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Jan Aengenvoort, Elias De Keyser, Paul Kreutzkamp / 2021年3月10日
aFRR平衡储备的交付

打开比利时的aFRR市场-一个独特和创新的两步拍卖模式

2014年必威登录官方网站,Next Kraftwerke将业务扩展到比利时,其目标之一是说服输电网运营商Elia开放其所有技术的自动频率恢复储备(aFRR)市场。aFRR也被称为二级储备,历史上一直由两到三家公司运营的少数燃气发电厂提供。

直到2016年,当Elia决定组织一个试点来调查向聚合商开放二级储备市场的可能性时,事情才开始朝着一个新的方向发展。该试点取得了成功,并决定在2020年秋季开放比利时aFRR市场,引入独特的两步拍卖设计。为什么花了这么长时间?新的市场设计在现实环境中表现如何?

走向开放和竞争平衡的市场

我们博客系列的老读者现在应该对欧洲的储备电力市场相当熟悉。备用电力产品允许输电系统运营必威Betway东盟体育商(tso)通过管理公共电网生产和消费之间的平衡来保持稳定的频率和平衡的电网。由于tso本身并不拥有维持和恢复这种平衡的资产,因此它们从市场各方那里获得了灵活性。一般来说,大多数西欧国家有三大类备用电源产品必威Betway东盟体育: FCR(频率控制储备)、aFRR(自动频率恢复储备)和mFRR(手动频率恢复储备)。

比利时的情况也不例外。自本世纪初能源系统分拆以来,电网运营商Elia一直依靠市场各方来维持电力供应。不过,并非所有市场参与者都能提供平衡服务。在其早期,平衡市场主要是前垂直一体化能源系统平衡工具的延伸——大型火力发电厂必须提供的一项强制性服务。然而,在比利时,很少有这样的工厂。拥有它们的公司就更少了。平衡市场几乎配不上这个名字。

为了增加竞争,Elia和比利时监管机构CREG决定在2013年开放mFRR市场。Elia创造了提供这种“最后手段”与配电网设施平衡电力的可能性。这些资产可以是生产资产,如应急发电机组或热电联产,也可以是消费资产,即需求响应。自2017年以来,市场上提供了超过1100兆瓦的mFRR电力,比Elia通常拍卖的电力高出约250兆瓦至500兆瓦。这是市场供应充足的迹象。

2016年,轮到FCR市场开放了。2016年至2019年期间,当地FCR拍卖的平均价格下降了一半以上。对于最终消费者来说,这是个好消息,他们通过Elia的电网关税来支付平衡服务的账单(见下图)。自Elia于2020年7月将FCR拍卖转移到所谓的共同拍卖(与邻近的tso一起组织)以来,价格再次上涨。

FCR价格的突然上涨有两个原因。一方面,前几年的价格下跌,加上新的高额罚款计划,导致一些拥有传统技术的大型市场参与者退出了市场。其余的比利时供应商目前主要为FCR提供锂离子电池。另一方面,共同拍卖招标规则允许大额不可分割的投标,并要求Elia在当地购买30%的FCR需求。

比利时供应商之间竞争的减少导致了价格的上涨。最终,这些高价格将像往常一样吸引新的交易量,有理由预计比利时FCR价格将在今年晚些时候降至与其他普通拍卖一致的水平。这种价格过山车的变化表明,开放市场并不总能保证较低的平衡成本;它需要与适当的市场设计齐头并进。

图为比利时FCR拍卖结果

图:比利时当地FCR市场上FCR电源的年采购总成本。请注意,直到2020年埃利亚加入共同拍卖,价格才稳步下降。由于共同拍卖招标规则,加上比利时FCR供应商之间的竞争减少,价格飙升。数据来源:Elia和Regelleistung.net

和aFRR吗?谨慎和犹豫占上风

为什么aFRR产品又过了四年才向规模较小、分散的资产开放?道理很简单:aFRR是Elia管理比利时电网日常失衡的最重要产品。尽管只有140兆瓦的aFRR电力足以解决通常的供需不匹配问题,但它是维持比利时电网平衡的基石。与FCR和mFRR分别可以本地(基于频率下降设置)和手动(通过简单的启动和停止触发器)实现不同,aFRR产品由Elia的SCADA系统自动激活。aFRR提供商和Elia之间需要可靠的高速数据连接,以便实时接收所需的设定值。

aFRR产品一直要求准确的响应(在要求的功率设定值周围的窄频带内)和快速的响应(7.5分钟内开发出全功率,设定值每4秒更新一次)。从历史上看,只有几个联合循环燃气厂(ccgt)能够达到这些高技术标准。自然的结果是,市场设计变成了为ccgt技术量身定制的。

ccgt特点的一个例子是其高昂的启动成本。从历史上看,平衡权力是在数月或数周的长期范围内获得的。这也适合ccgt。合同期限越长,高昂的启动成本就越能分摊。较短的24小时甚至4小时的投标周期,通常被认为是通过需求响应来实现平衡供应的重要因素,但没有被使用。另一个适合ccgt的设计特点是允许对称投标,以避免启动成本将在向下和向上投标中定价。

