100％可再生能源和净【jìng】零排放【fàng】的未来是一个【gè】令人兴奋【fèn】的愿景？还【hái】是【shì】一个难以实现【xiàn】的乌托邦？
引言
中国在2020年【nián】第75届联合【hé】国【guó】大会【huì】（United Nations General Assembly）上【shàng】宣布在【zài】2060年实【shí】现【xiàn】碳中和的目标，但实现这一目【mù】标将带来重大【dà】的挑战和机【jī】遇。电力系统遇到【dào】的【de】挑战尤为直观。众所周知，风电光伏发电具有【yǒu】很强的【de】波动性，风【fēng】电【diàn】只能在有【yǒu】风的时【shí】候发电【diàn】，光【guāng】伏只能在【zài】白天【tiān】发【fā】电【diàn】。未【wèi】来的零碳电力系统需【xū】要【yào】以光伏，风电【diàn】和水电【diàn】为主体，现在我们【men】已经很【hěn】清楚，风电光伏【fú】的资源总量足以保障电力系【xì】统脱碳，风电光伏的成本也已经低于煤电，这就决定了【le】电力系统的灵活性成为中国电力系统脱碳的最关键问题。
2021年10月党中央、国务院相继印发《关于完整准【zhǔn】确全面贯彻新发展理念【niàn】做好碳达【dá】峰碳【tàn】中和工作的意见【jiàn】》《2030年【nián】前碳达峰行动方案》等相【xiàng】关重要文件【jiàn】，明【míng】确要求完善中长期市场【chǎng】、现【xiàn】货市场和【hé】辅助服务市场衔接机制，大力提升【shēng】电力系统综合调【diào】节能力，加快现役机组灵活性改【gǎi】造，引导自备电【diàn】厂【chǎng】、传【chuán】统【tǒng】高载能工业负【fù】荷、工商业可中断【duàn】负荷、电【diàn】动汽车【chē】充电【diàn】网络、虚拟电厂【chǎng】等【děng】参【cān】与系统调节，《成渝地【dì】区双城经济圈建设规划纲【gāng】要》文件还【hái】特意提及培育发展川渝【yú】一体化电力【lì】辅助服务市【shì】场。
国【guó】家【jiā】能源局于2021年【nián】12月【yuè】修订发布了《电力【lì】辅助【zhù】服【fú】务管理办法》（国能发监【jiān】管规【guī】〔2021〕61号）《电力并【bìng】网运行【háng】管理规【guī】定》（国能发监管规〔2021〕60号）。国家能源局及【jí】时修【xiū】订《规定》《办法》，以【yǐ】辅助【zhù】服务市场为抓手，提高【gāo】电力系统【tǒng】灵活【huó】性，加速中【zhōng】国电力系【xì】统【tǒng】脱碳进程，这成为中国【guó】能源【yuán】转型的一个具有标志意义的制度创新。
一个勇敢的崭新时代
中国的碳中和目标需要能源经济【jì】、基础设施、许多市场参【cān】与【yǔ】者和管理机【jī】构【gòu】转向新技术、经【jīng】济【jì】和辅助服务。最近的政策变化改变了能源格【gé】局【jú】，为电【diàn】力系统的灵活性【xìng】资【zī】源创造了需【xū】求和有利的定【dìng】价【jià】条件。
双碳目标推动了中国电【diàn】力市场的【de】改革，有利【lì】于灵【líng】活性电【diàn】力资源的发【fā】展。一个充分发展的【de】电力辅助【zhù】服务【wù】市场将显著增【zēng】加可再生能源的【de】利用，这是实现“双碳【tàn】”目标【biāo】的必要条件。
关于电【diàn】力辅助服务的新政策指出【chū】，鼓励【lì】发电企【qǐ】业建【jiàn】设和购买平【píng】衡【héng】电力和【hé】能源【yuán】存【cún】储，以增加【jiā】可再生能源的装机容量。允许【xǔ】发电企业购买储能或调峰能【néng】力，以扩【kuò】大并网规模。
其产【chǎn】生的影响是多方面的。发电公司新建【jiàn】可再【zài】生能源项目，需要配【pèi】置约15－20％的【de】储能【néng】或其他【tā】形式的灵活性资【zī】源，否则它们很难【nán】获得电网【wǎng】并网连【lián】接的批准。该政策确【què】定【dìng】了【le】多种增加电网灵活性的技术【shù】，包括抽水蓄【xù】能、电化学储【chǔ】能、燃气发电【diàn】、太【tài】阳能光热和灵活性煤电等。现【xiàn】在投资上述【shù】平衡电力容量将【jiāng】成【chéng】为发电企业【yè】增产扩容的先决条【tiáo】件。这一【yī】扩【kuò】张的主要受益者之一【yī】将是辅助【zhù】服【fú】务市场，该行业有望【wàng】在未【wèi】来几年取得显著增长。
