新形势下电化学储能的商业运用与发展方向的研究
熊竹青
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熊竹青,. 新形势下电化学储能的商业运用与发展方向的研究[J]. 电力研究,2023.10. DOI:10.12721/ccn.2023.157092.
摘要:
作为新型电力系统不可或缺的要素和显著特征,储能的接入给电网的安全和调度运行都带来挑战。“因此,储能的规划、调度与控制技术也是当前亟待研究解决的重大难题。本文首先梳理了电化学储能商业模式,然后对其商业化应用进行了分析。
关键词: 电化学储能新型电力系统新型配电网
DOI:10.12721/ccn.2023.157092
基金资助:

1 电化学储能现状

1.1 国家政策

“十四五”储能方向发展目标是在2035年,确保我国在先进储能技术的整体水平处于国际引领地位,并形成可持续发展、支撑我国能源革命和社会发展的技术体系、产业体系、创新体系。重点攻克新型高性能储能材料体系、新型储能单元与系统、新型分析方法、新型技术等方向,并全面实现储能技术关键装备和系统的国产化。

2023上半年,270余项储能支持政策密集发布,包括国家层面政策19项,涉及储能示范应用、规范管理、电价改革,以及多元化、智能化应用等方面。30个省份出台了‘十四五’新型储能规划和新能源配置储能文件,各省新型储能发展目标合计7800万千瓦,是国家规划目标的2.6倍。

1.2 工程应用现状

新能源单独配储、火储联合调频、共享储能是目前国内发电侧储能的主要应用场景。发电侧储能从用途上看主要有两类:第一类是辅助火电动态运行,减少设备维护和设备更换的费用,提高火电机组的发电效率,进而减少碳排放,以火储联合调频场景为主。第二类是实现新能源友好并网,可减小风力和光伏发电间歇性、随机性的影响,可促进新能源的开发和利用,以单个新能源场站单独配储和多个新能源场站共享配储两个场景为主。清洁能源基地外送、源网荷储一体化等场量处于发展的初级阶段。规模化储能电站运行控制与应用在过去十年主要经历了兆瓦级/十兆瓦级储能的关键性能验证评价、百兆瓦级集中/分布式储能的应用评价的两个阶段,目前正向着吉瓦时级储能创新应用的跨越式发展阶段。

2 电化学储能商业模式

新能源装机量的快速增加,同时也出现了较为明显的弃光、弃风问题。弃电率增高使得电化学储能为新能源消纳应用提供了商业运营条件。

在新能源并网领域储能主要分为新能源发电站投资运营和合同能源管理这两种模式。新能源发电站投资运营模式收益来源主要来自弃电存储,还有一部分来自减少考核费用。合同能源管理模式就是新能源发电站和储能企业、业主两方通过合同能源管理模式进行益分成。因为储能的安装位置灵活,但归纳储能的商业模式,则主要分为如下三种:新能源减少弃电、电力辅助服务、减少用电成本。储能行业应用场景丰富,可将其分为电源侧、电网侧和用户侧三类。

电源侧对储能的需求场景类型较多,包括电力调峰、新能源并网等;电网侧储能主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电扩容升级等;用户侧储能主要用于峰谷价差套利等。用户侧储能商业模式主要针对传统负荷,实施削峰填谷、需量电费管理和需求响应等。削峰填谷场景用于用电高峰期时用电量大的用户,为目前较普遍的商业化应用,通过 “ 谷充峰放” 方式降低用电成本;需量管理通过削减用电尖峰来降低需量电费;需求响应通过响应电网调度, 帮助改变用电负荷取得收益。 除峰谷价差套利外, 用户侧储能还可与分布式新能源结合开展光储一体等应用。 针对已有或新建光伏系统的用户,光储一体能够平滑光伏出力波动、 增加光伏发电自用比例等, 从而最大限度地降低弃光率,促进光伏消纳。 用户侧储能还可在通信基站备用电源和不间断电源场景中提升供电可靠性。

3 电化学储能的发展方向

3.1新型电力系统概念

新型电力系统的概念是 2021 年 3 月中央财经委员会第九次会议上首次提出,《2030年前碳达峰行动方案》《“十四五”现代能源体系规划》进一步将“构建新型电力系统” 作为重点工作任务。中国能源结构的变革促成了电力系统的转变,储能加入新型电力系统,有助于维持系统的安全、稳 定。因此,多能互补和“源网荷储一体化”是新型电力系统的发展趋势。储能与可再生能源发电技术的结合可以减少功率波动,增强电力系统的灵活性,通过储能系统的能量储存与释放,可使间歇性可再生能源更加安全、高效、稳定。多能互补和“源网荷 储一体化”是解决新型电力系统“双高”、“双随 机”问题的关键,而储能是构建新型电力系统的重要支撑。

3.2 新型电力系统建设转型

随着风、光、水等可再生能源发电快速发展,我国电力系统建设进入新阶段,开始着力推进以可再生能源和清洁能源发电为主、骨干电源与分布式电源结合、主干电网与局域配网和分布式微网协调运行的综合能源电力系统,多能互补和“源网荷储一体化”是新型电力系统的发展趋势。农村和城市地区电力系统发展的地域差异,也是未来新型电力系统建设需要考虑的重要因素。但新型电力系统要有新型电力市场机制与之配套,所以需要市场机制的创新,要新型电力系统同时保障安全、经济和环保三个目标协同优化,一部分传统的商业模式就必须创新。在供应侧(多能互补)方面,要实现火电等以及其他的储能方式作为调节性资源来支撑风、光、水等的发电模式,以此整体实现优化,这需要整个调度模式创新;在需求侧,要考虑各种各样的新商业模式。

建设新型电力市场需要有效的市场机制,同时还需要一系列的政策配套。包括支撑电力技术创新的政策,也包括支撑市场机制进一步完善、管理体制进一步深化的一系列重要政策,还有支撑各种商业模式从萌芽到 最后推广的一系列政策。

4 结论

国家以政策为引导,着力推动新型储能建设、多种能源协同发展、电力市场改革,旨在提升电力系统稳定性,并促进电力行业实现碳达峰、碳中和。在新型电力系统中,储能是不可缺少的一环,储能参与新能源发电并网,有助于保持全国范围内的电力发用平衡,解决弃风、弃光问题,同时提升新能源发电实际并网率,维护电力系统的安全稳定性。为此,国家出台多项政策保障新能源配套储能发展。为了清洁化目标的实现,我们需要实现综合能源系统,包括各种能源以及水力发电、火力发电、风力发电等各种发电方式,最后必须是实现市场化,必须有与新型电力系统配套的新型电力市场化的机制。只有“先立后破”,在新能源有可靠替代的基础上,才能逐步降低传统能源的比例,从而逐步形成新型电力系统。

参考文献

[1] 舒彤,何斌.电化学储能应用现状及对策研究[J].中国电力企业管理, 2019(19):5.

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