中國儲能網訊：
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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償機制，以市場為導向確定容量需求和容量價值，對有效容量合理補償，引導各類資源向系統(tǒng)提供中長期穩(wěn)定容量”。其中“對有效容量合理補償”是建立容量市場的一個重要出發(fā)點。
最近，《電力現貨連續(xù)運行地區(qū)市場建設指引》[3]重申了這一點，并進一步要求建立容量評估機制?！疤剿鹘l(fā)電機組可靠容量評估機制，綜合考慮發(fā)電機組類型、出力特性、廠用電率、檢修停機等因素，科學評估各類型機組及新型儲能的容量系數，客觀反映其對電力系統(tǒng)發(fā)電容量充裕度的實際貢獻?！焙侠碓u估有效容量或可靠容量是實施容量市場的前提，有助于科學比較不同資源的容量價值，以在市場中經濟高效地獲取充足的、滿足技術要求的容量資源，并為其系統(tǒng)服務提供合理的補償。
但是，如何制定科學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上發(fā)布更詳細的規(guī)則，指導各省區(qū)科學評估可靠容量。本文梳理了若干國際經驗，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的判斷，也為正在開展容量市場試點的?。▍^(qū)）市提供參考。
02
有效容量的評估方法及應用
有效容量評估用于衡量一類資源對系統(tǒng)可靠性的貢獻，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（有效負荷承載力）方法測算的是維持同一可靠性標準不變的情況下，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的實際貢獻量。ELCC隱含的視角是，新增資源的貢獻值不僅取決于資源自身的技術參數和發(fā)電能力，也包括能否配合電網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測基礎上，分情景模擬得到的結果。平均ELCC方法計算的是資源對可靠性的平均貢獻，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。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。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、電網結構等因素，將在同一個并網點的幾種有互補性的資源捆綁評估所得到的結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)域電網運營商普遍采用平均ELCC方法。隨著風光等可再生能源滲透率提高，上述運營商逐漸轉向采用邊際ELCC方法，以更準確地反映資源在高滲透場景下的邊際可靠性貢獻。
兩種方法背后反映的是不同的理念與應用邏輯：
●平均ELCC方法的出發(fā)點更接近調度視角。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)可靠性的貢獻被視為基本一致，因此應當給予統(tǒng)一的容量價值。該方法強調在系統(tǒng)運行層面，同類資源的貢獻不應區(qū)分先后或個體差異，以便于管理和補償。
●邊際ELCC方法來自優(yōu)化投資的視角。即便是同一種資源，由于建設時系統(tǒng)中其他發(fā)電資源、負荷結構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”，并據此形成更精準、更具激勵效果的容量價值信號。
表1：邊際ELCC與平均ELCC比較
●歷史可靠性風險小時法。這種方法考查歷史可靠性風險最大的時段中，各種資源對于可靠性的貢獻，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據，從而更加客觀地反映真實情況。由于開展評估需要預先判斷可靠性風險最大的時間段，有可能無法應對未來電力系統(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，且對數據質量和建模有較高的要求，而歷史可靠性風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)高風險時段各類資源的可用容量，并結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
可靠容量評估結果可以廣泛應用到容量義務和容量補償的計算中；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的一個關鍵步驟，通過衡量各資源對可靠性的貢獻，為后續(xù)通過公平競爭篩選容量資源打下基礎，并直接影響各資源所能獲得的容量補償。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、需求響應機制雖然提供的能量有限，但可以快速響應；煤電雖然在燃料供應充足時可以持續(xù)發(fā)電，但啟停時間長且易受設備故障等因素制約，因此可以根據靈活性資源的相關屬性對有效容量系數進行調整。
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系統(tǒng)需要、是否會導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)面臨的可靠性風險日趨復雜，需要采用前瞻性的思維，根據系統(tǒng)情況的變化不斷更新數據來源和假設，將可再生能源和電氣化的發(fā)展、運行調度約束等方面的變化反映到模型的數據庫和假設中。另外，由于容量評估可能影響的實體逐漸增多，電力系統(tǒng)轉型步伐加快，有必要公開評估方法的數據、假設和結果，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）
容量評估機制的新動向
