可調節負荷資源參與電力輔助服務市場規則分析與思考

周 競，耿 建，唐 律，趙一琰，張 思

（1. 中國電力科學研究院有限公司（南京），江蘇南京 210003；2. 國網浙江省電力有限公司，浙江杭州 310007）

0 引言

隨著負荷調控技術的不斷成熟，以電動汽車平臺、虛擬電廠、負荷聚合商等為代表的新型主體逐漸涌現，集群調節潛力愈發顯著［1-3］。傳統的“源隨荷動”模式逐漸向“源荷互動協同”模式轉變［4-5］，具備調節能力的可調節負荷資源可作為穩定的電網調節資源來促進電網功率平衡并提供輔助服務［6-7］。國家電網公司的“雙碳”行動方案明確提出挖掘需求側的響應潛力，構建不少于電網最大負荷5%的可調節負荷資源庫，這將在電力輔助服務市場中發揮重要的作用。然而，政策支持和市場建設是激活可調節負荷資源的內在動力，亟需通過市場化手段引導和激勵其主動參與電網調控，為電網安全、經濟、高效運行提供常態化服務。

國外需求響應資源參與電力市場的發展較成熟，多個國家允許需求響應資源參與容量市場、現貨電能量市場、輔助服務市場等，且在輔助服務市場中主要提供調頻、備用、靈活爬坡等服務，相關發展經驗具有一定的借鑒意義［8-10］。但由于我國電源結構和電力市場發展階段的不同，發展路徑也有自身特色，近年來我國電力輔助服務市場化推進取得了顯著的成效。從跨省跨區電力輔助服務補償機制的建設，到逐步推進區域／省級電網輔助服務市場化［11-12］，除西藏外，我國有31個?。瘏^實現了輔助服務補償，且主要針對發電側資源的調峰、調頻、備用等輔助服務，而可調節負荷資源參與電力輔助服務還處于起步階段。

近年來，國家政策的支持力度大幅提升：2017年，國家能源局發布了《完善電力輔助服務補償（市場）機制工作方案》，鼓勵采用競爭方式確定電力輔助服務的承擔機制，其中明確指出了擴大電力輔助服務市場參與主體，鼓勵儲能設備、需求響應資源和第三方提供電力市場輔助服務；2018 年，國家發展改革委、國家能源局發布了《關于提升電力系統調節能力的指導意見》，鼓勵發展各類靈活性用電負荷，提升電力用戶側的調節能力；2021 年，國家能源局印發了《并網主體并網運行管理規定》和《電力系統輔助服務管理辦法》即“兩個細則”修訂版，在國家層面明確了用戶可調節負荷的輔助服務市場主體地位，指出了將能夠響應調度指令的用戶可調節負荷（包括通過聚合商、虛擬電廠等形式聚合的可調節負荷）納入提供輔助服務的主體范圍。

從可調節負荷資源參與市場的試點方面來看，我國已有近10 個省市相繼發布了負荷側資源參與電力輔助服務市場的相關交易規則，積極探索可調節負荷資源參與電力輔助服務市場的實現途徑［13-14］，通過市場化手段激勵負荷挖掘調節潛力。然而，可調節負荷資源作為新興的市場主體參與電力輔助服務還處于探索階段，各地出臺的交易規則在交易品種、市場準入技術條件、交易模式、組織流程等方面還存在差異性及不確定性。為此，本文從交易規則編制的關鍵要素出發，對比分析和總結了各省市的交易特點及適應性，并對下一階段可調節負荷參與電力輔助服務市場面臨的挑戰和關鍵技術進行了深入思考。

1 參與電力輔助服務市場的交易規則及交易品種

隨著我國電力市場建設的不斷推進，多省市相繼出臺了可調節負荷資源參與電力輔助服務的交易規則，具體交易規則和交易品種見表1。

表1 中交易規則的編制思路大體分為兩大類：一類是針對可調節負荷資源的特點，單獨發布其參與電力輔助服務市場的交易規則，便于與傳統電源側資源的市場規則進行區分，如華北、河北南網、江蘇、山西、浙江等發布的交易規則；另一類是在電力輔助服務市場規則中新增一類交易品種（如表中加粗內容所示），例如寧夏新增可調節負荷交易品種，湖南新增緊急短時調峰交易品種，新疆新增可中斷負荷交易品種，上海新增虛擬電廠調峰交易品種等，這種編制思路保持了規則的整體性。此外，由表1不難發現，目前可調節負荷資源參與電力輔助服務主要集中在調峰市場，且除了湖南是削峰型外，大多為填谷型調峰，即調增用電曲線。在交易品種方面，浙江擴展了旋轉備用、調頻、無功調節等輔助服務，交易品種日趨豐富。