2021年，国家能源局【jú】对《电力辅助服【fú】务管理办法》进行了多年来的首次【cì】修订，重点确定【dìng】辅助服【fú】务的主【zhǔ】要【yào】提供者，对交易品种进行分类【lèi】，建立共享机制，实现辅助【zhù】服务跨省【shěng】跨区域。
电【diàn】力辅助服务是电力【lì】系统安全稳定运行【háng】的关键。它确保电【diàn】力质量【liàng】，促进清洁能【néng】源。除常规发电【diàn】、输电、用电外，火电、水电、核【hé】电、风电、光伏发电【diàn】、抽水蓄能【néng】、电化学、压缩空气、飞轮等各类新【xīn】型储能均可提【tí】供电力辅【fǔ】助服务。
此次发布的【de】文件对【duì】电力辅【fǔ】助服【fú】务【wù】进行重新分类，分为【wéi】有功平衡服务、无功【gōng】平衡服务和事【shì】故【gù】应急及恢【huī】复服务，其中有功平衡服务包【bāo】括调频、调峰【fēng】、备用【yòng】、转动惯【guàn】量【liàng】、爬【pá】坡等电【diàn】力辅【fǔ】助服务，事【shì】故应急及【jí】恢复服务包括稳定切机【jī】服务、稳定切【qiē】负【fù】荷服务和黑启动服务。考【kǎo】虑构建【jiàn】以可再生能源为主体的【de】新【xīn】型电力系统的【de】发展需求【qiú】，这份文件新增引【yǐn】入转动惯【guàn】量、爬坡、稳定切机服务、稳定切负荷服务等辅助服【fú】务新品种【zhǒng】。
扩大辅助服务【wù】将扩大市场主体范围。要实现从【cóng】转型到扩张【zhāng】的无缝衔接，还需【xū】要明确补【bǔ】偿机制以吸引投资者，同时【shí】还需【xū】要【yào】明确【què】从发电、电网公司到电【diàn】力交易中【zhōng】心等所【suǒ】有利益相关【guān】者的【de】责任。
国家能源局决定推进【jìn】电力【lì】辅助服务市场化，这将显【xiǎn】著提高电力供【gòng】应质量，体现资源【yuán】配【pèi】置效率【lǜ】，而且更重要的【de】是，提高对可再【zài】生能源电力的接纳能力【lì】。
面临的挑战
100％可再生能源和净零排放的未来对许【xǔ】多人【rén】来说是一个令人兴奋的愿景，但对一【yī】些人来【lái】说是一个【gè】难【nán】以实现的【de】乌托邦。对【duì】可再生能源【yuán】持【chí】乐【lè】观态度的人士认为，这【zhè】一演【yǎn】变由许多步骤组成，有些步骤很小，有些则会【huì】改变游戏规【guī】则【zé】。辅助服【fú】务的扩展可以【yǐ】增强省【shěng】级和区【qū】域电网的【de】能力。
大部【bù】分省份【fèn】的【de】电力【lì】现货市场【chǎng】仍处于试点阶段，现【xiàn】有的调峰辅【fǔ】助服务补偿机【jī】制不完善，导致发电【diàn】企业之间存在“零【líng】和博弈【yì】”的【de】现象【xiàng】。另一方面，电力现【xiàn】货市场【chǎng】在部分地区试行后已初见【jiàn】成效。以【yǐ】山西省为例，当新能源发电充足【zú】时，现货市场上的煤电机组价【jià】格会【huì】受到抑制，燃煤电厂可以在市场上转卖当天的【de】发电计划。这样一来，现货市【shì】场实【shí】际上【shàng】起到【dào】了调节作用。
当应用到其他【tā】形【xíng】式的辅【fǔ】助服务【wù】时【shí】，进一【yī】步市场化也将是未来的方向，引导多元化【huà】的【de】市场主体参与竞争【zhēng】。
电力【lì】辅助【zhù】服务【wù】的价【jià】值【zhí】只【zhī】有通过充分的市场交易机制才能实现【xiàn】。电力辅助服务可以确保可再生能源如风能【néng】和太阳【yáng】能的大规【guī】模应用，可【kě】以带来巨大的经济和【hé】环境回报。
