第8章 具有儲(chǔ)能系統(tǒng)的脫碳電力系統(tǒng)的治理

8.1簡(jiǎn)介

【資料圖】

此項(xiàng)研究的總體目標(biāo)是探討儲(chǔ)能系統(tǒng)在降低未來電力系統(tǒng)總成本方面發(fā)揮的作用。而其研究主要關(guān)注美國(guó)電力系統(tǒng)和其經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)的脫碳。盡管研究團(tuán)隊(duì)討論的問題與其他發(fā)達(dá)地區(qū)相關(guān)，而他們得出的基本結(jié)論是，未來的脫碳電力系統(tǒng)將與當(dāng)前的電力系統(tǒng)有著很大的不同，這將使當(dāng)今的技術(shù)和措施越來越不充分。研究團(tuán)隊(duì)建議監(jiān)管機(jī)構(gòu)和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在應(yīng)該采取一些措施來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。由于未來脫碳電力系統(tǒng)的有效治理將需要開發(fā)和部署新工具以及改革規(guī)則和法規(guī)，因此這一研究可以發(fā)揮重要作用。

在未來的脫碳電力系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電發(fā)揮的作用比當(dāng)前重要得多。例如，國(guó)際能源署(IEA)最近在對(duì)全球脫碳路徑的研究報(bào)告中預(yù)測(cè)，到2050年，風(fēng)力發(fā)電量和太陽能發(fā)電量將占全球發(fā)電量的70%，高于2020年的9%。風(fēng)能和太陽能通常統(tǒng)稱為可再生能源，其發(fā)電是間歇性的：它們的電力輸出既可變又不能完全可預(yù)測(cè)，因?yàn)橹饕Q于風(fēng)力和陽光資源可用性的變化，而不是電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商平衡供應(yīng)和跟隨電力需求的變化（電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在管理大部分化石燃料發(fā)電設(shè)施電力輸出的方式），通過在基于投標(biāo)或基于邊際成本的經(jīng)濟(jì)調(diào)度來提高需求（見圖8.1）。相比之下，在具有高比例可再生能源的電力系統(tǒng)中，由于風(fēng)力和陽光強(qiáng)度的變化，電力供應(yīng)量將隨著變化，并且其變化可能會(huì)非常突然。因此，未來的電力系統(tǒng)將需要應(yīng)對(duì)前所未有的電力供應(yīng)波動(dòng)，以可靠地平衡電力供需?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)用于應(yīng)對(duì)天氣引起的需求波動(dòng)。而在未來，天氣變化引起的供電波動(dòng)將影響電力供需；這些影響通常是相關(guān)的；這些相關(guān)性也會(huì)隨著天氣變化而變化。例如，空調(diào)需求增加和風(fēng)力發(fā)電量減少可能與炎熱的日子有關(guān)。在大面積云層覆蓋的日子里，電力系統(tǒng)中的太陽能發(fā)電設(shè)施的電力輸出將會(huì)減少，從而產(chǎn)生高度相關(guān)性——而在以傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電為主的電力系統(tǒng)中基本上不存在發(fā)電設(shè)施之間的相關(guān)性。通過彌補(bǔ)可再生能源供需變化之間的差距，儲(chǔ)能系統(tǒng)將在采用高比例可再生能源的電力系統(tǒng)中平衡電力供需方面發(fā)揮重要作用。

圖8. 1電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度曲線

各種行業(yè)領(lǐng)域的電氣化可能會(huì)加劇這個(gè)問題。電力的某些用途（例如為電動(dòng)汽車充電或電解生產(chǎn)氫氣）可能會(huì)通過減少運(yùn)營(yíng)以應(yīng)對(duì)電力供應(yīng)減少，從而有助于平衡電力供需。其他的情況可能會(huì)導(dǎo)致新的峰值負(fù)荷，這可能與天氣變化相關(guān)，同時(shí)減少了可再生能源的發(fā)電量，并使得供需平衡變得更加困難。

