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01
簡介
2025年1月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布了《電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力優(yōu)化專項行動實施方案（2025—2027年）》[2]要求“加快建立市場化容量補(bǔ)償機(jī)制，以市場為導(dǎo)向確定容量需求和容量價值，對有效容量合理補(bǔ)償，引導(dǎo)各類資源向系統(tǒng)提供中長期穩(wěn)定容量”。其中“對有效容量合理補(bǔ)償”是建立容量市場的一個重要出發(fā)點。
最近，《電力現(xiàn)貨連續(xù)運行地區(qū)市場建設(shè)指引》[3]重申了這一點，并進(jìn)一步要求建立容量評估機(jī)制?！疤剿鹘l(fā)電機(jī)組可靠容量評估機(jī)制，綜合考慮發(fā)電機(jī)組類型、出力特性、廠用電率、檢修停機(jī)等因素，科學(xué)評估各類型機(jī)組及新型儲能的容量系數(shù)，客觀反映其對電力系統(tǒng)發(fā)電容量充裕度的實際貢獻(xiàn)?！焙侠碓u估有效容量或可靠容量是實施容量市場的前提，有助于科學(xué)比較不同資源的容量價值，以在市場中經(jīng)濟(jì)高效地獲取充足的、滿足技術(shù)要求的容量資源，并為其系統(tǒng)服務(wù)提供合理的補(bǔ)償。
但是，如何制定科學(xué)有效的容量評估方法以支持容量市場？能源監(jiān)管部門可以考慮在之前的政策基礎(chǔ)上發(fā)布更詳細(xì)的規(guī)則，指導(dǎo)各省區(qū)科學(xué)評估可靠容量。本文梳理了若干國際經(jīng)驗，分析歐美在容量評估方面的探索和改革。采用更加公開透明的流程，有助于讓虛擬電廠、儲能和分布式資源等多元化市場主體共同參與討論，加深對有效容量的理解，為未來容量資源投資提供有依據(jù)的判斷，也為正在開展容量市場試點的省（區(qū)）市提供參考。
02
有效容量的評估方法及應(yīng)用
有效容量評估用于衡量一類資源對系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)，旨在考查系統(tǒng)供需緊張時資源是否具備可用性。目前國際上的主要計算方法包括[4]：
●資源充足性評估模型。ELCC（有效負(fù)荷承載力）方法測算的是維持同一可靠性標(biāo)準(zhǔn)不變的情況下，在系統(tǒng)中增加某一資源后系統(tǒng)可額外承載的負(fù)荷容量，其核心思路是通過模擬衡量新增某項資源對特定電網(wǎng)的實際貢獻(xiàn)量。ELCC隱含的視角是，新增資源的貢獻(xiàn)值不僅取決于資源自身的技術(shù)參數(shù)和發(fā)電能力，也包括能否配合電網(wǎng)的已有資源在供需緊張時出力。
具體而言，ELCC方法通常是在對未來電力系統(tǒng)發(fā)電資源組合和需求曲線的預(yù)測基礎(chǔ)上，分情景模擬得到的結(jié)果。平均ELCC方法計算的是資源對可靠性的平均貢獻(xiàn)，而邊際ELCC方法考慮的是新增邊際資源對系統(tǒng)容量充裕度和可靠性的貢獻(xiàn)。通過邊際ELCC方法計算有效容量，通常更能反映未來電力系統(tǒng)的變化，如隨著可再生能源滲透率增加，邊際可再生發(fā)電資源對可靠性的貢獻(xiàn)遞減。
ELCC方法也可以用于檢測一個資源組合對可靠性的貢獻(xiàn)。單個資源的有效容量取決于系統(tǒng)的發(fā)電組合、需求狀況、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素，將在同一個并網(wǎng)點的幾種有互補(bǔ)性的資源捆綁評估所得到的結(jié)果可能會大于單個資源有效容量的簡單疊加。因此，通過評估風(fēng)光+儲能等資源組合可以更全面地反映其對系統(tǒng)可靠性的互補(bǔ)作用。除了ELCC方法，其他通過資源充足性評估模型計算有效容量的常用方法還包括等效可靠容量（EFC）、邊際可靠性改善（MRI）等。
