日前，國(guó)家能源局印發(fā)《關(guān)于做好可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃編制工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》，文件指出，優(yōu)先開(kāi)發(fā)當(dāng)?shù)胤稚⑹胶头植际娇稍偕茉促Y源，大力推進(jìn)分布式可再生電力、熱力、燃?xì)獾仍谟脩?hù)側(cè)直接就近利用，結(jié)合儲(chǔ)能、氫能等新技術(shù)，提升可再生能源在區(qū)域能源供應(yīng)中的比重。在電源側(cè)研究水電擴(kuò)機(jī)改造、抽水蓄能等儲(chǔ)能設(shè)施建設(shè)、火電靈活性改造等措施，提升系統(tǒng)調(diào)峰能力。

儲(chǔ)能重要性再一次被強(qiáng)調(diào)。

近期，可再生能源+儲(chǔ)能屢被提及，甚至成為硬性規(guī)定，那么儲(chǔ)能是否成為剛需，其又應(yīng)有著怎樣的發(fā)展和前景？近日，國(guó)家電網(wǎng)公司調(diào)度中心副總工程師裴哲義針對(duì)“儲(chǔ)能需求與規(guī)劃”這一主題做了深刻剖析。

一、新能源與電化學(xué)儲(chǔ)能并網(wǎng)的基本情況

1. 新能源并網(wǎng)情況


由上圖可以看出，新能源裝機(jī)從2011-2019年期間始終保持快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。僅以國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)為例，經(jīng)世紀(jì)儲(chǔ)能網(wǎng)了解，新能源 2019年新增裝機(jī)4745萬(wàn)千瓦，占新增總裝機(jī)的約55.1%，累計(jì)裝機(jī)達(dá)3.46億千瓦，同比增長(zhǎng)15.9%；新能源在總裝機(jī)中的占比約22.3%。

國(guó)家電網(wǎng)公司調(diào)度中心副總工程師裴哲義表示：經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，可再生能源已然有了實(shí)質(zhì)性的變化。目前，在冀北、甘肅、青海等三個(gè)省級(jí)電網(wǎng)中，新能源成為第一大電源，在山西、山東、蒙東等18個(gè)省級(jí)電網(wǎng)中，新能源成為第二大電源，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響日益突出。

2.電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用情況


相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，國(guó)網(wǎng)經(jīng)營(yíng)范圍區(qū)已投運(yùn)的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為57.6萬(wàn)千瓦。其中，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能快速發(fā)展，裝機(jī)容量達(dá)33萬(wàn)千瓦，成為促進(jìn)儲(chǔ)能發(fā)展的重要力量。

對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能在各環(huán)節(jié)的應(yīng)用分布，裴哲義介紹：目前，青海、新疆主要應(yīng)用為電源側(cè)可再生能源消納；西藏及東部島嶼主要應(yīng)用為電網(wǎng)側(cè)構(gòu)建微電網(wǎng)解決供電問(wèn)題；江蘇、河南、了解主要應(yīng)用為電網(wǎng)側(cè)輔助服務(wù)；山西、廣東、河北主要應(yīng)用為電源側(cè)火電聯(lián)合調(diào)頻；沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)主要應(yīng)用為負(fù)荷側(cè)削峰填谷/需量相應(yīng)；甘肅則正在推動(dòng)多環(huán)節(jié)應(yīng)用。

且裴哲義表示，現(xiàn)有電化學(xué)儲(chǔ)能商業(yè)模式如下所示：

用戶(hù)側(cè)——峰谷差套利，光儲(chǔ)一體化增加效益；

電源側(cè)——與火電一起參與輔助服務(wù)，與新能源電站一起增加發(fā)電量；

電網(wǎng)側(cè)——租賃；

獨(dú)立第三方——容量電價(jià)和綜合。

二、新能源接入電網(wǎng)弊端

1.新能源發(fā)展規(guī)模

有關(guān)測(cè)算顯示，新能源裝機(jī)到2035年將超過(guò)煤電成為全國(guó)第一大電源。彼時(shí)，風(fēng)、光新能源裝機(jī)將達(dá)到13.5億千瓦，占總裝機(jī)比例由2017年的17%提高至37%；其發(fā)電量達(dá)到2.4萬(wàn)億千瓦，占總發(fā)電量比例由7%提高至20%。到2050年，新能源裝機(jī)將達(dá)到25.5億千瓦，占比達(dá)52%；發(fā)電量達(dá)4.9萬(wàn)億千瓦時(shí)，占比達(dá)34%。


通過(guò)圖表可以看出，煤電與新能源的發(fā)展比例呈現(xiàn)剪刀差趨勢(shì)，于此可以判斷，發(fā)電量的占比將在2050年出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

