模 储能参与 电网 调节打开了大门，众多地区的市场化 改革文件中，均为储能系统确定了主体地位，并单独罗列章节规定其 运行 细则。 本篇 报告作为电网新能源消纳系列报告的第一篇，重点介绍西北地区 现行 电力辅助服务制度 ， 并对过去三年 10月份新疆地区 的 具体 运行情况 进 行了 量化分析，从 一个 侧面为 理解 新疆地区弃风弃电率接连下降原因 提供了 思路。 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 6 一、 新疆 一月份 弃电率 大幅下降 ， 电网消纳能力大幅提升 2 月 11 日，新疆发改委发布了 1 月份新能源消纳情况数据，弃风率 16.9%，同比下降 18.3 个百分点，弃风电量同比去年下降 26.58%；较上月环比下降 51.4%； 弃光率 16.6%，同比下降 32.9 个百分点，弃光量同比下降 60%，环比下降 30%。 新疆 弃电率进一步改善，新能源消纳能力日益提高。 图表 1 新疆 弃风限电率大幅下降 项目 2018 年 1 月 2017 年 1 月 弃风率 16.9% 35.2% 弃光率 16.60% 49.5% 弃风电量 (亿瓦时 ) 5.2 7.9 弃光电量 (亿瓦时 ) 1.4 3.5 风电装机量 (GW) 18.35 17.76 光伏装机量 (GW) 9.07 8.62 资料来源： 国家能源局 ， 新疆发改委， Wind， 华创证券 图表 2 新疆 弃电率 得到 改善 资料来源： 国家能源局， 新疆发改委 ， 华创证券 新疆 弃电率 连续 改善 ，一月份数据 进一步 下降 。 2017 年 ， 新疆 的弃风弃光情况 得到了 进一步改善 ， 2015 年，新疆弃风率 32%、弃光率 26%， 2016 年分别为 38%、 32%， 2017 年 为 29.8%、 21.5%。从趋势上看 ， 新疆 的弃风情况 趋势 已经 向好 。 而同时 ， 新疆 的新能源 发电装机 量 也 从 2015 年 底的 2219 万千瓦 提升到了 2743 万千瓦。 2015年 ，新疆 新增 风电装机量 8.87GW， 同比 巨幅 增长 110%， 这也为新疆电网的消纳带来了巨大压力， 2016 年 新疆弃风、弃光率达到了历史高峰。 但 2017 年 ， 新疆 的弃风率进一步下降， 新能源 装机量依旧保持 增长 。 在 新能源装机量 日渐提高的过程中， 1 月份 新疆弃电数据略超市场预期 。 我们认为，我国新疆地区的弃风限电率的快速下降，主要来自于电网灵活性的提升， 而电力辅助服务机制 的日益增强 和 完善 是核心 驱动 因素 。 为验证 这一 判断 ， 我们收集 分析了新疆 20152017 年 10 月份公布 的相关统计数据 ，数据 表明 近两年来 ， 新疆 的电力辅助服务工作量日益增加，对于电网灵活性和新能源消纳提供了有力的支持。 32% 38% 29.80% 16.90% 26.0% 32.0% 21.5% 16.6% 0%5%10%15%20%25%30%35%40%2015 2016 2017 2018年 1月 弃风率 弃光率 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 7 二、 电力辅助 服务 提升新能源消纳 能力 的重要手段 （一） 电力 辅助服务 目标是 维护 电力系统稳定性 、 提高 灵活性 电网 安全 稳定 运行的核心问题是在于发电、用电 的 功率实时平衡 。 交流电力系统 中 ，如果 发用电功率 不平衡，可能造成电压变化、频率变化等 诸多 问题 。 电力辅助服务的主要内容 就是 保证 发用电 平衡 ， 维护电网安全稳定运行的关键。可以说电力系统的 安全 稳定运行 ，主要 就在于 保证 发用电的实时平衡。 根据 我国相关政策文件描述， 辅助服务是指为维护电力系统的安全稳定运行，保证电能质量，除正常电能生产、输送、使用外，由发电企业、电网经营企业和电力用户提供的服务，包括：一次调频、自动发电控制（ AGC）、调峰、无功调节、备用、黑启动服务等。 图表 3 电力辅助服务释义 服务 名称 含义 调用 原因 问题 原因 一次调频 发电机组 通过调速系统的自动 反应 ，调整有功出力减少频率偏差 所提供 的服务 发电厂 调速系统，根据电网频率偏离 50Hz 的情况 自动 反应 负荷 与 发电出力功率 不平衡时，会 使得 同步发电机组转子转速上升或下降 ， 导致电网频率 出现 偏差。 