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上周，美国联邦能源管理委员会（FERC）发布了一项具有里程碑意义的命令，要求具有竞争力的美国批发电力市场设计市场参与机制，充分考虑储能的独特物理和运行特性。这项全面命令旨在减少锂离子电池等储能技术与天然气和煤电厂等传统能源发电之间的竞争障碍。
FERC 的命令意义重大，因为到目前为止，储能基本上被迫假装自己是发电厂，并使用为发电设计的程序参与电力市场。但当然，储能和发电厂在几乎所有方面都是根本不同的技术。
最新的 FERC 命令是对电力市场经济整合储能的最佳方式的欣然认可，即在电力定价和电网运行中充分反映其运行特性和约束。在详细审查该命令后，我确信它将大大减少未来电网储能集成的障碍，并提高储能对电网系统其他部分和消费者的价值。
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该命令的要求及其含义
从高层次来看，该命令要求美国批发电力市场必须为储能设计参与模型，该模型
使储能能够参与能源、辅助服务和容量市场。 换句话说，市场必须使储能能够（1）按兆瓦时购买和出售能源，以无缝补偿每小时的价格波动；（2）出售其在亚小时时间间隔内平衡电网供需的能力；（3）出售其帮助满足年度峰值需求的能力；
通过指定反映其独特物理和运行特性的竞标参数，将储能与经济调度充分集成。换句话说，修改电网运营商用来调度发电厂的规则和软件，以便也调度储能资源，使其运行与系统的其余部分共同优化，并且它们可以竞争设定电力市场价格，无论是作为买家还是卖家；
允许所有功率容量大于或等于 100 千瓦的储能资源充分参与市场。换句话说，即使是比传统发电厂小得多的储能资源也可以参与市场；以及
要求所有出售给储能资源并将转售给市场的能源，均按边际位置价格定价。换句话说，无论储能是购买还是出售，都应面临与发电厂相同的时间和位置变化的电力市场价格。这是为了防止，例如，储能资源以每千瓦时 10 美分的固定零售价购买电力，然后在同一时刻以每千瓦时 20 美分的价格将其出售给市场。
最后两点实际上是为了确保公平。储能可能比传统发电小得多，因此需要 100 千瓦的最小规模规则来防止不必要的障碍。与传统发电不同，储能可以购买然后转售电力，因此需要特殊的规则来防止储能操纵市场。
该命令的重点在于前两点。以下部分将更详细地探讨这两点。
能源、辅助服务和容量到底是什么？
批发电力市场主要销售三种基本产品：能源、辅助服务和容量。
能源是指电力生产产生的，并出售给最终用户的散装兆瓦时电能。该产品是最重要的产品，因为它驱动了大约 80% 的零售电费，确定了构成发电厂大部分收入的位置和时间变化的批发能源价格（以美元/兆瓦时计），并且实际上是电力市场和电网存在的主要产品。电网运营商收集所有系统发电机的售电报价，选择能够以最低成本生产能源的发电厂，然后以 5 分钟或每小时的精确间隔调度它们。通过这样做，电网运营商结算市场并确定市场电力价格。
但仅有能源市场是不够的。电的物理特性要求近乎实时的电力平衡 — 即比调度能源的 5 分钟左右的时间更频繁。为了实现这一点，电网运营商购买辅助服务，或灵活服务，以确保始终完美平衡电力供需，来自发电机和其他资源。辅助服务包括“频率调节服务”，即发电厂根据电网运营商的 4 秒信号上下调整以平衡供需，以及各种储备类别，这基本上是发电厂准备就绪，以防发电量意外短缺。
容量是电网运营商采购的兆瓦发电能力，以确保有足够的资源来满足年度峰值需求。它以每兆瓦美元定价，通常提前几年采购，以便有足够的时间规划和建设可能需要的任何新发电厂，以满足预期的年度峰值需求水平。这对发电厂来说真的很好，因为它意味着他们实际上只是为了存在而获得报酬。关键是某些市场甚至没有采购或为容量定价。相反，他们允许能源价格上涨到足以激励对发电厂的新投资，而这仅仅是基于对该发电厂能够获得足够高的价格来值得投资的推测。（这方面的最好例子是德克萨斯州的德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT）市场）。