表1 交易規則和交易品種Table 1 Trading rules and trading varieties

2 市場主體和市場準入條件

可調節負荷資源作為新興的市場主體，在市場規則中出現了多種不同的提法，包括第三方獨立主體、電力市場用戶可調負荷、用戶可控負荷、可中斷負荷、虛擬電廠、需求側資源等。本節從市場主體的定義、準入條件和技術要求方面進行分析。

2.1 市場主體的定義

在電力輔助服務市場規則中，對可調節負荷資源的定義主要從資源類型、調節特性、實現手段、調節效果等方面進行。不同的提法在本質上的區別不大，只是描述角度不同，具體如下。

1）第三方獨立主體主要突出了市場屬性，從市場成員資源類型角度進行描述，包括儲能裝置、電動汽車（充電樁）、電采暖、負荷側調節資源以及虛擬電廠等，可按照經營主體獨立參與市場，也可通過聚合方式由代理商分類代理參與市場。

2）電力市場用戶可調負荷、用戶可控負荷及可中斷負荷主要突出了調節特性，從電網調度的角度進行描述：根據電力系統的運行需要，通過調增或削減用電負荷所提供的增加或減少的用電負荷。

3）虛擬電廠突出了實現手段，從對比電廠特性的角度進行描述：集合多種分布式能源資源構成的特殊類型的發電廠，通過先進的控制、通信等技術實現分布式電源、柔性負荷、電動汽車等分布式單元的協調和優化運行。

4）需求側資源則主要是與發電側資源相對應，并進行了區分描述。

目前，可調節負荷資源的類型和特性多樣且具有地方特色，全國尚未統一，因此在制定規則時可以從上述方面進行描述，并根據各地的特色增／減資源類型，在相對統一定義的同時滿足個性化需求。

2.2 市場主體的準入條件和技術要求

相較于傳統的發電機組，可調節負荷資源參與電力輔助服務的準入條件和技術要求有所差異，各地區市場規則中市場主體的準入條件如附錄A 表A1 所示。從表中可以看出，對單體用戶及聚合類調節資源的調節容量、調節電量、持續時間設定了準入門檻最小值，大多要求滿足10 MW 的調節能力，而河北南網只需要滿足2 MW 的調節能力，上海僅需滿足1 MW 即可。一方面，較低的準入門檻起到了鼓勵中小型用戶參與市場的積極性；另一方面，考慮到電網調度及市場出清的技術難度，聚合商、虛擬電廠等聚合類市場主體會發揮更大的作用。

在技術要求方面，需要對資源接入、信息采集、數據交互、調控方式、安全防護、計量采集、聚合商具備的平臺功能等方面進行限定，例如山西發布的規則中要求：應具備與調度機構進行數據交互的技術支持系統，并滿足系統接入要求；功能需包括但不限于負荷在線監測、負荷優化調控、負荷聚合分類管理、用戶管理、合同管理、執行結果管理等。從電網調控的角度出發，對可調節負荷準入的技術要求進行規范非常重要，但現有的交易規則往往忽視了這一點。

3 市場交易組織和競價

市場交易組織和競價中主要涉及交易周期、交易模式、市場啟動條件、市場出清、報價限額等方面，具體如表2所示。

從表2 中可以看出：交易的時間尺度主要分為月度、日前、日內和實時，交易可涉及其中的一個或者多個，目前主要集中在日前市場；從交易模式來看，主要包括雙邊協商、雙邊集中競價和單邊集中競價三大類，各電網結合自身的實際調節需求和市場主體的特點，通過選擇合適的交易模式來激勵可調節負荷參與市場的積極性；從市場啟動條件來看，大多是調度機構根據電網的實際運行需求進行確定，如調峰緊張時段、棄風棄光時段、機組需要深度調峰等，這些描述的邊界條件比較模糊，而湖南則規定“系統備用容量占比小于3%，可能采取有序用電措施時啟動”，具體量化了啟動條件，更容易執行操作；從出清方式來看，單邊交易的出清方式包括從低到高按報價統一邊際出清、按報價出清等，雙邊交易的出清方式包括按協商價格出清、按最后匹配的買賣雙方申報價格的平均值出清等；各地的交易報價限額存在較大的差異，報價上限從100元／（MW·h）到2000元／（MW·h）不等，這與交易的時間尺度（月度、日前和實時）、響應時段（峰、平、谷時段）、季節（北方地區供熱和非供熱期）、響應特性（響應功率和持續時間）等密切相關。

