聯邦委員會發布命令，將儲能整合到美國電力市場

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上週，美國聯邦能源管理委員會（FERC）釋出了一項具有里程碑意義的命令，要求具有競爭力的美國批發電力市場設計市場參與機制，充分考慮儲能的獨特物理和執行特性。這項全面命令旨在減少鋰離子電池等儲能技術與天然氣和煤電廠等傳統能源發電之間的競爭障礙。

FERC 的命令意義重大，因為到目前為止，儲能基本上被迫假裝自己是發電廠，並使用為發電設計的程式參與電力市場。但當然，儲能和發電廠在幾乎所有方面都是根本不同的技術。

最新的 FERC 命令是對電力市場經濟整合儲能的最佳方式的欣然認可，即在電力定價和電網執行中充分反映其執行特性和約束。在詳細審查該命令後，我確信它將大大減少未來電網儲能整合的障礙，並提高儲能對電網系統其他部分和消費者的價值。

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該命令的要求及其含義

從高層次來看，該命令要求美國批發電力市場必須為儲能設計參與模型，該模型

• 使儲能能夠參與能源、輔助服務和容量市場。 換句話說，市場必須使儲能能夠（1）按兆瓦時購買和出售能源，以無縫補償每小時的價格波動；（2）出售其在亞小時時間間隔內平衡電網供需的能力；（3）出售其幫助滿足年度峰值需求的能力；

• 透過指定反映其獨特物理和執行特性的競標引數，將儲能與經濟排程充分整合。換句話說，修改電網運營商用來排程發電廠的規則和軟體，以便也排程儲能資源，使其執行與系統的其餘部分共同最佳化，並且它們可以競爭設定電力市場價格，無論是作為買家還是賣家；

• 允許所有功率容量大於或等於 100 千瓦的儲能資源充分參與市場。換句話說，即使是比傳統發電廠小得多的儲能資源也可以參與市場；以及

• 要求所有出售給儲能資源並將轉售給市場的能源，均按邊際位置價格定價。換句話說，無論儲能是購買還是出售，都應面臨與發電廠相同的時間和位置變化的電力市場價格。這是為了防止，例如，儲能資源以每千瓦時 10 美分的固定零售價購買電力，然後在同一時刻以每千瓦時 20 美分的價格將其出售給市場。

最後兩點實際上是為了確保公平。儲能可能比傳統發電小得多，因此需要 100 千瓦的最小規模規則來防止不必要的障礙。與傳統發電不同，儲能可以購買然後轉售電力，因此需要特殊的規則來防止儲能操縱市場。

該命令的重點在於前兩點。以下部分將更詳細地探討這兩點。

能源、輔助服務和容量到底是什麼？

批發電力市場主要銷售三種基本產品：能源、輔助服務和容量。

能源是指電力生產產生的，並出售給終端使用者的散裝兆瓦時電能。該產品是最重要的產品，因為它驅動了大約 80% 的零售電費，確定了構成發電廠大部分收入的位置和時間變化的批發能源價格（以美元/兆瓦時計），並且實際上是電力市場和電網存在的主要產品。電網運營商收集所有系統發電機的售電報價，選擇能夠以最低成本生產能源的發電廠，然後以 5 分鐘或每小時的精確間隔排程它們。透過這樣做，電網運營商結算市場並確定市場電力價格。

但僅有能源市場是不夠的。電的物理特性要求近乎即時的電力平衡 — 即比排程能源的 5 分鐘左右的時間更頻繁。為了實現這一點，電網運營商購買輔助服務，或靈活服務，以確保始終完美平衡電力供需，來自發電機和其他資源。輔助服務包括“頻率調節服務”，即發電廠根據電網運營商的 4 秒訊號上下調整以平衡供需，以及各種儲備類別，這基本上是發電廠準備就緒，以防發電量意外短缺。

容量是電網運營商採購的兆瓦發電能力，以確保有足夠的資源來滿足年度峰值需求。它以每兆瓦美元定價，通常提前幾年採購，以便有足夠的時間規劃和建設可能需要的任何新發電廠，以滿足預期的年度峰值需求水平。這對發電廠來說真的很好，因為它意味著他們實際上只是為了存在而獲得報酬。關鍵是某些市場甚至沒有採購或為容量定價。相反，他們允許能源價格上漲到足以激勵對發電廠的新投資，而這僅僅是基於對該發電廠能夠獲得足夠高的價格來值得投資的推測。（這方面的最好例子是德克薩斯州的德克薩斯州電力可靠性委員會（ERCOT）市場）。