这些市场规则是可以理解的,实用的,有利于Elia避免不必要的高平衡成本。然而,量身定制的西装不能灵活地穿着。这种市场设计使得其他技术很难进入aFRR市场。因此,它巩固了在市场上活跃的少数CCGT运营商之间产生的自然寡头垄断。有限的竞争再次威胁到产品的可承受性。难怪监管机构要求为激活价格设定上限,并对其进行密切监控。

aFRR交付资格预审测试示例及其精度范围

aFRR需要快速准确的反应。该图显示了资格预审测试的示例,以及资产或池需要响应的准确度范围。数据源:自己的数据

这种方法取得了预期的效果:它保持了aFRR成本的平衡。但这真的是最好的解决方案吗?那么许多天然气厂不确定的未来又如何呢?《Elia》能否继续依赖ccgt作为其最重要的平衡工具?看看产能价格大幅下降的德国等邻国的积极成果,很明显,市场开放有很多好处。与此同时,欧洲层面平衡市场的协调也在推进,比如毕加索(PICASSO)等项目。开放和改革比利时aFRR市场的压力越来越大。

开放aFRR市场的第一步

2016年,埃利亚开始谨慎地探索这个想法。该计划是:建立一个试点项目,让规模较小的资产池展示其能力。在那一年的秋天,提供aFRR的候选人进行了筛选和测试,以确保他们能够坚持aFRR产品的技术复杂性。他们还必须在2017年春季成功完成资格预审测试。最终,只剩下三个政党,其中包括Next Kraftwerke。必威登录官方网站在2017年夏季,试点参与者在Elia的生产环境中交付了aFRR。这意味着它们像其他aFRR提供商一样被激活和监控,尽管数量较小。按成本偿还参与者的激活费用,不支付能力费或罚款。

这个试点项目对Elia来说是一次宝贵的学习经验。最重要的是,在试点结束时,很明显,较小的资产池在技术上能够以令人满意的准确性交付aFRR。必威登录官方网站接下来,Kraftwerke的28个沼气和天然气发动机甚至达到了比一些提供aFRR多年的传统ccgt更高的合规性!同样明显的是,新的市场设计将需要仔细注意基线方法和监测交付的准确性。

开发一种新的市场设计:风险很高

在试点项目成功结束后,很明显,燃气发电厂以外的其他资产参与aFRR市场不仅是可能的,而且也是可取的。这需要对市场设计进行彻底改革。

赌注很高。首先,Elia和CREG希望确保aFRR继续提供合理价格和可靠的电力供应。其次,有几个新的当事方渴望以各种技术加入市场。第三,现有的aFRR提供商的相对舒适的地位受到威胁。aFRR平衡市场不仅是一个很好的收入来源,而且还允许投资组合优化。大多数现有的aFRR提供者都是拥有大量投资组合的市场参与者,存在显著的不平衡敞口。大多数情况下,aFRR激活价格设定了比利时不平衡价格,因此有些运营商可能会根据其整体投资组合优化其aFRR报价。一旦市场开放,这个机会(部分)就会消失。

组织了各种工作组来讨论向新的市场设计的过渡,这种设计将使新的供应商能够进入,而不会完全破坏比利时的平衡制度。几个月来,Elia的能源专家、现有供应商和新进入者绞尽脑汁,寻找一种合适的模式。在Elia组织和主持的多次(有时是激烈的)讨论中,新的市场设计思想慢慢成熟起来。

比利时aFRR招标市场设计的转型

新的aFRR市场设计示意图,采用两步法。步骤1中的体积是在总成本优化的情况下以24小时为块进行采购的,步骤2中的体积是按照完全价值顺序原则清除的4小时块。如果步骤2的价格与步骤1具有竞争力,则其数量逐渐增加,直到第二步完全取代步骤1。自己的例子。

结果是比利时的妥协,真是个惊喜!新的市场设计是独特和创新的,它将aFRR产能采购的拍卖分为两个步骤。在第一步中,为整个交付日采购所需aFRR量的一部分,并允许放置对称投标。基于总成本优化的清算,拍卖的第一步与旧的市场设计非常相似。在第二步中,(最初)较小的体量是在4小时的区块中不对称地获得的,遵循完整的价值订单清算原则。第一步为ccgt以具有竞争力的价格出售(部分)电力提供了安全的环境,第二步为可再生资产、小型发电机和需求响应提供了机会。如果4小时的拍卖与全天的拍卖有竞争关系,那么第二步就会获得越来越多的成交量,直到最终取代第一步。到那时,aFRR市场已经完全从旧设计过渡到新设计。这种设置的潜在意图是:在拍卖的两个步骤之间逐渐增加竞争,让市场参与者有时间适应,并避免价格飙升。

极限容量投标- CREG拉起了救生索

在2020年秋季竞标的头几周,人们既兴奋又焦虑。新的独特的市场设计在纸面上是有意义的,但它在现实生活中的压力测试中经得起考验吗?