平均ELCC和邊際ELCC應(yīng)如何選擇？
目前，各國在采用ELCC方法評估資源的有效容量時，普遍面臨采用平均ELCC方法還是邊際ELCC方法的問題。
在北美的實踐中，在2010年前后，PJM、NYISO和 MISO[5]等主要區(qū)域電網(wǎng)運營商普遍采用平均ELCC方法。隨著風(fēng)光等可再生能源滲透率提高，上述運營商逐漸轉(zhuǎn)向采用邊際ELCC方法，以更準(zhǔn)確地反映資源在高滲透場景下的邊際可靠性貢獻(xiàn)。
兩種方法背后反映的是不同的理念與應(yīng)用邏輯：
●平均ELCC方法的出發(fā)點更接近調(diào)度視角。在同一類別資源之間，任意一個資源在某一時段的出力特性與對系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)被視為基本一致，因此應(yīng)當(dāng)給予統(tǒng)一的容量價值。該方法強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)運行層面，同類資源的貢獻(xiàn)不應(yīng)區(qū)分先后或個體差異，以便于管理和補(bǔ)償。
●邊際ELCC方法來自優(yōu)化投資的視角。即便是同一種資源，由于建設(shè)時系統(tǒng)中其他發(fā)電資源、負(fù)荷結(jié)構(gòu)和儲能配置等條件已發(fā)生變化，每新增1兆瓦資源的可靠性價值也隨之不同。因此，邊際ELCC方法力圖反映新建資源對系統(tǒng)可靠性所提供的真實“增量貢獻(xiàn)”，并據(jù)此形成更精準(zhǔn)、更具激勵效果的容量價值信號。
表1：邊際ELCC與平均ELCC比較
●歷史可靠性風(fēng)險小時法。這種方法考查歷史可靠性風(fēng)險最大的時段中，各種資源對于可靠性的貢獻(xiàn)，如在夏天下午的時段觀察資源的實際出力情況。這種方法相對簡單，可以得到每個資源的歷史數(shù)據(jù)，從而更加客觀地反映真實情況。由于開展評估需要預(yù)先判斷可靠性風(fēng)險最大的時間段，有可能無法應(yīng)對未來電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。
●綜合方法。由于資源充足性評估模型法主要基于對未來的假設(shè)，且對數(shù)據(jù)質(zhì)量和建模有較高的要求，而歷史可靠性風(fēng)險法無法捕捉到未來系統(tǒng)中各個元素的變化和氣候變化等極端情況，有的地區(qū)通過結(jié)合兩種方法計算有效容量。例如，對于波動性可再生能源，MISO通過ELCC模型模擬出未來系統(tǒng)高風(fēng)險時段各類資源的可用容量，并結(jié)合過去三年在備用率最低時段中一類資源的平均實際出力來決定有效容量[6]。這樣可以簡化計算步驟，并更好地反映同一類資源的實際運行情況。
表2 有效容量評估方法比較
可靠容量評估結(jié)果可以廣泛應(yīng)用到容量義務(wù)和容量補(bǔ)償?shù)挠嬎阒?；無論在電力市場區(qū)域還是垂直一體化的電力公司轄區(qū)，容量評估結(jié)果都是電力資源投建決策的重要參考?？煽咳萘吭u估也是容量市場建設(shè)的一個關(guān)鍵步驟，通過衡量各資源對可靠性的貢獻(xiàn)，為后續(xù)通過公平競爭篩選容量資源打下基礎(chǔ)，并直接影響各資源所能獲得的容量補(bǔ)償。由于特性不同，每種資源所能提供的容量價值有很大的差異，歐洲一些國家也在討論如何將靈活性反映到有效容量的計算中[7]。例如，儲能、需求響應(yīng)機(jī)制雖然提供的能量有限，但可以快速響應(yīng)；煤電雖然在燃料供應(yīng)充足時可以持續(xù)發(fā)電，但啟停時間長且易受設(shè)備故障等因素制約，因此可以根據(jù)靈活性資源的相關(guān)屬性對有效容量系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