新的政【zhèng】策框【kuàng】架为辅助【zhù】服务的发【fā】展提供了立法支持，并为引入【rù】功率平【píng】衡【héng】的公平补【bǔ】偿【cháng】机制【zhì】提供了指导。明确了各类电力辅助服务品种【zhǒng】的补偿机制，其中固定【dìng】补【bǔ】偿方式确定补偿【cháng】标准时应综合【hé】考虑电力【lì】辅助服务成本、性【xìng】能表现【xiàn】及合【hé】理收【shōu】益等因素，按“补偿成【chéng】本、合【hé】理收益”的原【yuán】则确定补偿【cháng】力度；市场化补偿形成机制应遵循考虑电力辅助【zhù】服务成【chéng】本、合理确定价格【gé】区间【jiān】、通【tōng】过市场化【huà】竞争形成价格的原则。
电力辅助服务市场的发展机遇
到2030年，900－1200吉瓦的新增太【tài】阳能和风能将创造一个超过100吉瓦的平【píng】衡容量【liàng】市场。与【yǔ】此同时的，电力【lì】辅助服务市【shì】场的规模也【yě】将逐步【bù】扩大，根【gēn】据国家能源局的数据，电力辅助服务市【shì】场目前约占电力经济总量的【de】1．5％，预计【jì】未来将达【dá】到3％。随着新能源计划的大规模采【cǎi】用，这一增长【zhǎng】将呈【chéng】指【zhǐ】数【shù】级增长。中国【guó】电力联盟和【hé】国家能源局预测，到2030年，电力辅助电【diàn】力服【fú】务【wù】市场规模将【jiāng】达到1980亿元。
国内市场的电力辅【fǔ】助服务补偿费用以调峰、调频【pín】、备【bèi】用为主，占比达【dá】90％以上。不同省【shěng】份和【hé】地区需要的电力【lì】辅【fǔ】助服务类型不【bú】同，如东【dōng】北地区的【de】调【diào】峰需求占98％，华南地区的备用【yòng】的需求【qiú】占80％，而东【dōng】部沿海地区以频率调节【jiē】需求【qiú】为主。
国家能源局在2021年发布【bù】的《关于进一步完善电力现货市场【chǎng】试【shì】点建【jiàn】设的【de】通知》中提出，未来电力现货市场应逐步【bù】取代调【diào】峰市场。因此【cǐ】，调【diào】频服务的辅助服【fú】务将成为未来【lái】的【de】辅【fǔ】助服务市场。
具备超高灵活性的内燃机发电技术的独特价值
基于中国【guó】在【zài】发【fā】展电网平衡电力容量方面的机遇【yù】及挑【tiāo】战，芬兰瓦锡兰公司在灵活【huó】内燃机【jī】（ICE）发电解【jiě】决方【fāng】案上可【kě】谓独【dú】树一帜，并有机【jī】会在这次【cì】电力辅助市场的【de】改革中凸显其独特【tè】价值，为现有的电【diàn】网系统带来急需的【de】灵活性。
根据瓦锡兰公司和中国【guó】电力规划设计总院（EPPEI）的【de】研【yán】究，与【yǔ】传统的燃煤和【hé】燃气轮机机【jī】组相比，其电网平衡内燃机【jī】机组在频率服务【wù】市场可以获【huò】得更【gèng】高的收入，因为与其它技【jì】术【shù】相比【bǐ】，灵活内燃机发电机组响应电【diàn】网【wǎng】调度信【xìn】号和爬坡的速度更快。
作【zuò】为一个拥有近两个世纪历史的【de】芬兰能源领【lǐng】域领军企业【yè】，瓦锡兰【lán】已经【jīng】在80多个【gè】国家和【hé】地区开发应用【yòng】了灵活发电和平衡电力方面的脱碳技术项目。它已被【bèi】证明是能源市【shì】场生【shēng】命周【zhōu】期解决方【fāng】案、电网系统【tǒng】建模和【hé】灵活【huó】平衡电力领域的全球领导【dǎo】者。
实【shí】现净零排【pái】放和向100％可再生能【néng】源的过渡将是一个漫【màn】长而艰巨【jù】的过【guò】程，而灵【líng】活性平衡电力的发【fā】展将发挥关键作用。目前国内市场上提【tí】供电力辅助服【fú】务的主要参与者是火电厂【chǎng】。可再生能源的快速发展要求火电【diàn】机组提高调【diào】节能【néng】力【lì】。灵活转型使【shǐ】火电机组能够参与利润丰【fēng】厚【hòu】的辅助服务市【shì】场。为了获【huò】得竞争优势，许【xǔ】多火电厂【chǎng】已开始进行灵【líng】活性改造。根【gēn】据电力辅助服务市场的调节【jiē】定义【yì】，涉及频率调节的灵活性【xìng】的主要参数有四个【gè】，即调节速率【lǜ】、响应时间、调节精度和综合指标。灵活【huó】性改造【zào】使得火电厂能参与提供频【pín】率调节辅【fǔ】助服务，同时也将面【miàn】临更激【jī】烈的竞争和更多样化的市场参【cān】与者。瓦锡兰的高【gāo】灵【líng】活性【xìng】内【nèi】燃机【jī】（ICE）发【fā】电【diàn】技术将为中国火电厂灵活性改造的【de】建【jiàn】设【shè】和【hé】运营提供重【chóng】要技术支撑。