2.新能源發(fā)展與負(fù)荷呈逆向分布，新能源增加了電網(wǎng)調(diào)節(jié)難度

據(jù)資料顯示，我國(guó)西部、北部地區(qū)擁有80%以上陸地風(fēng)能、60%以上太陽(yáng)能和70%以上水能資源，全國(guó)70%的負(fù)荷集中在中、東部地區(qū)，由于我國(guó)此種清潔能源資源與用電負(fù)荷呈逆向分布的特點(diǎn)，所以必須借助大電網(wǎng)，構(gòu)建大市場(chǎng)，從而在全國(guó)范圍內(nèi)消納新能源。但這樣一來(lái)，電力的長(zhǎng)遠(yuǎn)輸送則成為一個(gè)問(wèn)題。

新能源高比例接入電網(wǎng)后，常規(guī)電源不僅要跟隨負(fù)荷電網(wǎng)，還要平衡新能源的出力波動(dòng)，那么電網(wǎng)負(fù)荷變化規(guī)律性強(qiáng)，用電高峰低谷明顯，風(fēng)電出力呈現(xiàn)隨機(jī)性波動(dòng)性，預(yù)測(cè)難度大，大規(guī)模接入后極大增加了電網(wǎng)平衡困難。

在2035年，當(dāng)風(fēng)、光裝機(jī)規(guī)模分別達(dá)到7億、6.5億千瓦時(shí)，全國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能日最大功率波動(dòng)預(yù)計(jì)分別達(dá)1.56億、4.16億千瓦，大大超出電源調(diào)節(jié)能力，此時(shí)，電網(wǎng)迫切需要重新構(gòu)建調(diào)峰體系，以應(yīng)對(duì)新能源5.3億千瓦日功率波動(dòng)的調(diào)節(jié)能力。

3.降低了系統(tǒng)的抗干擾能力

對(duì)于送端系統(tǒng)，風(fēng)電大出力時(shí)，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力顯著下降。裴哲義以西北為例進(jìn)行說(shuō)明，在6800萬(wàn)千瓦負(fù)荷水平下，損失350萬(wàn)的千瓦功率來(lái)看，若網(wǎng)內(nèi)無(wú)風(fēng)電，頻率下跌0.65Hz；若風(fēng)電出力1200萬(wàn)千瓦，頻率下跌0.95Hz，比無(wú)風(fēng)電時(shí)增加0.3Hz。那么未來(lái)西北風(fēng)電規(guī)模達(dá)到1億千瓦時(shí)，系統(tǒng)調(diào)頻能力將進(jìn)一步惡化。

基于以上情形，未來(lái)電力系統(tǒng)必將結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用。

三、儲(chǔ)能在電網(wǎng)市場(chǎng)應(yīng)用

針對(duì)上述問(wèn)題，裴哲義對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用做詳細(xì)解析：

1.電源側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用

改善新能源涉網(wǎng)特性。儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效平滑新能源場(chǎng)站出力波動(dòng)，降低新能源隨機(jī)性和波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行影響，可以顯著提升跟蹤計(jì)劃的能力。另，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可改善新能源場(chǎng)站無(wú)功調(diào)節(jié)能力，平抑并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動(dòng)，以提升局部電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性。

儲(chǔ)能可提升火電機(jī)組調(diào)頻性能。儲(chǔ)能跟蹤調(diào)頻指令具有響應(yīng)速度快、爬坡速率高等有點(diǎn)，配合火電機(jī)組共同跟蹤電網(wǎng)調(diào)頻指定，可有效分擔(dān)火電機(jī)組調(diào)頻壓力，提高發(fā)電單元整體調(diào)節(jié)能力。

儲(chǔ)能可作為黑啟動(dòng)電源。對(duì)于容量較小的常規(guī)機(jī)組，配置一定容量?jī)?chǔ)能并輔以合理配套設(shè)施，可直接將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂凶詥⒛芰Φ陌l(fā)電機(jī)組，成為合格的黑啟動(dòng)電源點(diǎn)。

2.電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用

參與電網(wǎng)調(diào)峰。儲(chǔ)能可以根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷特性，靈活進(jìn)行充放電雙向調(diào)節(jié)，具備2倍于自身容量的調(diào)峰能力，可作為解決三北地區(qū)調(diào)峰和新能源消納矛盾的重要手段；另外，由于其布置靈活，儲(chǔ)能也可用于解決東中部局部地區(qū)用電高峰供電緊張問(wèn)題，降低負(fù)荷峰值。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，部署50GW4小時(shí)儲(chǔ)能可以滿(mǎn)足美國(guó)的峰值容量。