表2 市場交易組織和競價對比Table 2 Comparison of market trading organization and bidding

4 典型交易模式的組織流程及適應性分析

可調節負荷參與輔助服務市場存在多種交易模式，與電網的調節需求和激勵機制密切相關。不同的交易模式各有特點，其組織流程和適應范圍也存在較大的差異。

4.1 雙邊協商交易模式

雙邊協商是買方新能源企業與賣方負荷側資源進行協商交易，在棄風棄光時段由可調節負荷提供調峰服務，雙方根據協商價格簽訂電量或電力合約執行。雙邊協商交易模式的特點為：以新能源企業新增發電空間為主要目標需求，有明確的買賣雙方，組織流程簡單，但缺乏市場化價格競爭。雙邊協商交易模式的典型組織流程見圖1，該模式主要適用于新能源滲透率高且消納困難突出的地區，在市場初期階段應用，典型代表有寧夏、新疆。

圖1 雙邊協商交易模式的組織流程Fig.1 Organizational process of bilateral negotiation trading mode

4.2 雙邊集中競價交易模式

雙邊集中競價交易是買賣雙方在交易平臺上進行集中報量、報價，通過價格高低匹配等原則進行交易結果出清。雙邊集中競價交易模式的特點為：以新能源企業新增發電空間為主要目標需求，且有數量較多的買方、賣方，通過市場化競價更能反映其調節成本。該模式的難點在于執行過程中負荷用電與新能源發電的匹配程度和增量的合理計算。雙邊集中競價交易模式的典型日前組織流程如圖2 所示，該模式主要適用于新能源消納困難較頻繁、參與的市場主體較多且電力市場較為完善的地區。

圖2 雙邊集中競價交易模式的組織流程Fig.2 Organizational process of bilateral centralized bidding trading mode

4.3 單邊集中競價交易模式

單邊集中競價交易是根據電網發布的輔助服務需求，賣方在交易平臺上進行集中報量、報價，按照價格從低到高的順序進行交易出清。同時，在組織流程中涉及省間市場與省網市場的銜接、日前市場與日內市場的時序銜接問題，以華北為例，省間與省網的交易組織流程如圖3 所示，虛線框中為典型的省網市場。

圖3 單邊集中競價交易模式的組織流程Fig.3 Organizational process of single-sided centralized bidding trading mode

從圖3 中可以看出：省間（以華北為例）市場在時序上優先于省網市場，其結果是省網市場（如京津唐）的邊界條件；日前市場的結果是日內市場的邊界條件。此外，按照參與市場主體類型可分為2 類：一類為發用電單邊集中競價，即可調節負荷與發電資源均作為賣方統一報價和出清，如華北、河北南網和甘肅；另一類為賣方僅包含負荷側資源，即可調節負荷進行單獨報價和出清，不與發電企業同臺競價，如山西、江蘇、上海、浙江和湖南。

單邊集中競價交易模式的特點為：以解決電網調峰緊張、電網備用不足、促進新能源消納等電網共性需求為主要目標，當發電側調節能力不足時，通過激發可調節負荷進行補充，以提升電網的調節能力。該模式沒有直接的買方，由電網提出市場需求并組織開展交易，通過單邊集中競價提升經濟性。電力輔助服務市場建設中以該模式為主，后續在市場化程度推進過程中能平穩過渡到現貨市場。