由于儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在平衡電力供需方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而保持具有高比例可再生能源的電力系統(tǒng)的可靠性，并且由于預(yù)計(jì)儲(chǔ)能技術(shù)成本大幅下降，因此在未來的脫碳電力系統(tǒng)中應(yīng)該更加重要，并發(fā)揮比現(xiàn)在更多的作用。當(dāng)今的電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商使用的方法以及相關(guān)監(jiān)管規(guī)則和政策制度，主要是為依賴可調(diào)度發(fā)電設(shè)施的電力系統(tǒng)開發(fā)的。正如研究團(tuán)隊(duì)在本章中所討論的，投資和部署儲(chǔ)能系統(tǒng)以使其在未來的脫碳電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用，將會(huì)帶來新的運(yùn)營(yíng)和融資挑戰(zhàn)。它還將在監(jiān)管和市場(chǎng)設(shè)計(jì)方面提出挑戰(zhàn)，而這是本章的重點(diǎn)。

在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的電力市場(chǎng)中，批發(fā)價(jià)格反映了發(fā)電設(shè)施在每個(gè)潛在需求的發(fā)電邊際成本。當(dāng)需求低時(shí)，電力系統(tǒng)的邊際成本相對(duì)較低。當(dāng)需求非常高時(shí)，平衡供需所需的最高成本發(fā)電的邊際成本可能非常高。簡(jiǎn)而言之，經(jīng)濟(jì)調(diào)度曲線向上傾斜且相當(dāng)穩(wěn)定，如圖8.1所示。員t系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商面臨的挑戰(zhàn)是隨著電力需求在每小時(shí)、每天、不同季節(jié)等方面的變化，沿著經(jīng)濟(jì)調(diào)度曲線調(diào)整可調(diào)度發(fā)電設(shè)施的輸出。對(duì)于具有可調(diào)度的化石燃料發(fā)電設(shè)施的電力系統(tǒng)，其典型的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型中沒有部署儲(chǔ)能系統(tǒng)。

與圖8.1中描述的電力系統(tǒng)相比，該電力系統(tǒng)建立在具有穩(wěn)定邊際成本（反映不同的熱效率和燃料成本）的可調(diào)度發(fā)電設(shè)施之上，可再生能源發(fā)電的供應(yīng)該根據(jù)風(fēng)力和陽光的外生變化而上下波動(dòng)。因此，不存在圖8.1中描述這樣簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)調(diào)度曲線。此外，風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的短期邊際成本始終接近于零。由此類發(fā)電設(shè)施主導(dǎo)的電力市場(chǎng)面臨設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：如何提供反映生產(chǎn)邊際成本的批發(fā)和零售價(jià)格信號(hào)，同時(shí)仍產(chǎn)生涵蓋投資和運(yùn)營(yíng)成本的預(yù)期收入。此外，如第1章和第6章所述，許多儲(chǔ)能技術(shù)的邊際運(yùn)營(yíng)成本也接近于零，并且在充電/放電循環(huán)中損失的能量相對(duì)較少。因此，這些技術(shù)引發(fā)了類似的市場(chǎng)設(shè)計(jì)問題。此外，以可再生能源和儲(chǔ)能技術(shù)為主的電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性，將會(huì)引發(fā)了重大的公平和風(fēng)險(xiǎn)承受能力問題，這些問題必須在設(shè)計(jì)未來的零售定價(jià)機(jī)制時(shí)加以解決。

8.2 高比例可再生能源電力系統(tǒng)的效率

在脫碳經(jīng)濟(jì)中，對(duì)電力系統(tǒng)的整體效率有兩個(gè)要求：首先，電力的生產(chǎn)和交付的總成本應(yīng)該盡可能低，其中包括任何意外停電或減載的成本以及為了滿足碳排放限制采用的技術(shù)及其成本。這一效率通常被稱為生產(chǎn)效率，意味著生產(chǎn)和交付的成本反映現(xiàn)有技術(shù)的有效使用率，而需要重視生產(chǎn)效率面臨的兩個(gè)新挑戰(zhàn)。

