作者：CNESA研究经理，Matt Stein
根据CNESA对国际储能市场的持续追踪，目前PJM已经采购了大量的储能系统用于快速调频。作为全球最具吸引力的电网级储能市场，PJM的储能市场容量是否已经趋于饱和是不少储能从业者关心和关注的问题，本文将对PJM储能市场近期的发展状况进行总结和更新。
当前市场状况
PJM调频市场是先进储能技术应用最多的大陆电力市场。大量规模在10-100MW的储能项目在近期公布或投运，其中规模最大的项目更是高达500MW。目前PJM市场中提供快速调频服务的储能系统已经达到110MW，并且还有100MW项目尚处于储备或规划中。此外，多家储能技术公司也明确表示了参与PJM市场快速调频服务的意向，其中包括Alevo与CES（Customized Energy Solutions）联合开发200MW储能项目，Solar Grid Storage 100MW储能项目等。
PJM市场的监督机构曾对PJM市场状况进行了过长达数季度的持续跟踪。在其发布的名为Monitoring Analytics的报告中指出，就单位有效兆瓦的快速调频服务价格而言，PJM市场快速调频服务的价格远低于常规调频服务（约56%）。与此同时，PJM市场的快速调频容量只有402.2MW，因此快速调频资源存在着过度采购的问题。
快速调频市场调节机制的设计初衷是使快速调频资源占到总调频资源的30%-45%。然而近期的一项评估却认为，当这一比例达到30%时，快速调频市场就会出现饱和。因此仅依靠现有的传统电力设备，PJM就可以满足电力市场的调频需求。
根据PJM电力市场的监管要求，若要保证电力系统的正常运行，PJM市场应当具备700MW的高峰调频资源和525MW的低谷调频资源，同时快速调频的可用容量应当达到237.3MW，其中高峰和低谷快速调频资源分别为150-250MW和100MW。就2015年而言，在某些月份中快速调频资源已经占到总调频资源的42%，有时甚至高达70%，快速调频服务的价格在$20-50/MW之间（相当于常规调频服务价格的一半）。
市场机制设计和探讨
从目前PJM电力市场的发展状况来看，PJM调频市场已经接近最初规划的饱和状态。KEMA（现更名为DNV GL）在2011年的一份研究报告中最先设定和使用边际收益因数（MBF）的概念来衡量常规调频资源中快速调频资源的比例和变化趋势，以及快速调频的服务价格。
根据KEMA的研究，电力系统中快速调频资源占总调频资源的比例与其对电力系统稳定运行的影响呈现出抛物线关系，而非直线关系。每条曲线都代表了当快速调频资源处于不同比例时对应的电力系统的稳定状态。在一定范围内，电力系统会从快速调频资源的增加中收益，并且快速调频资源越多，在促进电力系统稳定性方面的效果越好；然而当快速调频资源达到饱和，这一趋势将会出现反转，即过量的调频资源将会对电网稳定产生负面影响。根据预测，快速调频资源的饱和点将出现在其在总调频资源中的比例达到30%的时候。
为了实现快速调频资源与常规调频资源之间具有可比性，通常会利用“有效功率”的概念衡量快速调频资源的规模。“有效功率”考虑了不同电力系统规模下常规调频与快速调频资源之间的替代比例和替代规模。
“边际收益因子”则是电力系统最初增加1MW快速调频资源与最后增加1MW快速调频资源所获得的收益的平均值，反映快速调频资源替代常规调频资源的比例。边际收益因子的取值范围在2.9~0之间，取值为1意味着单位快速调频资源的价值与单位常规调频资源的价值相等。
随着竞标/排位价格不断增加，每个快速调频资源的收益因子将会逐渐降低。当越来越多的快速调频资源进入市场，PJM市场的边际收益因数（Marginal Benefits Factor，MBF）呈现出逐渐减小的趋势。2013年MBF的平均值为2.6，2014年下半年就已经降低到2.2。随着快速调频资源逐渐趋于饱和，这一数值还将进一步降低。
展望
在FERC 755法令要求美国电力市场ISO和RTO采用“按效果付费”补偿标准替代其他调频补偿办法之后，性能好、调节成本低的资源在PJM调频市场中可以获得很大的竞争优势，一方面可以频繁被调用，另一方面可以获得远多于其成本的市场回报。
虽然众多储能厂商都在关注并积极参与PJM调频市场，但是通过上文的分析可以看出，随着对参与项目的规模限制更加严苛和单位补偿标准的进一步提高，后续参与者进入该市场将会遭遇更高的门槛。
随着越来越多的间歇性发电资源（风电、太阳能发电等）将加入PJM电网，这将是电网调节压力上升，从而导致边际收益因子取值上升；储能设备成本下降，导致边际收益因子下降等。因此，未来储能电站在调频服务中的收益情况，还需要综合考虑市场信息才能得出结论。