這些產品中，儲能今天提供了哪些？該命令旨在打破哪些障礙？

如今，儲能實際上只是輔助服務市場中的主要參與者，特別是頻率調節市場，或在亞小時時間段內平衡電力供需的市場。儲能參與該市場的障礙較少，因為它可以在放電和充電之間切換，以保持電網平衡，而無需超過一小時左右的儲能容量，並且仍然可以與發電廠競爭。這確實有道理 — 儲能擅長作為供需之間的快速緩衝。

儲能在容量市場中的限制要大得多，並且基本上不在能源市場中發揮作用，因為這些市場是為可以連續數小時或數天提供能源的資源設計的，即發電廠。除非發生嚴重的可靠性事件，否則發電廠永遠不會耗盡天然氣、煤炭、鈾或其他用於發電的燃料。但是，鋰離子電池等儲能技術在增加足夠的電池組以儲存足夠的電力以持續超過幾個小時方面面臨著極高的成本溢價。

儲能根本無法在一個要求保證未來 24 小時可用能源量或在一年中最峰值一天中最峰值小時可用可靠功率容量的市場中充分競爭。如果那個峰值小時變成峰值四個小時怎麼辦？這對於試圖提供峰值容量的一小時電池來說將是一個問題。

FERC 的命令認識到，即使儲能可能無法在預計提前 24 小時提供能源銷售報價和提前幾年保證不確定持續時間的容量的市場中充分競爭，但如果考慮到其獨特的物理和執行特性，它可以直接與能源、輔助服務和容量市場的發電機競爭。

具有一小時儲能容量的電池無法有效地競標預期 24 小時連續能源供應的能源市場，但您敢肯定，它可以擊敗昂貴的快速啟動發電機，該發電機啟動以滿足意外的持續一小時的價格飆升。

同樣，具有一小時儲能容量的電池無法有效地競標預期在峰值持續時間內完全可用的容量市場，但是它可以提供的 1 小時峰值容量對系統確實有價值。

那麼 FERC 如何打算打破這些障礙？透過將儲能的獨特執行特性充分整合到用於在電網中排程資源並確定能源、輔助服務和容量市場價格的軟體中。

FERC 將要求電力市場考慮 13 個獨特的儲能物理和執行特性

當前用於執行電力市場的軟體的真正限制在於，它沒有表示電池或其他儲能技術中儲存的能量，也稱為充電狀態，並且沒有在為發電機、儲能和其他資源建立的排程計劃中考慮這一點。儲能被迫偽裝成發電廠，並以一種（希望）永遠不會耗盡儲存能量的方式策略性地競標市場。這遠非在電力市場中排程儲能的經濟最佳方式 — 市場應該能夠了解儲能系統可用的能量，並相應地安排其參與。 

FERC 認識到了這個根本性的缺點以及其他一些缺點。它指定了完整的 13 個儲能執行和物理特性，這些特性應反映在儲能電廠提交給電力市場的引數中，以及其購買能源的出價（即其最大充電價格）及其出售能源的報價（即其最小放電價格）。下表總結了 FERC 將要求批發市場在儲能排程中考慮的 13 個引數。充電狀態在列表頂部。

要求電力市場使用上述引數準確表示系統中可用的儲能裝置的執行能力，將使儲能能夠完全融入用於排程電網資源和設定隨時間變化的電力市場價格的經濟排程過程中。理論上，儲能電站只需提交其願意購買電力的價格和願意出售電力的價格，電網運營商的排程軟體將完成其餘工作。

未來會怎樣？

雖然我確信聯邦能源管理委員會（FERC）的命令是電網儲能的一個分水嶺時刻，但在實現我上一段提到的無縫經濟儲能排程願景方面，仍然存在許多未知數和潛在的陷阱。準確表示和遙測荷電狀態存在重大的技術挑戰——荷電狀態是在充電和放電操作期間持續變化的一種執行狀態。出於這個原因，FERC將允許儲能運營商自行選擇是否獨立管理其系統的荷電狀態。

此外，雖然FERC的命令承諾減少儲能全面參與容量和能源市場的技術障礙，但在儲能和發電廠之間的充分競爭方面仍然存在重大的經濟障礙。批發電力能源價格處於歷史低位，因此很難預測即使儲能能夠實現大幅降價，其在批發能源市場中的增長量會有多大。

儘管如此，我仍然非常興奮地想看看執行批發電力市場的獨立系統運營商將制定什麼樣的規則和程式，以遵守FERC的儲能命令。他們在聯邦公報上釋出該命令後的360天內必須向FERC提交合規檔案，然後在一年內全面實施對其市場規則和運營的修訂。