4.4 應用情況

可調節負荷參與輔助服務市場的規則出臺后，各地區在不同典型交易模式下的試點應用情況如表3 所示。從表中可以看出，可調節負荷參與調峰輔助服務市場極具潛力，能在一定程度上緩解電網的調峰壓力，同時也是消納新能源的有效手段。在雙邊協商交易模式下，寧夏的新能源企業與工業用戶達成交易，當新能源發電量較大時，通過轉移或開啟生產線方式進行消納，交易電量較大，度電平均收益電價為0.14元，相當于在高峰時段享受平時段電價，降低了生產成本。華北、甘肅采用發用電同臺競價的模式，當電網有深度調峰需求時開展，華北采用統一出清方式，收益電價隨市場需求波動較大，體現了市場的競爭性，甘肅采用按報價出清的方式，度電收益電價以用戶預期為主，因此較為平穩基本為0.18元左右。在負荷單邊集中競價交易模式下，江蘇在春節期間開展了5 天的短期調峰交易，階段性地緩解了電網的供需矛盾，相較于其他模式，該模式的競價較高且缺乏競爭性，但能在一定程度上激勵可調節負荷的積極性。

表3 典型交易模式的應用情況Table 3 Application of typical trading modes

5 資金來源和分攤

資金來源和分攤是市場規則中的關鍵要素之一，關系到市場的合理性、公平性和可持續性。如何正確疏導資金非常關鍵，各地區結合實際情況進行了諸多探索。目前，資金來源主要可分為市場化費用、政策固定費用2 類，市場化費用的分攤方式與交易模式有關。一方面，市場化費用是主要的資金來源：對于采用單邊集中競價交易模式的大部分地區而言，其主要通過傳統發電側的輔助服務主體進行分攤，山西省提出通過發電側及用戶側市場主體按比例共同分攤，江蘇省提出由市場化用戶進行分攤；采用雙邊集中競價模式的寧夏和新疆則由風電和光伏企業承擔費用。另一方面，當資金來源是政策性或其他固定來源時，沒有明確的分攤主體，且由于資金總量有限，缺乏大規模和持續性發展，如湖南省的資金來源是輔助服務費用超額部分、考核費用，費用十分有限。

6 挑戰及關鍵技術

我國可調節負荷資源參與電力輔助服務市場還處于初步實施階段，為電網提供的服務以及可參與的交易品種較少，在未來大規模應用的情景下還會面臨諸多挑戰和問題，需要在以下方面進一步突破。

6.1 構建豐富的可調節負荷參與輔助服務交易品種

從交易規則和應用情況來看，目前可調節負荷參與輔助服務市場主要集中在調峰市場，激勵形式較為單一。結合電網的運行需求和可調節負荷資源的調節特點，需要將可調節負荷可提供的服務與電網的應用場景進行有效匹配，建立合理的市場交易品種是引導用戶充分挖掘調節潛力的關鍵所在。結合電力市場發展的不同階段，在非現貨環境和現貨環境下，以提高電網安全和效率為目標，構建可調節負荷可參與的市場交易品種如表4 所示。在非現貨環境下，可調節負荷主要參與調峰、調頻、備用電力輔助服務和緊急負荷控制；在現貨市場環境下，可調節負荷主要參與負荷削減輔助服務、現貨電能量市場、現貨輔助服務、爬坡輔助服務等，且在成熟階段還可以參與中長期交易、容量市場等。值得注意的是，未來負荷資源是參與現貨市場的重要部分，其在市場中的定位及交易模式值得深入研究。一方面，開展雙邊交易參與現貨電能量市場，通過對現貨價格的反應即“高價少用、低價多用”，起到削峰填谷的作用；另一方面，探索現貨市場與調峰輔助服務、爬坡輔助服務等相融合的創新交易模式，充分激發和體現靈活性調節的價值。

表4 可調節負荷可參與的市場交易品種Table 4 Market trading varieties can be participated in with adjustable load

6.2 規范可調節負荷市場主體的準入和技術認證

可調節負荷資源一般具有單體容量小、物理分布散、資源種類多等特點，其作為提供輔助服務的市場主體，對市場準入具有一定的要求。因此，未來以聚合商、虛擬電廠等為代表的聚合類可調節負荷是重要的參與者，且從發展趨勢來看規模將進一步擴大，但還存在技術條件不成熟、市場意識不強等問題。