首先，生產(chǎn)效率需要通過支持電力系統(tǒng)有效投資和運(yùn)營(yíng)決策的政策來實(shí)現(xiàn)碳排放限制。正如經(jīng)濟(jì)學(xué)家?guī)资陙硪恢痹跔?zhēng)論的那樣，有效減少碳排放的核心要素是為碳排放設(shè)定一個(gè)適當(dāng)?shù)膬r(jià)格，或者采取對(duì)碳排放征稅的形式，或者采取類似的總量控制與交易機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)假設(shè)碳定價(jià)政策已經(jīng)到位，就像研究團(tuán)隊(duì)在第6章的建模練習(xí)中一樣。事實(shí)上，需要使用替代方案（包括可再生能源標(biāo)準(zhǔn)、清潔能源標(biāo)準(zhǔn)、投資稅收抵免和生產(chǎn)稅收抵免、上網(wǎng)電價(jià)以及適用的儲(chǔ)能系統(tǒng)的凈計(jì)量政策），而不是提高碳定價(jià)這樣不必要的電力成本，因此不利于通過電氣化實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)的脫碳目標(biāo)。由于研究團(tuán)隊(duì)在建模工作中關(guān)注2050年的發(fā)展，研究團(tuán)隊(duì)希望到未來的公共政策將演變?yōu)橹饕揽扛行У臋C(jī)制來為脫碳提供激勵(lì)。

實(shí)現(xiàn)最低成本的電力生產(chǎn)和交付的第二個(gè)復(fù)雜的新挑戰(zhàn)是，如上所述，現(xiàn)有市場(chǎng)和機(jī)制并不是為了有效利用儲(chǔ)能系統(tǒng)。雖然第6章中描述的建模分析側(cè)重于使用儲(chǔ)能系統(tǒng)來執(zhí)行跨期能源套利的潛力（有效地將可再生能源的電力從一個(gè)時(shí)間段轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)間段），但正如研究團(tuán)隊(duì)在第1章中討論的那樣，儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)還將提供更多的價(jià)值。低成本的電力生產(chǎn)和傳輸要求涉及儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資和運(yùn)營(yíng)決策反映其所有價(jià)值。此外，一些電池儲(chǔ)能技術(shù)（特別是鋰離子電池）可以在小范圍內(nèi)相對(duì)有效地部署。家庭、商業(yè)建筑或工業(yè)設(shè)施中的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也可以在批發(fā)層面有效地提供各種服務(wù)，但現(xiàn)有的公用事業(yè)法規(guī)、批發(fā)電力市場(chǎng)和零售定價(jià)制度并非旨在促進(jìn)它們?cè)谂l(fā)層面的有效參與。

對(duì)電力系統(tǒng)效率的第二個(gè)要求是相關(guān)的：“零售價(jià)格”也就是為最終用戶提供的電力服務(wù)價(jià)格，并可能為第三方控制和使用某些負(fù)載提供激勵(lì)、電動(dòng)車輛充電或其他電力負(fù)載。這個(gè)要求應(yīng)該支持反映邊際成本的短期和長(zhǎng)期決策?？稍偕茉吹倪呺H成本應(yīng)該指導(dǎo)位于客戶的小型發(fā)電設(shè)施和儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資和運(yùn)營(yíng)決策，以及使電力需求能夠響應(yīng)短期價(jià)格變化的投資。支持零售費(fèi)率對(duì)于支持成本最低的經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)的電氣化作為經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)脫碳的關(guān)鍵部分至關(guān)重要。

盡管存在局限性，但第6章中的優(yōu)化分析對(duì)采用高比例可再生能源的電力系統(tǒng)的特性具有重要意義。研究團(tuán)隊(duì)的優(yōu)化是希望在碳排放限制的情況下最大限度地降低總體成本。所有決策由單個(gè)變量?jī)?yōu)化驅(qū)動(dòng)：能源邊際成本，反映每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)電或儲(chǔ)能系統(tǒng)供應(yīng)成本的數(shù)值。在理論上，通過將可再生能源的邊際價(jià)值視為實(shí)際現(xiàn)貨價(jià)格，可以將這些優(yōu)化分析的結(jié)果轉(zhuǎn)化為完全競(jìng)爭(zhēng)下的市場(chǎng)均衡，即在只有能源市場(chǎng)的系統(tǒng)中。在優(yōu)化的系統(tǒng)中，邊際成本作為完全競(jìng)爭(zhēng)條件下的市場(chǎng)價(jià)格：指導(dǎo)調(diào)度和其他運(yùn)營(yíng)決策，以及所有投資決策。