提供快速調(diào)節(jié)資源。研究表明，利用儲(chǔ)能提供快速調(diào)節(jié)資源，參與AGC等輔助服務(wù),實(shí)現(xiàn)新能源的負(fù)荷跟蹤/爬坡控制等多種功能，可以解決新能源出力隨機(jī)性、間歇性問(wèn)題，提供新能源高比例裝機(jī)地區(qū)缺乏的短時(shí)調(diào)節(jié)資源，以提升新能源高滲透率下的電網(wǎng)穩(wěn)定性。

優(yōu)化潮流分布和緩解通道阻塞。通過(guò)儲(chǔ)能運(yùn)行狀態(tài)切換，可以有效優(yōu)化輸電通道潮流分布。通過(guò)快速精準(zhǔn)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能狀態(tài)，緩解斷面潮流越限和輸電通道阻塞。

增加電網(wǎng)精準(zhǔn)調(diào)控手段。以分布式形式接入電網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)(如江蘇和河南電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)分別從8個(gè)和16個(gè)節(jié)點(diǎn)接入電網(wǎng))，通過(guò)多模式協(xié)調(diào)控制，既可整體對(duì)電網(wǎng)調(diào)節(jié)進(jìn)行輔助優(yōu)化，也可單點(diǎn)對(duì)局部電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)支援,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的精準(zhǔn)優(yōu)化控制。

提供事故備用。在自然災(zāi)害特別是用電高峰期突發(fā)電源或電網(wǎng)緊急事故時(shí)，由于儲(chǔ)能本身的能量?jī)?chǔ)備，可進(jìn)行緊急功率支援和應(yīng)急響應(yīng)，提升電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性。紐約大停電后，愛(ài)迪生公司開(kāi)始規(guī)劃310MW/1.21GWh電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。

3.用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用

有助于減小電網(wǎng)峰谷差。利用價(jià)格激勵(lì)措施，發(fā)揮用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能的削峰填谷、需求響應(yīng)作用，客觀上有利于降低電網(wǎng)峰谷差，提高電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)能力，緩解供需緊張、調(diào)峰能力不足等問(wèn)題。

有助于提高供電可靠性。配電網(wǎng)故障情況下，通過(guò)分布式新能源和儲(chǔ)能聯(lián)合運(yùn)行，可為終端用戶(hù)短時(shí)提供電力供應(yīng)，保障重要負(fù)荷不間斷供電，從而有效降低電網(wǎng)故障停電影響,提高供電可靠性。

有助于提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精度。通過(guò)推廣“分布式光伏+儲(chǔ)能”技術(shù)，開(kāi)展分布式光伏與儲(chǔ)能相結(jié)合的高精度發(fā)電功率預(yù)測(cè)試點(diǎn)，優(yōu)化光儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行控制,提高地區(qū)發(fā)電功率及負(fù)荷預(yù)測(cè)水平。

四、對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能實(shí)際應(yīng)用的建議

加快電化學(xué)儲(chǔ)能并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作

嚴(yán)格落實(shí)《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)分散接入、集中控制的運(yùn)行特點(diǎn)，制定多層級(jí)、多目標(biāo)，兼顧整體運(yùn)行效率及局部調(diào)節(jié)需求的控制策略。

認(rèn)真總結(jié)已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),加快制定電化學(xué)調(diào)度運(yùn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修定工作。

高度重視電化學(xué)儲(chǔ)的安全問(wèn)題

深入開(kāi)展電池系統(tǒng)火災(zāi)蔓延的影響規(guī)律研究；

建立電池?zé)崾Э仡A(yù)警模型，制定電池系統(tǒng)安全防護(hù)體系和防護(hù)裝置聯(lián)動(dòng)控制策略；

開(kāi)發(fā)具有清潔高效的電池安全防護(hù)裝置，有效抑制電池?zé)崾Э財(cái)U(kuò)散及火災(zāi)蔓延。

在此基礎(chǔ)上加快制定和完善電化學(xué)儲(chǔ)能電站消防安全有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

深入研究并網(wǎng)運(yùn)行管理有關(guān)問(wèn)題

及時(shí)總結(jié)現(xiàn)有儲(chǔ)能電站并網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，包括電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，針對(duì)出現(xiàn)的電池模塊缺陷、BMS缺陷、 充放電時(shí)間、充放電功率達(dá)不到設(shè)計(jì)值、電池一致性差等問(wèn)題，提出改進(jìn)措施。

探索完善儲(chǔ)能運(yùn)行商業(yè)模式

深入研究?jī)?chǔ)能參與調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)市場(chǎng)的市場(chǎng)主體定位、價(jià)格形成機(jī)制和交易模式，通過(guò)建立市場(chǎng)機(jī)制,創(chuàng)新開(kāi)展儲(chǔ)能調(diào)峰輔助服務(wù)以及參與新能源消納市場(chǎng)化交易，不斷探索和完善儲(chǔ)能商業(yè)模式，使電化學(xué)儲(chǔ)能健康有序發(fā)展。