不管選擇哪種容量評估方法，都需要采用統(tǒng)一的方法進(jìn)行資源評估并充分考慮可能的影響，如是否能更好地激勵資源響應(yīng)系統(tǒng)需要、是否會導(dǎo)致某種資源的過度支付或支付不足、是否會對終端電價造成太大壓力等。
隨著可再生能源發(fā)電比例和需求側(cè)多樣性不斷提高，以及氣候變化加劇，系統(tǒng)面臨的可靠性風(fēng)險日趨復(fù)雜，需要采用前瞻性的思維，根據(jù)系統(tǒng)情況的變化不斷更新數(shù)據(jù)來源和假設(shè)，將可再生能源和電氣化的發(fā)展、運行調(diào)度約束等方面的變化反映到模型的數(shù)據(jù)庫和假設(shè)中。另外，由于容量評估可能影響的實體逐漸增多，電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型步伐加快，有必要公開評估方法的數(shù)據(jù)、假設(shè)和結(jié)果，提高評估過程的公眾參與度和透明度，幫助市場主體更好地理解、判斷各種資源的容量價值，從而更有效地解決系統(tǒng)資源充裕度的問題。
03
美國區(qū)域輸電組織（RTO）
容量評估機(jī)制的新動向
2000年初，各RTO就普遍實施容量評估機(jī)制，并在實踐中不斷演進(jìn)。隨著可再生能源滲透率提升、負(fù)荷結(jié)構(gòu)變化和極端天氣事件增多，傳統(tǒng)的容量評估方法面臨新的挑戰(zhàn)，也推動了評估框架持續(xù)更新。
區(qū)域輸電組織在容量評估時傾向于采取技術(shù)中立的原則，對可再生能源、火電和儲能、虛擬電廠等新型資源使用統(tǒng)一的容量評估方法，以合理分析各類資源在系統(tǒng)面臨可靠性風(fēng)險時所起的作用。此前，ELCC方法沒有應(yīng)用于火電的容量評估，而是采用裝機(jī)容量減去平均非強(qiáng)迫停機(jī)率，近似計算可靠容量。這種方法忽視了火電機(jī)組停機(jī)在時間上的相關(guān)性。由于燃料供應(yīng)、設(shè)備故障、極端天氣連鎖效應(yīng)引發(fā)的大規(guī)模同時停機(jī)事件，已經(jīng)暴露出傳統(tǒng)容量評估方法對火電機(jī)組可靠性貢獻(xiàn)的高估。例如，在2022年冬季風(fēng)暴期間，PJM區(qū)域曾有近四分之一的裝機(jī)容量處于強(qiáng)迫停機(jī)狀態(tài)，其中約70%為燃?xì)鈾C(jī)組[8]。因此，無論何種資源都應(yīng)該放在同一系統(tǒng)條件下，利用同一方法重新評估。從2024年開始，PJM轉(zhuǎn)向使用覆蓋所有資源的邊際ELCC方法，這被認(rèn)為是更公平和更符合經(jīng)濟(jì)原理的辦法。
隨著電力系統(tǒng)風(fēng)險來源擴(kuò)大，各RTO從僅關(guān)注峰值時段的資源表現(xiàn)，轉(zhuǎn)向在全年全時段評估容量與靈活性風(fēng)險。業(yè)界普遍認(rèn)為，僅關(guān)注高峰負(fù)荷時刻的資源表現(xiàn)已經(jīng)不能全面概括電力系統(tǒng)多變的特點。由于發(fā)電成本、技術(shù)發(fā)展、發(fā)電預(yù)測難度增大、需求側(cè)電氣化、極端天氣頻發(fā)等原因，可靠性風(fēng)險不再局限于峰值負(fù)荷的時段，而是在全年多個時刻都有可能出現(xiàn)因容量充裕度和靈活性不足導(dǎo)致的可靠性風(fēng)險。