第6章中建模的高效電力系統(tǒng)的兩個(gè)特征對(duì)市場(chǎng)和治理機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有特別重要的意義。首先，能源現(xiàn)貨批發(fā)價(jià)格的模型分布與現(xiàn)貨價(jià)格的當(dāng)前分布非常不同。即使儲(chǔ)能系統(tǒng)被最佳地部署為“低買高賣”（從而將電力從充足時(shí)期轉(zhuǎn)移到短缺時(shí)期）。這反映了短期邊際成本接近于零的可再生能源發(fā)電的可變性、最優(yōu)解決方案中可再生能源發(fā)電的過剩供應(yīng)以及需求側(cè)的可變性。

在研究團(tuán)隊(duì)的模型中，實(shí)際上必須為每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所需的電力支付邊際系統(tǒng)成本的用戶在理論上將面臨有效消費(fèi)和投資的正確激勵(lì)。然而在實(shí)踐中，這種情況下最終用戶面臨的風(fēng)險(xiǎn)將是巨大的，對(duì)于家庭用戶和小型企業(yè)來說，這可能是無法容忍的。這些風(fēng)險(xiǎn)在2021年2月德克薩斯州的能源危機(jī)中顯現(xiàn)出來。幸運(yùn)的是，正如研究團(tuán)隊(duì)在第8.6節(jié)中所討論的，批發(fā)價(jià)格完全傳遞到零售價(jià)格對(duì)于誘導(dǎo)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的有效行為并不是必需的措施。

具有重要意義的高滲透率的可再生能源的電力系統(tǒng)的第二個(gè)特征是，電網(wǎng)規(guī)模和客戶場(chǎng)所的儲(chǔ)能系統(tǒng)是電力系統(tǒng)基本上其他元素的潛在替代品。有效的治理必須能夠在這些要素中做出成本最低的選擇。具有高比例可再生能源的電力系統(tǒng)中的最佳儲(chǔ)能容量與可再生能源發(fā)電量相輔相成，通過減少棄電需求和減輕間歇性發(fā)電來增加其價(jià)值。對(duì)碳排放的更嚴(yán)格限制會(huì)減少天然氣發(fā)電的使用，這將由長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)代替，從而增加儲(chǔ)能價(jià)值。通過需求響應(yīng)在電力供應(yīng)短缺時(shí)減少負(fù)載將減少需要部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

更強(qiáng)大的區(qū)域和跨區(qū)域輸電網(wǎng)絡(luò)允許使用更多的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電設(shè)施，并實(shí)現(xiàn)更廣泛的地理多樣化，從而降低可變性，并允許例如美國(guó)西部運(yùn)營(yíng)的太陽能發(fā)電設(shè)施將為美國(guó)東部的夜間負(fù)荷供電。增加輸電容量還減少了儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署。最后，對(duì)于需求快速增長(zhǎng)的電力系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過延遲擴(kuò)展輸電系統(tǒng)或配電系統(tǒng)的需要來降低成本。

8.3 市場(chǎng)和制度結(jié)構(gòu)

如上所述，電力系統(tǒng)表現(xiàn)出廣泛的市場(chǎng)和制度結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)上，大部分電力是由垂直整合的投資者擁有的公用事業(yè)公司生產(chǎn)的，這些公司主要根據(jù)美國(guó)國(guó)家監(jiān)管委員會(huì)規(guī)定的零售電價(jià)出售給最終客戶。在垂直整合(VI)的電力系統(tǒng)中，公用事業(yè)公司擁有并控制發(fā)電、輸電和配電設(shè)施，為其服務(wù)區(qū)域內(nèi)的零售消費(fèi)者提供服務(wù)。此外，垂直整合的公用事業(yè)公司向合作社和市政公用事業(yè)公司銷售電力，而這些公用事業(yè)公司又根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)規(guī)定的批發(fā)合同向最終客戶銷售電力。

在美國(guó)東南部、西南部和西部大部分地區(qū)，傳統(tǒng)的垂直整合電力模型仍然占主導(dǎo)地位。因此，第8.4節(jié)考慮了對(duì)所有發(fā)電、輸電、儲(chǔ)能和配電資產(chǎn)擁有或簽訂合同的受監(jiān)管、垂直整合、投資者所有的公用事業(yè)公司的有效治理。公用事業(yè)公司并不擁有發(fā)電或儲(chǔ)能客戶場(chǎng)所的資產(chǎn)。在州和聯(lián)邦層面受到監(jiān)管。公用事業(yè)公司在向最終客戶提供電力方面并沒有競(jìng)爭(zhēng)，零售客戶根據(jù)公用事業(yè)公司規(guī)定的零售電價(jià)支付費(fèi)用。在這種案例結(jié)構(gòu)中，批發(fā)市場(chǎng)價(jià)格并不透明。而在這種情況下，要求供電的短期邊際成本應(yīng)該驅(qū)動(dòng)決策，盡管在傳統(tǒng)上，并不隨著時(shí)間變化的零售電價(jià)被設(shè)定為公用事業(yè)公司的平均成本。當(dāng)電力系統(tǒng)供電受限，供需平衡必須來自需求方時(shí)，相關(guān)邊際成本和現(xiàn)貨價(jià)格是未服務(wù)負(fù)荷的價(jià)值，其名稱為電力失負(fù)荷價(jià)值（VOLL）。