需要建立合理及完善的补偿机制来激励对电网平衡电力容量的投资。
马林·奥特【tè】曼【màn】（Malin Ostman），瓦锡兰亚太区市场开发与策略总【zǒng】经【jīng】理，评价在新的政策环境【jìng】下，电网公司和【hé】发【fā】电企【qǐ】业【yè】所面临的机遇【yù】和挑战【zhàn】，及瓦锡兰灵活发电【diàn】技术的优【yōu】势。
辅助服务是迈向脱碳电力系统至关重要的一步
中【zhōng】国是【shì】世界上最大的能源【yuán】生产国【guó】，同【tóng】时也是最大【dà】的碳【tàn】排放国【guó】。世界【jiè】的碳中和需要中国确保实现2060年前碳中和的目标【biāo】。如果【guǒ】未来世界上最大的经【jīng】济体无法保【bǎo】护【hù】其能源体系【xì】并实现碳中【zhōng】和，《巴黎协定》将全球变暖控制在2摄氏度以下【xià】的目标将无法实现，也不现【xiàn】实【shí】。
如果中【zhōng】国【guó】能够【gòu】证明【míng】，未来【lái】的可持续能源与繁荣【róng】、创新的未来不是相互排【pái】斥或不相容的，它不仅将改变未来电网的【de】面貌，还将改变【biàn】电力【lì】行业为企业提供动力的【de】方式，并为一个【gè】世【shì】纪的增【zēng】长【zhǎng】奠定基础。
中国2060年前碳【tàn】中和【hé】的目标和建设【shè】以新【xīn】能源为主体的新型电【diàn】力系统【tǒng】这一雄心勃勃的愿景【jǐng】将【jiāng】需要对可再生能源以及【jí】像灵活【huó】内燃机发电这样【yàng】的平衡电力技术进【jìn】行【háng】大量投资，而辅助【zhù】服务是其【qí】中关键的一步。
朝【cháo】着【zhe】遏制气【qì】候变化、平衡力【lì】量、加速增长和创新【xīn】等【děng】目【mù】标，辅助服务【wù】是迈【mài】出的一【yī】小【xiǎo】步【bù】，也是迈向脱碳电力系统至关重要的一步。在未来几十年的旅程中，每一步对那些愿意看到它们的人【rén】，都是【shì】机会，我们期【qī】待和【hé】大家一起来分享这些成长的机【jī】会，也分享【xiǎng】迈向碳【tàn】中和目标的每一步给我们【men】带来【lái】的【de】喜悦。
结语
2019年9月底，我曾去芬兰赫尔辛【xīn】基参【cān】加世界低【dī】碳城市大【dà】会【huì】，并考【kǎo】察在芬兰最大能源公司Fortum的总【zǒng】部【bù】，并【bìng】去Fortum公司在埃斯波市【shì】的燃【rán】煤电【diàn】厂【chǎng】考察储热水罐、热泵【bèng】、开放【fàng】式【shì】区域【yù】供【gòng】热等灵活性措施。2020年2月，我自驾【jià】车考察了芬兰的【de】罗【luó】瓦涅米、奥卢、瓦萨、坦佩雷、赫尔辛【xīn】基等市。2021年1月，在我担任负责人的【de】清【qīng】华【huá】大学【xué】·大同第二届国际能源转型论坛上举【jǔ】办了【le】中芬【fēn】分论【lùn】坛，介绍芬兰能源行业碳【tàn】中和的经验【yàn】等。自2020年6月至现在【zài】，我正在参与中芬科技合作项【xiàng】目“新型城镇能源互联系统研究”课题的研究【jiū】工作，这【zhè】是国家科技【jì】部重点研发计划【huá】政府【fǔ】间【jiān】重点专项项目。此次诚挚把芬兰企业瓦锡【xī】兰公【gōng】司的【de】灵活【huó】性发电技术方案向大家推荐，期待瓦【wǎ】锡兰为中国新型电力系统【tǒng】建设做出【chū】积极贡献。
原文标题 : 电力辅助服务能否塑造中国电力系统脱碳新格局