為了更好地衡量可靠性風(fēng)險，可靠性標(biāo)準(zhǔn)也在逐步演化，從之前只能反映停電頻率和概率的失負(fù)荷指標(biāo)（LOLE或LOLP），發(fā)展到包括可能出現(xiàn)的持續(xù)停電時間、最大失負(fù)荷程度和期望未滿足的需求（EUE）等綜合的評估指標(biāo)。然而，如何將這些衡量標(biāo)準(zhǔn)反映到有效容量的計算中，還沒有非常成熟的方法[9]。
氣候變化和季節(jié)因素被越來越多地考慮到資源充足性規(guī)劃和容量市場中。之前，容量市場主要解決資源充裕度問題，針對未來一段時間的年度最大負(fù)荷預(yù)測，吸引更多資源滿足新增負(fù)荷。但這可能會忽略季節(jié)性發(fā)用電兩側(cè)資源的變化，如可再生能源發(fā)電的季節(jié)性波動、空調(diào)或采暖用電等季節(jié)性負(fù)荷變化、極端氣候條件下可能導(dǎo)致的火電停機(jī)等。近年來，越來越多的RTO采用更精確的季節(jié)性容量充裕度和靈活性評估。
邊際ELCC方法更能反映新進(jìn)入資源對未來整個系統(tǒng)的影響，有助于投資決策，減少系統(tǒng)的總成本。RTO開始基于邊際資源的貢獻(xiàn)評定同一類資源的可靠容量，以激勵新建資源更好地響應(yīng)系統(tǒng)需求。例如，NYISO，PJM、MISO轉(zhuǎn)向使用邊際容量評估方法，隨著光伏飽和度增加，系統(tǒng)凈負(fù)荷最大時段有所轉(zhuǎn)移，使得有效容量降低[10]。同時，RTO也允許對多個資源組合進(jìn)行整體評估，以充分考慮其互補(bǔ)性。
04
對我國的參考意義
煤電容量電價機(jī)制已經(jīng)在全國范圍內(nèi)實施了兩年。最近，一些省區(qū)開始嘗試建立容量評估方法，對多種資源進(jìn)行容量評價，并支付相應(yīng)的容量電價。目前，各地的做法不一，且對于衡量有效容量的方法尚未有清晰、公開的說明。各省區(qū)正加快建立多種資源公平競爭的市場化容量補(bǔ)償機(jī)制，相應(yīng)的容量評估方法也將不斷完善。
評估有效容量是為了更好地比較各個資源對可靠性的貢獻(xiàn)，避免對未提供系統(tǒng)服務(wù)的資源支付容量費用，市場參與者、電網(wǎng)公司和政府部門也能對各個資源如何滿足系統(tǒng)可靠性做出充分的判斷。美國雖然還沒有統(tǒng)一的有效容量計算方法，但是各RTO重視容量評估并公開計算方法和結(jié)果，以鼓勵更多的利益相關(guān)方參與評估體系建設(shè)。歐洲輸電系統(tǒng)運營商聯(lián)盟（ENTSO-E）根據(jù)歐盟委員會和歐洲能源監(jiān)管合作機(jī)構(gòu)（ACER）的要求，在最近發(fā)布的歐盟資源充足性規(guī)劃（ERAA）方法修改建議中，增加了可靠容量系數(shù)的計算公式和說明，以非強(qiáng)制性的形式實施規(guī)定，幫助成員國簡化容量市場快速申請流程[11]。
我國最近出臺的文件多次提到建立可靠容量評估機(jī)制和容量市場的相關(guān)要求。相關(guān)部門可制定具體的規(guī)范，指導(dǎo)地方設(shè)立容量評估機(jī)制。在條件成熟時，可以利用市場化的方式?jīng)Q定容量服務(wù)的提供方和容量支付的價格，這將改善目前根據(jù)煤電申報的最大出力和行政確定的固定容量電價決定容量支付的現(xiàn)狀[12]。歐美容量評估機(jī)制的歷史演進(jìn)和政策調(diào)整經(jīng)驗，值得借鑒。