自动发电 控制 （ AGC， 二次调频 ） 跟踪 电力调度交易机构下发的指令， ，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务 调度机构协调控制区域内所有发电主 厂 的共同作用 使 电力系统 频率 达到稳定 调峰 深度调峰 ： 为了跟踪负荷的峰谷变化而有计划的、按照一定调节速度进行的发电机组出力调整所提供的服务； 启停调峰 ： 火力发电机组按电力调度机构要求 在 规定时间内用电 负荷在日内波动，并且会出现一定速率的上升和下 降 ，因此需要控制系统发电 整体出力 曲线跟踪负荷曲线 用电 负荷的日内峰谷变化 （日负荷曲线） ， 保证发用电 实时平衡 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 8 服务 名称 含义 调用 原因 问题 原因 完成启停机（ 炉 ） 进行 调峰所提供的服务 备用 电力调度交易机构指定的发电机组通过预留发电容量所提供的服务，备用分为旋转备用（热备用）和非旋转备用（冷 备用 ） ，旋转备用通常需要在 几分钟内启动 调用 ， 并网但不 载 负荷的运行状态 随时准备并网 ，以保证电力系统出力 稳定， 或 其他意外 发生 。 系统 出力过高，将部分继续压减至零， 或 系统出现 出力 意外 缺失 ，以及时弥补 无功 调节 电力调度交易机构要求发电机组超过规定的功率因数范围向电力系统注入或吸收无功功率所提供的服务 负荷对于 有功、无功的需求出现变化，因其电力系统功率因数 发生 变化 发、用电无功功率不平衡 黑启动 在无外界电源支持情况下，由具备自启动能力的发电机组所提供的恢复系统供电的服务 电力系统大面积停电 系统意外故障 自动电压控制 （ AVC） 自动装置的作用下，发电机组在规定的无功调整范围内，自动跟踪电力调度指令，实时调整无功出力，满足电力系统电压和电网 电压 偏离额定值 发 、用电 无功功率不平衡 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 9 服务 名称 含义 调用 原因 问题 原因 无功控制要求所提供的服 务 资料来源： 并网发电厂辅助服务管理暂行办法 (原 国家电监委 【 2006】 43 号文 )， 华创证券 一般而言 ， 电力系统 发电需要跟踪负荷曲线，因此需要协调全部发电厂的出力 ， 产生了电力辅助服务的需求 。负荷 曲线 在 一天之内 通常 会有 3050%左右的波动， 并且 是具有一定的不确定性 ， 在不同 时 段 还 会有爬升、波动 、下降的情况出现，因此调度部门需要安排、协调发电出力跟踪负荷曲线 。 在这一过程中 ， 出现了电力辅助服务的需求 。 随着 一些地区风电 、光伏发电装机比例的提升，其间歇性、波动性冲击电网， 增加 了电力系统辅助服务的 需求 。 图表 4 新能源 发电比例提升后波动性冲击电网 资料来源：华创证券 整理 电力辅助服务 会降低 各个发电主体 的经济性，因此需要予以补偿 。 例如 调峰、备用等 ，都需要发电 主体的实际出力进行压减，从而降低了其 发电量 ， 影响其经济效益 。 因此， 为了 促进各个 发电主体参与电力辅助服务的积极性，我国制定的 电力辅助服务 机制中，对于电力辅助服务的工作量、补偿方法都进行了详细规定。 与电力辅助 相对应的，是对于并网质量的考核 处罚 机制，对于影响电网稳定性的发电主体进行处罚，从而敦促其提高发电并网质量。在我国 的 现行机制中，考核处罚费用将用于 支付相关 发电主体 的 电力辅助服务补偿费用 。 第三 章 ，我们会 以 西北地区电力辅助服务机制为例展开说明。 00. 10. 20. 30. 40. 50. 60. 70. 81 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24出力跟踪负荷爬坡，需大量调用旋转备用、调峰服务风 电、光伏波动冲击电网负荷曲线风 电出力曲线光伏出力曲线负荷率/pu时间 / 小时 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 10 图表 5 调峰 获得补偿示意图 图表 6 旋转 备用获得补偿示意图 资料来源： 华创证券 整理 资料来源：华创证券 整理 （二） 新能源 冲击发用电平衡 ，弃电本质 是被动 参与 电网调节 弃风弃光本质是 电网调节能力不足 ， 新能源发电被动参与电网调节的结果。 弃风弃光 的出现， 直接原因 是电力系统发电超过负荷所需，需要 压减出力。 当 火电 、水电等压减空间不足时，需要进一步压减风电、 光伏 的出力，从而使得其无法按照最大 出力 方式发电，造成了弃风弃光。 