2000年初，各RTO就普遍實施容量評估機制，并在實踐中不斷演進。隨著可再生能源滲透率提升、負荷結構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)面臨可靠性風險時所起的作用。此前，ELCC方法沒有應用于火電的容量評估，而是采用裝機容量減去平均非強迫停機率，近似計算可靠容量。這種方法忽視了火電機組停機在時間上的相關性。由于燃料供應、設備故障、極端天氣連鎖效應引發(fā)的大規(guī)模同時停機事件，已經暴露出傳統(tǒng)容量評估方法對火電機組可靠性貢獻的高估。例如，在2022年冬季風暴期間，PJM區(qū)域曾有近四分之一的裝機容量處于強迫停機狀態(tài)，其中約70%為燃氣機組[8]。因此，無論何種資源都應該放在同一系統(tǒng)條件下，利用同一方法重新評估。從2024年開始，PJM轉向使用覆蓋所有資源的邊際ELCC方法，這被認為是更公平和更符合經濟原理的辦法。
隨著電力系統(tǒng)風險來源擴大，各RTO從僅關注峰值時段的資源表現，轉向在全年全時段評估容量與靈活性風險。業(yè)界普遍認為，僅關注高峰負荷時刻的資源表現已經不能全面概括電力系統(tǒng)多變的特點。由于發(fā)電成本、技術發(fā)展、發(fā)電預測難度增大、需求側電氣化、極端天氣頻發(fā)等原因，可靠性風險不再局限于峰值負荷的時段，而是在全年多個時刻都有可能出現因容量充裕度和靈活性不足導致的可靠性風險。
為了更好地衡量可靠性風險，可靠性標準也在逐步演化，從之前只能反映停電頻率和概率的失負荷指標（LOLE或LOLP），發(fā)展到包括可能出現的持續(xù)停電時間、最大失負荷程度和期望未滿足的需求（EUE）等綜合的評估指標。然而，如何將這些衡量標準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荷預測，吸引更多資源滿足新增負荷。但這可能會忽略季節(jié)性發(fā)用電兩側資源的變化，如可再生能源發(fā)電的季節(jié)性波動、空調或采暖用電等季節(jié)性負荷變化、極端氣候條件下可能導致的火電停機等。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評定同一類資源的可靠容量，以激勵新建資源更好地響應系統(tǒng)需求。例如，NYISO，PJM、MISO轉向使用邊際容量評估方法，隨著光伏飽和度增加，系統(tǒng)凈負荷最大時段有所轉移，使得有效容量降低[10]。同時，RTO也允許對多個資源組合進行整體評估，以充分考慮其互補性。
04
對我國的參考意義
煤電容量電價機制已經在全國范圍內實施了兩年。最近，一些省區(qū)開始嘗試建立容量評估方法，對多種資源進行容量評價，并支付相應的容量電價。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償機制，相應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，避免對未提供系統(tǒng)服務的資源支付容量費用，市場參與者、電網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果，以鼓勵更多的利益相關方參與評估體系建設。歐洲輸電系統(tǒng)運營商聯盟（ENTSO-E）根據歐盟委員會和歐洲能源監(jiān)管合作機構（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的計算公式和說明，以非強制性的形式實施規(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制和容量市場的相關要求。相關部門可制定具體的規(guī)范，指導地方設立容量評估機制。在條件成熟時，可以利用市場化的方式決定容量服務的提供方和容量支付的價格，這將改善目前根據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狀[12]。歐美容量評估機制的歷史演進和政策調整經驗，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意見，作為各地區(qū)建立容量市場的基礎，促進容量市場各個資源廣泛參與公平競爭。這種方法應建立在科學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，它應具有可重復性和可追溯性，能夠支持每年、每季度的容量評估工作，并確保其結果相對穩(wěn)定、具有良好的可預期性。
2. 從評估方法的設計細節(jié)來說，統(tǒng)一的有效容量評估方法應該具備以下特征[13]：
制定并不斷完善可靠性風險評估指標，失負荷期望（LOLE）等單一的可靠性指標需要向未滿足的需求期望（EUE）、最大失負荷（MW）等綜合的指標體系發(fā)展。對未來可能出現缺電的頻率、持續(xù)時間和規(guī)模做更精準的風險測算，以此作為評估資源有效容量的基礎。
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、可再生能源、儲能、虛擬電廠）對可靠性的貢獻?？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，因此外來電也應該作為容量資源考查有效容量。
不僅關注系統(tǒng)緊張時期各個資源的容量貢獻，還要考慮各類資源的響應速率、響應時長、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。例如，一些歐盟國家考慮讓儲能、需求響應等能量有限的資源，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[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中斷和設備故障等的連鎖反應。
允許在同一節(jié)點并網的、有互補性的資源組合進行有效容量評估，以充分顯示其整體容量價值。例如，風電+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資源的利益，但可能會導致市場扭曲。
3. 容量評估方法是容量市場運作的基礎，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行權衡。
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一致。
容量市場可能會隨著可靠性風險誘因變化而演變。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，通過現貨市場和輔助服務市場機制激勵其在供需緊張時期發(fā)揮積極的調節(jié)作用。容量市場支付應該根據實際績效進行考核，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，容量績效考核應在技術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。