需明確市場主體準入以及技術認證的具體要求。①除了具備法人資格等基本要求外，還需要滿足電網的接入要求，尤其對于聚合類可調節負荷，需要建立聚合服務管控平臺，功能需包括負荷在線監測、負荷優化調控、負荷聚合分類管理、用戶管理、合同管理、執行結果管理等。不僅需對所代理的負荷實體調節能力進行實時掌控，還需結合電網的調節需求進行優化配置和調節，真正地發揮承上啟下的作用。②入市之前需要通過電力調度機構的認證測試，亟需形成可量化的可調節負荷技術認證規范和標準。技術認證可以包括：調節能力測試，如調峰、調頻、備用能力等（具體參數為可調節量、響應時間、可持續時間、調節速率等）；通信條件測試，如通信方式、數據接口、交互格式、網絡要求、安全防護要求等；電量數據計量和傳輸測試，以滿足數據準確性和可靠性規范。從長遠的角度來看，規范可調節負荷市場主體的準入和技術認證非常必要，既能提高可調節負荷聚合調控的可信度，又能提高其市場競爭力，對促進更大規模的市場交易具有積極意義。

6.3 協調市場交易和電網調度運行

可調節負荷作為電網的輔助服務主體有其特殊性，主要問題在于：參與市場交易的市場主體與參與電網調節的實體負荷是相對分離的，職責和要求也有所差異，所以協調市場交易和電網調度運行是一大挑戰，以負荷聚合商為例的協調運行示意圖如圖4 所示。從交易層面來看，負荷聚合商是市場注冊交易、申報和結算的對象，然而各負荷實體是電網計量的對象，負荷實體的計量數據是基線設定和考核的重要依據；從調度運行層面來看，更關注參與電網調控的負荷實體，其電網接入點關系到電網潮流、安全校核、輔助決策等電網計算分析問題，同一負荷聚合商所包含的負荷實體可能存在跨越多個運行分區的情況，當電網發生故障時，需要結合資源的接入點進行精準調用。

圖4 聚合類可調節負荷參與交易和調度運行協調示意圖Fig.4 Coordination diagram of aggregated adjustable load participation in trading and scheduling operation

針對上述挑戰，電網側需要建立聚合商／負荷實體多層級負荷模型，實現可調節負荷接入與電網拓撲的匹配關系，但由于分散負荷實體量大且電壓等級低，分別建模的工作量巨大。因此，結合電網的應用場景：對于參與提升電網安全可靠的市場交易（如備用、故障緊急控制等），需要建立其詳細的電網拓撲模型；對于提升電網運行效率的市場交易（如電網調峰等），可適當簡化其建模。同時，計及可調節負荷參與市場交易的調度模式將發生較大的變化，調度部門肩負交易結果執行和電網安全調控決策的雙重任務，極具挑戰。因此，在組織架構、業務流程等方面，調度機構和交易機構需要更加緊密地協調與銜接。

6.4 建立合理的價格形成及費用疏導機制

可調節負荷對價格的反應是市場結果有效以及具備競爭力的重要體現，因此合理的定價及價格形成機制非常關鍵。對于不同類型以及具備不同調節性能的可調節負荷而言，需要考慮調節服務成本、性能表現等差異化因素，通過劃分不同的等級進行差異化補償或限價約束，為其提供多渠道獲利方式以充分體現多維度價值。以價格信號激發電網運行的靈活性，遵循通過市場化競爭形成價格的原則，能在反映供需水平的同時提升市場活力。同時，可調節負荷資源參與市場的費用疏導機制也是關鍵問題［25］：在政策方面，可加快推進響應成本納入輸配電價核定的政策落地；在市場分攤原則方面，可按照“誰提供，誰獲利；誰受益，誰承擔”，逐步建立電力用戶參與分擔共享機制。

7 結論

規?；烧{節負荷資源參與電力輔助服務市場是市場化下一階段的發展方向，出臺相關市場交易規則具有重要的導向作用。本文首先從交易品種、市場主體和準入條件、市場交易組織和競價、典型交易模式和適應性、資金來源和分攤5 個方面對我國近10 個省市出臺的相關輔助服務市場規則進行了對比分析，可為其他省市市場規則的出臺和實踐提供經驗借鑒。隨著我國電力市場的不斷發展，可調節負荷資源參與電力輔助服務市場還需要在構建豐富的市場交易品種、規范技術認證、協調市場交易和電網調度運行、建立合理的價格形成和費用疏導機制等關鍵方面進行突破。通過大量培育可調節負荷市場主體進一步擴大交易規模，發揮其更重要的作用，有助于我國新型電力系統的建設和“雙碳”目標的實現。

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