联盟观点

      近期，PG&E发布EPIC（Electric Program Investment Charge）项目分析报告，分析该公司第一个储能项目自2013年9月19日正式投运以来的技术经验和参与CAISO电力市场的运行收益状况。

       一、EPIC是AB2514法案颁布之后PG&E开展的首个储能项目 

       2010年加州通过AB2514法案，要求州内各公用事业公司制定储能采购目标，推动加州实现日益严苛的可再生能源配额制标准。作为加州主要公用事业公司之一，PG&E自法案颁布后开展了EPIC项目（全称EPIC 1.01 Energy Storage for Market Operations）。

       EPIC具体包括Vaca-Dixon BESS和Yerba Buena BESS两个钠硫电池储能项目，规模分别为2MW/14MWh和4MW/32MWh，项目分别于2014年7月和10月并网运行。在两个项目中，Yerba Buena是并离网运行，Vaca-Dixon项目主要参与CAISO市场的示范运行。

        EPIC力图通过项目，实现以下三个目的：(1)积累电池储能系统参与加州独立系统运营商（CAISO）非发电资源（NGR）市场的运行数据和经验；（2）开发自动通讯技术和调度控制策略，使得储能系统可以自动响应CAISO市场信号，确保储能的快速响应功能得到充分利用；（3）通过参与CAISO市场，量化实际储能项目运行的经济收益。

       二、EPIC储能项目可以同时参与CAISO的调频、日前和实时能量、旋转备用等多个电力市场获取多重应用收益

      （1）调频辅助服务市场

        储能参与调频服务，实际上是在实时市场进行充放电的过程。

        储能在调频市场的收益来自5个方面，包括上调(Reg Up)和下调(Reg Dn)容量费用，AGC系统实时指示性能量不平衡能量费用(Real-time Instructed Imbalance Energy)，AGC系统实时非指示性能量不平衡能量费用(Real-time Uninstructed Imbalance Energy)，基于调频里程支付的费用(Mileage)，上调和下调因调用但未响应的费用(RegUp & RegDn No-Pay)。

        由于在每个调频响应周期内电池充放电的SOC无法提前预知，会增加资源在参与能量服务竞价或规划时的复杂程度，为此CAISO构建了非发电资源能量管理模型（NGR Regulation Energy Management Model），对SOC进行管理。此外，由于不同调频市场价格实时快速变化，因此不同时间的调频收益会出现较大波动。

      （2）日前和实时能量市场

        在日前能量市场，虽然参与CAISO日前市场竞价的电力资源可以获得相同的出清价格，但是由于所处地点不同而具有不同的节点边际电价（LMP，市场管理不同地区输电线路拥塞的成本），因此只有所在地区LMP为负的储能资源可以参与日前市场。若要实现收益，储能应当在LMP低于放电价格的时段充电。为鼓励储能参与日前市场，2014年10月CAISO制定奖励计划，电池连续充电7小时（购买能量）和放电5小时（销售能量）可以收到奖励。

        在实时能量市场，CAISO的实时能量市场具体包括15min市场和5min市场。一方面电池可以参与实时市场竞价，另一方面，由于电池本身会在充电末段功率降低，而在此时段内电池参与实时市场价格也可以获得一部分额外收益。

      （3）旋转备用容量市场

        储能参与旋转备用的收益包括备用容量收益和CAISO调用后的能量收益。前者每1小时奖励一次，后者每5分钟发布一次。由于旋转备用的收益远低于调频，因此提供旋转备用的机会成本较高。

图1：2015年8月Vaca储能项目参与CAISO电力市场收益结构图

图2：2016年3月Vaca储能项目参与CAISO电力市场收益结构图

三、EPIC储能项目参与CAISO电力市场运行经验总结

1）调频是目前储能项目获取经济收益的最有效途径

      以2MW Vaca储能系统为例，若完全参与调频辅助服务，2015年8月的总收益约$2000/MW，随着CAISO日调频采购价格升高，2016年3月储能系统参与调频的总收益更是达到了$7000/MW。 基于储能项目2015-2016年实际调频收益计算得到的年平均收益为$146700，NPV为$9191409（12年寿命，资金成本7%），对应的盈亏平衡安装成本为$291/kW。

图3：Vaca储能项目调频收益

图4：Vaca储能项目调频NPV

2）CAISO的日前和实时能量市场尚不足以满足储能通过能量套利的方式获取高额利润

        储能参与能量市场并获取经济收益主要基于不同时间充放电的电价差。然而项目在实际运行中发现，现有的电价差尚不足以抵消由于储能系统循环效率等因素所带来的损失，通过能量套利尚不能成为储能项目盈利的主要方式。

3）旋转备用可以在一定程度上增加储能的应用收益

       未参与其他服务的储能容量可以通过快速响应并提供CAISO旋转备用容量进一步增加收益。通常旋转备用的收益水平在$4/MW/h左右。在实际项目中，旋转备用并非储能主要的收益来源。

4）储能在实际项目运行中所获得的收益低于研究模型估算的经济效益

       调频是目前储能在电力市场的主要收益来源是造成该差异的主要原因。一方面CAISO调频市场价格实时快速变化，实际调频价格通常低于模型假设价格；另一方面储能项目通常可以参与多种服务，因此其容量并非按照调频最佳容量配置，以配置了7小时储能容量的能量型系统为例，其在调频方面的经济性远低于配置了30分钟储能容量的系统。

四、CNESA评述

       EPIC项目不仅是PG&E的首批示范性商业化应用的储能项目，也是公用事业公司参与CAISO NGR市场的首个储能项目。

       从项目3年以来参与CAISO电力市场的运行和收益状况来看，储能可以参与调频辅助服务市场、日前能量市场、实施能量市场和旋转备用市场等多个电力市场，获取多重应用收益。在上述服务中，储能参与调频市场的收益性最好。需要指出的是，储能参与任何一种服务都具有排他性，因此项目运行方需要提前估算并决定未来一段时间内应当参与何种服务以实现利润最大化。