从经济性考虑 ，新能源发电须尽量按照最大出力 发电 ，但是调频、调峰、备用等 调节 ， 都将使 新能源发电出力 小于最大可 出力， 相当于 造成了弃风弃 光 。 新能源 发电对于 电力系统 的 发电、用电 实时平衡带来了 较大的 冲击。 众所周知 ， 新能源发电 具有 较大的 间歇性 、波动性、随机性， 使得电力系统保持发用电平衡带来了极大的挑战 。 电力系统 负荷的日内波动通常 在 30%50%，也就是说在 低谷时段 需要有 至少一半以上的发电 装机出力 需要被压减 ， 新能源发电的不确定性 进一步 增加了这种冲击 。 目前 ， 我国新能源 发电 装机已经达到 16.54%， 西北 、东北地区的新能源装机比例已经上升至 19%、 32%。 图表 7 东北 、西北区域 新能源 装机 量 最高 （ 2017 年底 累计 发电 装机量 ，单位 ：占比 ） 资料来源： Wind， 华创证券 10% 3% 4% 19% 32% 6% 0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%050100150200250300350400华北 华中 华东 西北 东北 南方 水电 火电 核电 风电 光伏 风光占比 302GW 346GW 352GW 245GW 139GW 301GW 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 11 从 发电曲线上看， 新能源 发电的 出力 曲线波动性很大 。 风电、光伏 的 实际出力会因为风力大小 、 辐照强度的变化而出现波动，当同一地区新能源发电比例过高时，这种波动会极大的影响电力 系统 的稳定性。 以 某一 33×1500kW的风电场为例，可以看出其四个季度的日内出力曲线波动均 较大 。 因此 ，大比例 的新能源发电装机就需要火电、水电等传统 稳定 电源 提供 有力的调节 辅助服务 ， 弥补新能源发电的波动性 ， 以 保证 发 、 用电的实时平衡 ， 维护电力系统稳定 。 图表 8 某 33x1500kW 风电场 四季日内出力曲线 资料来源： 计鹏咨询， 华创证券 从用电 负荷特性上看，光伏发电的功率曲线与负荷曲线较为贴合，而风力发电的 功率曲线 的 “反负荷曲线”特征 较为明显。 我国的 用电高峰时段 大致为 8:0011:00、 15:0019:00， 平段时间为 11:0015:00、 21:0023:00， 低谷时段为 23:00次日 7:00。光伏 发电的 与 用电负荷 曲线 较为一致，都是白天 8:0019:00 开始 逐步 爬升。 但是 ， 风力发电的功率曲线特性往往与 负荷 曲线反向，给电网平衡控制带来了很大的压力。 因此 ，传统 稳定 电源的调节能力对新能源 发电的 弥补 作用非常 重要 。 图表 9 某省某典型日风电出力和负荷曲线 资料来源： 舒印彪 等： 新能源消纳关键因素分析及解决措施研究 ， 华创证券 05000100001500020000250003000035000400001 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23春季夏季秋季冬季 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 12 在我国 ， 煤电 同步发电机组是参与 辅助 服务的主力 。 新能源 的发电与传统 电源 的同步发电机组 原理 相差较远，电力辅助服务能力 有限 。 从经济性考虑 ，新能源发电须尽量按照最大出力 发 电 ，但是调频、调峰、备用等 调节 ， 都将使 新能源发电出力 小于最大 出力， 相当于 造成了弃风弃 光 。 火电 、 水电 、核电 均以 同步发电机为主 ， 但 从 一次 能源的便捷性 、 安全性 、 成本 等方面 综合来看，只有煤电 最为 合适，并且煤电也是我国装机总量中最大的发电厂种类。目前 ，我国 同步发电机组占比在 85%以上 ，其中 煤电 机组 总占比仍保持在 55%以上 ， 但这一数字 正在 随着 新能源发电 装机的快速提升而下降 。 因此 ， 煤电的灵活性改造对于新能源发电 消纳 具有重要的意义 。 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 13 三 、 西北 地区电力辅助 体系 升级，新疆弃 电 改善显著受益 （ 一 ） 2015 年 西北地区电力辅助服务 机制 升级 ， 以期促