從上世紀(jì)90年代開始，美國(guó)大部分地區(qū)以及其他國(guó)家的電力部門進(jìn)行了重組，以提供能源和輔助服務(wù)，例如備用容量和頻率調(diào)節(jié)。其基本思想是，這些市場(chǎng)的電力現(xiàn)貨價(jià)格將指導(dǎo)所有電力運(yùn)營(yíng)和投資決策，就像研究團(tuán)隊(duì)優(yōu)化模型中電力的價(jià)值一樣。美國(guó)的七個(gè)區(qū)域?qū)嶓w稱為獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(ISO)或區(qū)域輸電組織(RTO)，現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)這些市場(chǎng)和區(qū)域輸電系統(tǒng)并參與一些區(qū)域規(guī)劃。為簡(jiǎn)單起見，研究團(tuán)隊(duì)在討論中將它們都稱為獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(ISO)，這些公司管理和供應(yīng)美國(guó)約60%的電力。

在美國(guó)的一些地區(qū)，電力部門重組伴隨著發(fā)電、輸電和配電的分離，以及發(fā)電的額外橫向分解。這些變化和商業(yè)發(fā)電機(jī)的進(jìn)入導(dǎo)致非公用事業(yè)發(fā)電設(shè)施發(fā)揮更大的作用，在2020年占美國(guó)電力供應(yīng)的47%左右。此外，美國(guó)14個(gè)州的電力分配仍然受到監(jiān)管，但有競(jìng)爭(zhēng)力的零售供應(yīng)商可以在批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)買電力并將其轉(zhuǎn)售給零售客戶。

為能源和輔助服務(wù)開發(fā)有競(jìng)爭(zhēng)力的批發(fā)電力市場(chǎng)比許多人預(yù)期的還要復(fù)雜，但在當(dāng)今主要依賴可調(diào)度化石燃料發(fā)電資源的電力系統(tǒng)中，這些市場(chǎng)現(xiàn)在在大多數(shù)情況下都具有良好的運(yùn)營(yíng)績(jī)效。然而，能源價(jià)格已被限制在遠(yuǎn)低于損失負(fù)荷的價(jià)值(VolL) 的合理水平，并且已經(jīng)制定的電力系統(tǒng)可靠性標(biāo)準(zhǔn)從經(jīng)濟(jì)角度來看往往過高。獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(ISO)有時(shí)會(huì)采取退出市場(chǎng)行動(dòng)來應(yīng)對(duì)以下情況。強(qiáng)調(diào)電力系統(tǒng)的供需平衡 ，并管理相關(guān)的可靠性問題。因此，來自能源和輔助服務(wù)市場(chǎng)的收入通常沒有為滿足適用可靠性標(biāo)準(zhǔn)所需水平的發(fā)電投資提供足夠的激勵(lì)。這導(dǎo)致了資金短缺問題。同樣，由于它們限制了價(jià)格波動(dòng)，具有低價(jià)格上限的能源和輔助服務(wù)市場(chǎng)可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資。