1. 統(tǒng)一有效容量評估法。編制全國統(tǒng)一的有效容量評估方法指導(dǎo)意見，作為各地區(qū)建立容量市場的基礎(chǔ)，促進(jìn)容量市場各個資源廣泛參與公平競爭。這種方法應(yīng)建立在科學(xué)充足的分析和公開透明的評估流程上，提高市場主體對容量評估的理解。同時，它應(yīng)具有可重復(fù)性和可追溯性，能夠支持每年、每季度的容量評估工作，并確保其結(jié)果相對穩(wěn)定、具有良好的可預(yù)期性。
2. 從評估方法的設(shè)計細(xì)節(jié)來說，統(tǒng)一的有效容量評估方法應(yīng)該具備以下特征[13]：
制定并不斷完善可靠性風(fēng)險評估指標(biāo)，失負(fù)荷期望（LOLE）等單一的可靠性指標(biāo)需要向未滿足的需求期望（EUE）、最大失負(fù)荷（MW）等綜合的指標(biāo)體系發(fā)展。對未來可能出現(xiàn)缺電的頻率、持續(xù)時間和規(guī)模做更精準(zhǔn)的風(fēng)險測算，以此作為評估資源有效容量的基礎(chǔ)。
平等對待所有容量資源，用同一種方法測算所有可用資源（包括煤電、氣電、需求響應(yīng)、可再生能源、儲能、虛擬電廠）對可靠性的貢獻(xiàn)?？缡】鐓^(qū)輸電同樣也能起到維持可靠性和提供靈活性的作用，因此外來電也應(yīng)該作為容量資源考查有效容量。
不僅關(guān)注系統(tǒng)緊張時期各個資源的容量貢獻(xiàn)，還要考慮各類資源的響應(yīng)速率、響應(yīng)時長、爬坡速率等能力，以全面反映其對系統(tǒng)可靠性的實際貢獻(xiàn)。例如，一些歐盟國家考慮讓儲能、需求響應(yīng)等能量有限的資源，基于可用性和持續(xù)時長更多參與制定各自的可靠容量系數(shù)[14]。
持續(xù)更新評估氣候變化對系統(tǒng)可靠性的影響。對于部分火電，需要考慮到極端氣候條件下燃料供應(yīng)中斷和設(shè)備故障等的連鎖反應(yīng)。
允許在同一節(jié)點并網(wǎng)的、有互補(bǔ)性的資源組合進(jìn)行有效容量評估，以充分顯示其整體容量價值。例如，風(fēng)電+光伏+儲能的綜合有效容量將大于資源單獨有效容量的加成。
避免區(qū)別對待現(xiàn)有和新增資源，雖然區(qū)分新舊資源的做法有可能會兼顧各個時期投產(chǎn)資源的利益，但可能會導(dǎo)致市場扭曲。
3. 容量評估方法是容量市場運作的基礎(chǔ)，其選擇將影響市場對不同資源的價值判斷、投資激勵、退出信號和支付分配方式：
政策制定和市場監(jiān)管者需要認(rèn)識到每種方法的局限性和對容量市場的影響，特別是要對新舊資源的激勵、市場的高效與公平以及社會可接受度等方面進(jìn)行權(quán)衡。
在容量市場中，確保資源只能按照其有效容量申報可參與的容量值，防止資源虛高填報名義容量，確保容量市場支付與資源的真實貢獻(xiàn)一致。
容量市場可能會隨著可靠性風(fēng)險誘因變化而演變。在可再生能源和新型主體滲透率不斷提高的情況下，系統(tǒng)對調(diào)節(jié)能力/靈活性容量的需求也會不斷增加。目前一些前沿討論嘗試拓展傳統(tǒng)“容量”的內(nèi)涵，將資源的靈活性特征納入評估框架，如探索如何量化資源向下調(diào)節(jié)的能力（如減少發(fā)電或增加用電幫助消納可再生能源），有助于激勵對靈活資源的投資，確保調(diào)節(jié)能力的長期充裕和短期可靠運行。
需要定期評估各個資源在系統(tǒng)實際運行中的表現(xiàn)，通過現(xiàn)貨市場和輔助服務(wù)市場機(jī)制激勵其在供需緊張時期發(fā)揮積極的調(diào)節(jié)作用。容量市場支付應(yīng)該根據(jù)實際績效進(jìn)行考核，獎勵超出核定有效容量期望的資源，懲罰接受容量支付但沒有發(fā)揮可靠性作用的資源。同時，容量績效考核應(yīng)在技術(shù)特性和可用性時段方面保持一致，僅在資源具備提供可靠性貢獻(xiàn)的時段考核，確保不同類型的資源在統(tǒng)一、公平的規(guī)則下參與市場。
