2021年12月，国家能源局印发《电力辅助服务管理办法》（国能发监管规〔2021〕61号），首次提出增设爬坡和转动惯量辅助服务新品种。2024年3月，《山东电力爬坡辅助服务市场交易规则（试行）》开始执行，标志着国内首个爬坡辅助服务市场在山东电网启动运行，爬坡辅助服务的价值开始得到量化补偿，这对于完善辅助服务品种、促进快速调节资源建设、保障新型电力系统运行安全具有重要的现实意义，同时也拉开了省级爬坡辅助服务市场建设运行的序幕。
（来源：微信公众号“电联新媒”作者：胡朝阳）
爬坡辅助服务市场功能定位
按照《电力辅助服务管理办法》的定义，爬坡辅助服务是指为应对可再生能源发电波动等不确定因素带来的系统净负荷短时大幅变化，具备较强负荷调节速率的并网主体根据调度指令调整出力，以维持系统功率平衡所提供的服务。根据爬坡方向，爬坡辅助服务分为向上爬坡和向下爬坡两类产品。这个定义隐含了以下两个概念：其一，爬坡辅助服务的主要功能是应对可再生能源发电波动。在电能量市场出清模型中，无论是日前市场还是实时市场，机组的爬坡率均已是约束条件之一，一旦爬坡率约束触发，出清的节点电价中将包含爬坡率约束对应的影子价格。换句话说，非可再生能源发电波动引起的系统净负荷变化由常规火电等机组调用爬坡跟踪，并且这种爬坡调用在出清电价中已经得到了完全补偿。其二，爬坡辅助服务的供应商应是具备较强负荷调节速率的并网主体。在部分时段，可再生能源发电波动周期可能为十秒级或者分钟级，而常规燃煤火电机组调节速率通常为每分钟1%的额定发电容量。可见，在分钟级层面，常规燃煤火电机组能够提供的爬坡容量非常有限，因此，爬坡辅助服务的主要供应商应该是调节速率更快的其他电源，如水电机组、抽蓄机组、新型储能等。
爬坡辅助服务的用途是维持系统功率平衡，属于有功功率类辅助服务。当采购的爬坡辅助服务数量不能满足系统需求时，系统频率将出现波动，可见，爬坡辅助服务的终极目标是确保系统频率安全。目前，国内绝大多数区域电网频率控制体系采用省间联络线有功功率控制（CPS）考核机制，即省网通过“守联络线口子”的方式分担区域交流电网调频责任。从这个意义上分析，省网采购爬坡辅助服务是为了“守联络线口子”，其功效完全等同于自动发电控制（AGC）调频辅助服务。爬坡辅助服务和AGC调频辅助服务的主要区别是前者对机组调节速率的要求很高，而后者的要求较低。对新能源占比不高的省网而言，联络线口子功率波动的速率不高，常规燃煤火电机组的调节速率完全跟得上，因此，省网“守联络线口子”只需采购AGC辅助服务即可，对爬坡辅助服务并没有需求，这也是以前没有爬坡辅助服务的主要原因。值得指出的是，CPS考核机制下“守联络线口子”的方式限制了有功功率类辅助服务的跨省交易，爬坡辅助服务也不例外，因此，目前区域层级的爬坡辅助服务市场难以建立，省级爬坡辅助服务市场将是唯一的现实选择。考虑到迄今世界范围内还没有比CPS考核机制更好的频率控制体系，短期内CPS考核机制不存在被替代的可能，所以这个局面可能还将长期持续。
爬坡辅助服务市场问题分析
爬坡辅助服务是随着近年来新能源渗透比越来越高而出现的新型辅助服务，其在世界范围内的研究和实践尚未完全成熟，特别在国内仅有山东建立了爬坡辅助服务市场，与爬坡辅助服务相关的中文文献也仅有十余篇，因此，爬坡辅助服务市场建设中的关键问题值得深入研究和探讨。
爬坡辅助服务提供的产品是爬坡容量，这个值必须大于或等于相应调度时段系统净负荷的变化值。影响系统净负荷变化值的因素有四个：系统负荷预测、新能源出力预测、系统负荷预测误差和新能源出力预测误差，前两个因素是确定性数值，而后两个因素是不确定性数值。在后两个因素中，系统负荷预测误差较小，而新能源预测出力误差较大，是主要的不确定性数值来源。