為了應(yīng)對(duì)資金短缺問題和發(fā)電設(shè)施投資不足引發(fā)的可靠性問題，美國(guó)大多數(shù)重組地區(qū)都增加了容量市場(chǎng)或相關(guān)的資源充足機(jī)制，以補(bǔ)充能源和輔助服務(wù)市場(chǎng)收入，以確保容量足以滿足可靠性標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)政府的氣候和清潔能源政策對(duì)可再生能發(fā)電設(shè)施和儲(chǔ)能的要求，導(dǎo)致對(duì)重組區(qū)域內(nèi)的投資決策進(jìn)行額外的監(jiān)管干預(yù)。這導(dǎo)致了所謂的混合系統(tǒng)，其中批發(fā)市場(chǎng)指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)，但投資決策受到資源充足政策、政府脫碳承諾、政府強(qiáng)制采購(gòu)劃部署可再生能發(fā)電設(shè)施和儲(chǔ)能系統(tǒng)以及相關(guān)監(jiān)管決策的嚴(yán)重影響。然而，這些電力系統(tǒng)中通常適用于能源、輔助服務(wù)和容量市場(chǎng)的規(guī)則在設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮到儲(chǔ)能系統(tǒng)，現(xiàn)有資產(chǎn)的所有者并不急于鼓勵(lì)部署儲(chǔ)能系統(tǒng) 。美國(guó)聯(lián)邦和一些州正在努力改革這些規(guī)則。這些努力很重要，應(yīng)該得到鼓勵(lì)。

第8.5節(jié)考慮了電力系統(tǒng)完全重組的極端情況，其中包含部署可再生能源發(fā)電設(shè)施和電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的供應(yīng)商。在這種結(jié)構(gòu)中，輸配電仍然受到監(jiān)管，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）為能源和輔助服務(wù)批發(fā)市場(chǎng)制定規(guī)則并運(yùn)營(yíng)，受到美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)監(jiān)管。與沒有批發(fā)市場(chǎng)的垂直整合公用事業(yè)公司相反，客戶在其場(chǎng)所內(nèi)為分布式發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)做出投資和運(yùn)營(yíng)決策。美國(guó)各州和聯(lián)邦法規(guī)在這種結(jié)構(gòu)中都很重要。德克薩斯州電力可靠性委員會(huì)(ERCOT)可能最接近這種模式的例證，但美國(guó)東北部的電力系統(tǒng)也進(jìn)行了大規(guī)模重組，使用了類似的批發(fā)能源市場(chǎng)設(shè)計(jì)，但增加了容量市場(chǎng)。

8.4 受監(jiān)管、垂直整合的電力系統(tǒng)

原則上，受監(jiān)管的垂直集成的電力系統(tǒng)可以最大限度地降低成本，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率，系統(tǒng)邊際成本和電力失負(fù)荷價(jià)值（VOLL）代表批發(fā)市場(chǎng)現(xiàn)貨價(jià)格。然而在實(shí)踐中，即使生產(chǎn)效率是公用事業(yè)公司的目標(biāo)之一，實(shí)現(xiàn)它也很困難，其中有幾個(gè)原因：競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)提供的成本控制措施大多缺失，監(jiān)管不完善并受制于利益集團(tuán)，可再生能源的大規(guī)模發(fā)電和存儲(chǔ)給運(yùn)營(yíng)和投資決策帶來了新問題。

如第6章所述，垂直整合的公用事業(yè)公司通常沒有擁有和運(yùn)營(yíng)高比例可再生能源的電力系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗(yàn)，在這些電力系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)扮演著多種重要角色。同樣，大多數(shù)公用事業(yè)公司和系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商歷來對(duì)發(fā)電（包括購(gòu)買的電力）、輸電和配電都有單獨(dú)的規(guī)劃流程，并且在規(guī)劃中幾乎沒有包括部署和采用電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)。公用事業(yè)公司和電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商在美國(guó)各州和聯(lián)邦監(jiān)管機(jī)構(gòu)的支持下，需要與大學(xué)、實(shí)驗(yàn)室和其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作研究，以開發(fā)工具管理電力系統(tǒng)，并在其長(zhǎng)期規(guī)劃過程中更好地集成發(fā)電、輸電、存儲(chǔ)和配電選項(xiàng)。

采和儲(chǔ)能系統(tǒng)的高比例可再生能源的電力系統(tǒng)也將給美國(guó)各州和聯(lián)邦監(jiān)管機(jī)構(gòu)帶來重大的新挑戰(zhàn)。由于公用事業(yè)公司對(duì)監(jiān)管產(chǎn)生的激勵(lì)措施做出反應(yīng)，因此監(jiān)管機(jī)構(gòu)擁有必要的專業(yè)人員和資源來設(shè)計(jì)和實(shí)施適合快速變化的環(huán)境，以及提高效率的激勵(lì)措施是很重要的。目前，大多數(shù)機(jī)構(gòu)缺乏足夠的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)專業(yè)知識(shí)來有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。為了在不產(chǎn)生過多成本的情況下實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)和更廣泛的經(jīng)濟(jì)的脫碳，必須糾正這些缺陷。