美国有七个区域输电组织（也称为独立系统运营商）竞争性批发电力市场。它们共同构成了美国大部分的发电和销售。来源：FERC
这些产品中，储能今天提供了哪些？该命令旨在打破哪些障碍？
如今，储能实际上只是辅助服务市场中的主要参与者，特别是频率调节市场，或在亚小时时间段内平衡电力供需的市场。储能参与该市场的障碍较少，因为它可以在放电和充电之间切换，以保持电网平衡，而无需超过一小时左右的储能容量，并且仍然可以与发电厂竞争。这确实有道理 — 储能擅长作为供需之间的快速缓冲。
储能在容量市场中的限制要大得多，并且基本上不在能源市场中发挥作用，因为这些市场是为可以连续数小时或数天提供能源的资源设计的，即发电厂。除非发生严重的可靠性事件，否则发电厂永远不会耗尽天然气、煤炭、铀或其他用于发电的燃料。但是，锂离子电池等储能技术在增加足够的电池组以存储足够的电力以持续超过几个小时方面面临着极高的成本溢价。
储能根本无法在一个要求保证未来 24 小时可用能源量或在一年中最峰值一天中最峰值小时可用可靠功率容量的市场中充分竞争。如果那个峰值小时变成峰值四个小时怎么办？这对于试图提供峰值容量的一小时电池来说将是一个问题。
FERC 的命令认识到，即使储能可能无法在预计提前 24 小时提供能源销售报价和提前几年保证不确定持续时间的容量的市场中充分竞争，但如果考虑到其独特的物理和运行特性，它可以直接与能源、辅助服务和容量市场的发电机竞争。
具有一小时储能容量的电池无法有效地竞标预期 24 小时连续能源供应的能源市场，但您敢肯定，它可以击败昂贵的快速启动发电机，该发电机启动以满足意外的持续一小时的价格飙升。
同样，具有一小时储能容量的电池无法有效地竞标预期在峰值持续时间内完全可用的容量市场，但是它可以提供的 1 小时峰值容量对系统确实有价值。
那么 FERC 如何打算打破这些障碍？通过将储能的独特运行特性充分集成到用于在电网中调度资源并确定能源、辅助服务和容量市场价格的软件中。
FERC 将要求电力市场考虑 13 个独特的储能物理和运行特性
当前用于运行电力市场的软件的真正限制在于，它没有表示电池或其他储能技术中存储的能量，也称为充电状态，并且没有在为发电机、储能和其他资源建立的调度计划中考虑这一点。储能被迫伪装成发电厂，并以一种（希望）永远不会耗尽存储能量的方式策略性地竞标市场。这远非在电力市场中调度储能的经济最佳方式 — 市场应该能够了解储能系统可用的能量，并相应地安排其参与。
FERC 认识到了这个根本性的缺点以及其他一些缺点。它指定了完整的 13 个储能运行和物理特性，这些特性应反映在储能电厂提交给电力市场的参数中，以及其购买能源的出价（即其最大充电价格）及其出售能源的报价（即其最小放电价格）。下表总结了 FERC 将要求批发市场在储能调度中考虑的 13 个参数。充电状态在列表顶部。
来源：FERC 第 841 号命令。
要求电力市场使用上述参数准确表示系统中可用的储能设备的运行能力，将使储能能够完全融入用于调度电网资源和设定随时间变化的电力市场价格的经济调度过程中。理论上，储能电站只需提交其愿意购买电力的价格和愿意出售电力的价格，电网运营商的调度软件将完成其余工作。
未来会怎样？
虽然我确信联邦能源管理委员会（FERC）的命令是电网储能的一个分水岭时刻，但在实现我上一段提到的无缝经济储能调度愿景方面，仍然存在许多未知数和潜在的陷阱。准确表示和遥测荷电状态存在重大的技术挑战——荷电状态是在充电和放电操作期间持续变化的一种运行状态。出于这个原因，FERC将允许储能运营商自行选择是否独立管理其系统的荷电状态。
此外，虽然FERC的命令承诺减少储能全面参与容量和能源市场的技术障碍，但在储能和发电厂之间的充分竞争方面仍然存在重大的经济障碍。批发电力能源价格处于历史低位，因此很难预测即使储能能够实现大幅降价，其在批发能源市场中的增长量会有多大。
尽管如此，我仍然非常兴奋地想看看运行批发电力市场的独立系统运营商将制定什么样的规则和程序，以遵守FERC的储能命令。他们在联邦公报上发布该命令后的360天内必须向FERC提交合规文件，然后在一年内全面实施对其市场规则和运营的修订。