山东爬坡辅助服务市场采用日前申报、实时出清的方式，爬坡供应商在日前仅申报爬坡速率，不申报价格。在实时市场安全约束调度（SCED）出清模型中，山东增加了系统爬坡容量需求约束，系统爬坡容量需求在日前确定，考虑了影响系统净负荷变化值的所有四个因素，其中最重要的新能源预测出力误差是基于历史相同时段的统计数据，将置信度设为95%计算得出。在实时市场优化计算时，如果新增的系统爬坡容量需求约束被触发，那么可以算出对应的约束影子价格，这就是爬坡辅助服务的出清价格，同时还可以得到爬坡容量分机组中标结果。由此可见，山东爬坡辅助服务市场是和电能量市场联合优化出清的。毋庸置疑，山东爬坡辅助服务市场在国内具有开创性意义，其在爬坡辅助服务市场化方面的首创精神和探索实践值得充分肯定。但是，山东爬坡辅助服务市场并不完美，分析其中可能存在的问题，为后来者提供可借鉴的经验，有利于提高爬坡辅助服务市场的整体建设水平，可进一步增进社会福利。
一是爬坡辅助服务与电能量联合优化出清可能对节点电价产生较大影响。一般来说，联合出清的优化效果肯定好于顺序出清，但是这个结论成立是有前提的，那就是辅助服务必须报价。在辅助服务不报价且需求量较大的情况下，联合出清可能大幅抬高节点电价。考虑到电能购买成本远高于辅助服务购买成本，因此，联合出清可能反而有损社会福利。目前，国内所有省份新能源装机容量均已超过火电装机容量，在负荷侧未完全进入市场的情形下，爬坡辅助服务需求量不是一个小数值且还在不断快速增长，在联合出清寻优过程中，为了满足爬坡辅助服务需求约束将被迫调用更高报价的机组，这可能导致节点电价水平大幅攀升。因此，在新能源发电还在迅猛增长的当下，爬坡辅助服务市场与电能量市场解耦单独出清是更优的选择。
二是爬坡辅助服务市场的出清方式存在重复补偿的可能。在出清模型中，有两个与机组爬坡率相关的约束，一个是原模型中已有的机组爬坡率约束，另一个是新增的系统爬坡容量需求约束。假设在某个时段出清中，某机组的爬坡率约束和系统爬坡容量需求约束均被触发，那么该机组对应节点的节点电价中已包含爬坡率约束的影子价格分量，也就是说该机组的爬坡能力已经得到了补偿。此外，该机组还能得到爬坡辅助服务市场出清价格的补偿。简言之，机组同一个爬坡能力收到了双份补偿，这显然是不合理的。
三是爬坡辅助服务市场出清价格未能正确反映爬坡辅助服务的市场价值，而是更多地体现了其运行价值。原因是：其一，供应商不申报价格，是价格接受者，未能反映爬坡辅助服务的生产成本；其二，出清价格不是由供需双方报价匹配得出，而是在复杂的安全约束的经济调度（SCED）优化算法中得出，不够简单透明，不能反映爬坡辅助服务市场的供需关系，其价格信号不能有效激励爬坡辅助服务的供应与调用。
笔者认为，影响系统爬坡容量需求的确定性因素和不确定性因素应该分开处理。确定性因素系统负荷预测和新能源出力预测通过电能量市场出清模型中的机组爬坡率约束来考虑，以期尽可能减少新能源出力波动对节点电价的影响，这也符合现有出清模型的一贯做法（已考虑确定性因素系统负荷预测）。不确定性因素系统负荷预测误差和新能源出力预测误差应通过独立的市场机制来考虑，其中系统负荷预测误差已经通过AGC调频辅助服务市场得到处理。
爬坡辅助服务市场发展建议
在电网调度运行实践中，对爬坡辅助服务需求最迫切的时刻通常发生在春节、国庆等节假日，这期间，系统负荷较平日大幅降低，常规火电机组运行在最小运行方式，此时如果恰逢风光新能源大发，那么在部分时段例如日出时刻，有限的火电机组向下爬坡速率远跟不上光伏出力上升的速率，造成相应省网CPS考核指标迅速变差，区域交流电网频率出现短时高频。综合考虑爬坡辅助服务市场功能定位和电网调度运行实际需求，笔者认为，爬坡辅助服务市场不是一个独立辅助服务市场，而应该是AGC调频辅助服务市场的有机组成部分。