建議8.1應(yīng)該大幅增加美國(guó)各州和聯(lián)邦監(jiān)管機(jī)構(gòu)具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)專業(yè)知識(shí)以及預(yù)算的員工，以增強(qiáng)這些機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)施監(jiān)管機(jī)制的能力。

由于美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)監(jiān)管輸電和批發(fā)能源和容量市場(chǎng)，而各州監(jiān)管零售電價(jià)和其他一切，受監(jiān)管的垂直整合公用事業(yè)公司可能利用所在州和聯(lián)邦監(jiān)管之間的差異（這種做法有時(shí)稱為監(jiān)管套利）導(dǎo)致低效投資決策的方式。另一方面，讓美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)和各州嘗試各種組織和監(jiān)管方法可能是有價(jià)值的。隨著電力行業(yè)的所有利益相關(guān)者進(jìn)入未知領(lǐng)域，監(jiān)管機(jī)構(gòu)之間加強(qiáng)溝通可能具有相當(dāng)大的價(jià)值。

在許多情況下，位于客戶場(chǎng)所有用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以經(jīng)濟(jì)高效地提供電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能和發(fā)電相關(guān)服務(wù)，特別是由聚合商運(yùn)營(yíng)。但是，受監(jiān)管的公用事業(yè)公司更愿意擁有和使用儲(chǔ)能系統(tǒng)。各州監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)該努力確保這樣不會(huì)導(dǎo)致缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，而在另一方面，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)所有權(quán)的限制（以及影響安裝的儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量和類型的其他干預(yù)措施），可能會(huì)通過阻止儲(chǔ)能系統(tǒng)選擇獲取所有批發(fā)和與客戶相關(guān)的價(jià)值流。

建議8.2美國(guó)各州監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)制定規(guī)則，允許安裝在客戶的儲(chǔ)能系統(tǒng)和發(fā)電資產(chǎn)所有者在適當(dāng)?shù)臈l款和條件下向垂直整合的公用事業(yè)公司提供服務(wù)，以促進(jìn)對(duì)用戶側(cè)發(fā)電設(shè)施和儲(chǔ)能系統(tǒng)的有效投資和使用。

確保安裝在客戶場(chǎng)所的設(shè)備提供的儲(chǔ)能服務(wù)的適當(dāng)條款可能需要以電力系統(tǒng)邊際成本從這些設(shè)備購(gòu)買和銷售能源。

與其擁有和運(yùn)營(yíng)受傳統(tǒng)回報(bào)率監(jiān)管的電力設(shè)施，受監(jiān)管的垂直整合公用事業(yè)公司使用競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)來采購(gòu)發(fā)電、存儲(chǔ)和傳輸容量，或者最好是使用通過與第三方可再生能源和儲(chǔ)能供應(yīng)商簽訂的長(zhǎng)期合同，以技術(shù)中立的方式對(duì)不同類型的能源資產(chǎn)提供的服務(wù)進(jìn)行投標(biāo)。如果滿足績(jī)效標(biāo)準(zhǔn)（例如可用性），這些合同應(yīng)涉及固定付款，因?yàn)閺乃婕暗哪茉丛O(shè)施生產(chǎn)更多電力的邊際成本通常接近于零。

（未經(jīng)允許，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載，不足之處，歡迎批評(píng)指正，未完待續(xù)）

麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃未來研究報(bào)告

麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃未來研究報(bào)告：儲(chǔ)能技術(shù)的未來（一）

麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃未來研究報(bào)告：儲(chǔ)能技術(shù)的未來（二）

麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃未來研究報(bào)告：儲(chǔ)能技術(shù)的未來（三）

麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃未來研究報(bào)告：儲(chǔ)能技術(shù)的未來（四）

麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃未來研究報(bào)告：儲(chǔ)能技術(shù)的未來（五）

麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃未來研究報(bào)告：儲(chǔ)能技術(shù)的未來之抽水蓄能（六）

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麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃未來研究報(bào)告：高比例可再生能源的儲(chǔ)能系統(tǒng)替代電網(wǎng)資源（十五）

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