预审资格资产参与储备电力市场需要相当长的时间。在市场开盘时,还没有新的交易量通过认证程序。这造成了一个意想不到的局面。ccgt在第一步中出价最大的部分,这与他们习惯的市场设计相似。启动和必须运行的成本可以在第一步的24小时投标中涵盖,使他们能够在第二步的4小时投标中以低廉的价格提供容量。尽管来自新资产的预期竞争并未立即显现出来,但第二步ccgt的低价出价,使第二步的采购量日益增加。在市场开放后不到四周的时间里,拍卖的第二步已经从10兆瓦上升到20兆瓦,向下增长到40兆瓦。现有的aFRR提供商正在超越自己!

“那不是很棒吗?”有人会这样想。市场设计发挥了它的作用,在不对称的4小时拍卖时段中逐渐增加了购买量。然而,CCGT运营商发现,他们不得不在第二步提供如此多的电力(由于缺乏竞争),以至于他们需要启动新的工厂,即使只有几兆瓦的aFRR。现在,他们必须在4小时的投标中计入必须运行的成本和启动成本,这将价格推高到了极端水平。这是埃利亚和监管者多年来一直试图避免的一件事!监管机构CREG认为没有其他选择,只能对新的市场设计采取行动。

aFRR招标过程:第二步

在aFRR市场开放后的第一个月,拍卖第二步的采购量迅速增加。这最终导致了价格的大幅飙升,尤其是在下行产品中。到10月底,监管机构中国信贷总局(CREG)介入,停止了第二步拍卖。数据来源:Elia

监管机构要求暂停第二步拍卖,直到新资产通过资格预审程序。第二项安全措施要求,第二步采购的数量永远不能超过新市场参与者预审的数量。尽管这些措施让市场降温,但它们不是长久之计。拍卖的第二步不能扩大规模,即使它比第一步便宜。因此,这两个拍卖步骤之间不存在真正的竞争。ccgt可以确保在拍卖的第一步支付所有成本,并以非常便宜的出价将新进入者赶出拍卖的第二步。认识到这个问题,Elia和CREG邀请所有利益相关者对新的市场设计进行审查和讨论,以研究如何调整和调整以获得更好的结果。

到去年12月底,新增资金确实获得了资格预审,从那以后,我们看到加入aFRR市场的新资产迅速增加。这种日益激烈的竞争最终会导致价格下降,但这需要一些时间。在这种情况下,重要的是要记住,开放市场不仅仅是为了开放市场。有必要在未来几年加入欧洲平衡能源的平台。如果比利时市场的设计还不能降低价格,那么加入这些平台肯定会降低价格。

12月最后一周,aFRR的第二步重新开放

在12月的最后一周,由于新的成交量进入市场,aFRR的第二步重新开放。从那时起,新进入者的资格预审数量逐渐增加,价格仍在控制之中。数据来源:Elia

总之

从聚合者的角度来看,aFRR市场开放的步伐通常被认为是缓慢的。同时,Elia在开放aFRR市场上最初的犹豫和谨慎态度是可以理解的。毕竟,aFRR在过去和现在都是他们保持比利时电网平衡的最重要工具。如果灯灭了,他们承担所有的责任。然而,考虑到能源转型,一个由燃气发电厂寡头垄断的封闭的aFRR市场已经不再适用了。

尽管Elia需要放弃他们的SCADA系统几乎直接控制每一个aFRR提供资产的旧模式,但这并不意味着可靠性会受到影响。一个完善的监督和惩罚机制确保市场各方准确地响应他们的设定值,即使它是一个分散的设施池。由更多但更小的资产提供服务实际上提高了可靠性,因为它减少了大量损失风险,这一点我们已经详细讨论过了在之前的一篇博文中

Elia通过独特的市场开放计划,允许逐步增加分散(和可再生)的aFRR提供商,为新的市场动态和与欧洲平衡平台的整合铺平了道路。新设计完美无缺吗?显然不是。头几个月一直很忙,价格波动很大。市场设计并没有为所有可能的情况做好准备,当产能价格飙升时,监管机构不得不介入。这并不意味着整个规则手册需要重新制定。许多设计元素都很好,但也需要一些改变。我们期待着与Elia和其他市场各方共同参与讨论,以实现一个良好的市场运作。

一旦4小时的拍卖被证明与大型发电厂的每日拍卖保持一致的竞争力,独特的aFRR拍卖设计将使市场轻松进入新的现实。分散资产的参与是可能的,并且可以随着时间的推移而增长,同时仍然确保Elia能够获得足够的aFRR容量来安全运行比利时电网。

免责声明:必威登录官方网站Next Kraftwerke对所提供信息的完整性、准确性和现实性不承担任何责任。本文仅供参考,不能取代个人法律意见。

Jan Aengenvoort

Jan Aengenvoort

沟通与市场研究主管

Elias de Keyser是Next Kraftwerke比利时公司的柔韧性专家。必威登录官方网站

伊莱亚斯·德·凯泽

能源与灵活性专家

Paul Kreutzkamp是Next Kraft必威登录官方网站werke比利时公司的首席执行官。

保罗Kreutzkamp

Next Kraftwerke比利必威登录官方网站时联合创始人兼首席执行官

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