在考虑爬坡辅助服务之后，新型AGC调频辅助服务市场将分为两个，一个是传统AGC调频辅助服务市场，主要面向低爬坡速率的常规火电机组竞标，另一个是爬坡辅助服务市场，主要面向高爬坡速率的水电、抽蓄、新型储能等灵活调节机组竞标。从理论上分析，爬坡辅助服务市场功能可以完全替代传统AGC调频辅助服务市场，但是这种替代可能并不经济。简言之，通过低爬坡速率机组和高爬坡速率机组的分台竞争，传统AGC调频辅助服务市场和爬坡辅助服务市场能够以最小的经济成本助力新能源高占比省网“守好联络线口子”，确保区域大电网频率安全。
在省调预测次日96时段的AGC调频容量总需求后，分别考虑系统负荷预测偏差和新能源出力预测偏差，将AGC调频容量总需求分解为传统AGC调频容量需求和爬坡容量需求两部分，然后面向不同供应商分别启动传统AGC调频辅助服务市场和爬坡辅助服务市场。在此特别强调，爬坡辅助服务市场的竞价、出清、调用、结算等市场环节基本等同于传统AGC调频辅助服务市场，可以直接套用其市场规则。为了更好地建设爬坡辅助服务市场，省调可能需要进行以下两个工作改进：其一，区分向上爬坡容量需求和向下爬坡容量需求，分别进行预测；目前在AGC调频容量需求预测中，大部分省份并不区分向上调节容量和向下调节容量。其二，增加分钟级系统负荷预测流程。按照最新版《电网运行准则》（GB/T 31464-2022）规定，AGC发送指令的周期不大于30秒，这就需要至少是分钟级系统负荷预测数据来计算区域控制偏差（ACE）。然而，目前即使是在超短期负荷预测中，系统负荷预测也是以15分钟为预测单位，分钟级负荷预测是用15分钟负荷预测数据插值计算得出，这显然在精度上无法满足爬坡辅助服务市场实际需求，亟需在全时段或部分敏感时段（如日出、日落时段）进行独立的分钟级系统负荷预测。
值得讨论的是，尽管爬坡辅助服务市场的模式类似于AGC调频辅助服务市场，但是AGC调频辅助服务市场的现有出清方式值得商榷。目前，大部分省份AGC调频辅助服务市场是放在电能量市场中间过程进行市场出清的。在电能量市场安全约束机组组合（SCUC）优化完成后，确定开机的机组申报AGC调频容量和价格，市场出清后机组AGC中标容量在可发容量中预留，然后电能量市场再进行SCED优化算出节点边际电价。可见，AGC调频辅助服务市场和电能量市场实质上并非联合出清，而是顺序出清，且AGC调频辅助服务市场先于电能量市场出清，这种做法的优点是可以确保能采购到足够的AGC调频容量，但随之而来的缺点也是明显的：一是AGC调频容量事先预留的处理方式直接减少了机组在电能量市场的可竞价容量，可能显著抬高出清电价，以成本相对较低的辅助服务市场出清影响成本较高的电能量市场出清是不明智的。二是最近国家发改委、国家能源局发布的《电力辅助服务市场基本规则》（发改能源规〔2025〕411号）明确了调频服务市场只补偿实际调频里程，对调频容量和机会成本不予补偿。由于实际调频里程是在实时调度结束后才能确定，在市场申报阶段供应商无法预测，而中标AGC调频容量进而损失电能量市场机会成本是可以预见的，因此，供应商非常有可能对调频里程申报高价，从而抬高AGC调频辅助服务出清价格。综上，这种做法有可能同时抬高电能量出清价格和AGC调频辅助服务出清价格，权衡利弊是得不偿失的，存在较大的改进空间。笔者建议，爬坡辅助服务市场应和传统AGC调频辅助服务市场一样，依然采用顺序出清方式，但是应该放在电能量市场出清之后再进行出清。（本文仅代表作者本人观点）
