引言 Introduction
向清潔能源為主的新型能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中，能耗雙控指標(biāo)是重要的衡量指標(biāo)，尤其對(duì)重耗能工業(yè)用戶產(chǎn)生了直接的影響。從保電、供電到能源轉(zhuǎn)型、改善電能質(zhì)量、提高可再生能源消納等角度出發(fā)，工業(yè)用戶存在用戶側(cè)儲(chǔ)能建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需求。
重耗能用戶儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)必要性 Necessity
在能源系統(tǒng)整體向可再生能源為主的新型能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中，波動(dòng)性、間歇性的可再生能源裝機(jī)和發(fā)電比例的提升會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)乃至電力市場(chǎng)產(chǎn)生根本性的變革。
（1）峰谷電價(jià)差進(jìn)一步擴(kuò)大，工業(yè)用戶尤其是重耗能工業(yè)用戶用電在集中負(fù)荷時(shí)段的用電成本大幅上升
2021年6月11日，為了優(yōu)化電力配置、節(jié)電力供需矛盾，江蘇省發(fā)改委《關(guān)于明確2021年尖峰電價(jià)有關(guān)問題的通知》中明確了315kVA及以上的大工業(yè)用戶的尖峰電價(jià)執(zhí)行時(shí)間和電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。7月1日到14日，當(dāng)日氣溫達(dá)到或超過35℃時(shí)，10:00-11:00的峰段電價(jià)加價(jià)0.1元/kWh。7月15日至8月31日，上午10:00-11:00當(dāng)日氣溫達(dá)到或超過35℃時(shí)，峰段電價(jià)加價(jià)0.1元/kWh；下午14:00-15:00，平段改峰段，同時(shí)加價(jià)0.1元/kWh。
2021年7月29日，國(guó)家發(fā)改委引發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》中，部署 進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制。上年或當(dāng)年預(yù)計(jì)最大系統(tǒng)峰谷差率超過40%的地方，峰谷電價(jià)價(jià)差原則上不低于4:1，其他地方原則上不低于3:1。在該通知指導(dǎo)下，廣東、浙江、江西、河南以及其他省份相機(jī)出臺(tái)規(guī)定，進(jìn)一步拉大了分時(shí)電價(jià)差。
2021年10月14日，國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于進(jìn)一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革的通知》中明確將燃煤發(fā)電市場(chǎng)交易價(jià)格浮動(dòng)范圍由現(xiàn)行的上浮不超過10%、下浮原則上不超過15%，擴(kuò)大為上下浮動(dòng)原則上均不超過20%，高耗能企業(yè)市場(chǎng)交易電價(jià)不受上浮20%限制。在此文件指導(dǎo)下，部分省市的工業(yè)電價(jià)最高上漲幅度達(dá)到了80%。江蘇電力交易數(shù)據(jù)顯示，2021年10月的工業(yè)用電成交價(jià)較基準(zhǔn)價(jià)上漲19.94%。受煤電上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革的影響，終端用戶尤其是大工業(yè)用戶的用電成本將進(jìn)一步上升。
可以確定，煤電仍然是中短期內(nèi)的電力主體。受減排、環(huán)保等政策影響，煤電成本將會(huì)上升。完善分時(shí)電價(jià)、擴(kuò)大峰谷電價(jià)差將是電力市場(chǎng)化改革中的基本趨勢(shì)，大工業(yè)用戶的高峰負(fù)荷階段用電成本將進(jìn)一步上升。
（2）波動(dòng)性的可再生能源比例的提升將進(jìn)一步加大配電側(cè)保證供電電能質(zhì)量的壓力
一方面，波動(dòng)性、間歇性的可再生能源比例的增加將進(jìn)一步加大對(duì)電網(wǎng)的沖擊。另一方面，治理波動(dòng)性的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)相對(duì)不足，適應(yīng)高比例可再生能源、多源多向的新型電力系統(tǒng)建設(shè)仍需要一定的建設(shè)和適應(yīng)周期。用電側(cè)尤其是大用戶所面臨的電能質(zhì)量惡化問題可能加劇。
電壓暫降是威脅大工業(yè)用戶用電安全的重要因素，化工企業(yè)是受電壓暫降影響等級(jí)為一級(jí)嚴(yán)重影響的用戶，見圖3.3。電壓暫降會(huì)對(duì)敏感設(shè)備、敏感負(fù)荷造成嚴(yán)重影響。
在可再生能源比例快速提高的新型電力系統(tǒng)中，治理電壓暫降、改善電能質(zhì)量無法完全依靠電網(wǎng)側(cè)解決，用戶側(cè)必須采取儲(chǔ)能等靈活性資源與其他資源相結(jié)合來提高用戶的用電質(zhì)量，保障生產(chǎn)和設(shè)備安全。
圖1 各類型用戶的電壓暫降影響分級(jí)
（3）能源轉(zhuǎn)型期間，能耗雙控等因素帶來的拉閘限電風(fēng)險(xiǎn)增加，企業(yè)用戶的保電護(hù)電壓力不斷增加
能耗總量、能耗強(qiáng)度是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵衡量指標(biāo)。2021年，受煤電供應(yīng)、能耗雙控等因素影響，全國(guó)發(fā)生了大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的拉閘限電。對(duì)于無自備電源、無分布式能源的大工業(yè)用戶，拉閘限電直接影響了企業(yè)生產(chǎn)。除了計(jì)劃性停電之外，非計(jì)劃停電包括緊急拉閘限電對(duì)于企業(yè)用戶的用電安全影響更大，并可能對(duì)企業(yè)生產(chǎn)安全、設(shè)備安全造成嚴(yán)重影響。
作為一種電能儲(chǔ)存系統(tǒng)，電池儲(chǔ)能可以通過提前儲(chǔ)存一部分電量，用來為拉閘限電期間的敏感負(fù)荷、必備負(fù)荷提供用電支撐，并可為外部電力突然斷供情況下提供緊急支撐，有效避免外部電源突然消失帶來的系統(tǒng)損害。
能源轉(zhuǎn)型是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。轉(zhuǎn)型過程中，由于傳統(tǒng)能源的壓減和可再生能源的相對(duì)可靠供應(yīng)能力的不足，全面性和局域性的拉閘限電現(xiàn)象在中短期內(nèi)將持續(xù)存在。企業(yè)用戶尤其是大工業(yè)用戶有必要通過用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目提高自身用電可靠性。
（4）工業(yè)用戶從統(tǒng)購(gòu)電力的消費(fèi)者向產(chǎn)銷一體的“產(chǎn)消者”轉(zhuǎn)型，需要儲(chǔ)能手段治理可再生能源出力波動(dòng)，提高消納能力
在清潔能源轉(zhuǎn)型、能耗雙控以及企業(yè)通過能源投資拓展收益等因素的驅(qū)動(dòng)下，企業(yè)用戶尤其是大工業(yè)用戶利用閑置的土地、屋頂建設(shè)分布式能源站勢(shì)在必行。由此，企業(yè)用戶將從傳統(tǒng)上從電網(wǎng)購(gòu)買電力的消費(fèi)者向自產(chǎn)自消的“產(chǎn)消者”轉(zhuǎn)型。
企業(yè)建設(shè)分布式光伏等波動(dòng)性發(fā)電資源時(shí)，在自發(fā)自用、余電上網(wǎng)模式下，在電力系統(tǒng)靈活性不足時(shí)，光伏、分布式風(fēng)電的出力波動(dòng)性和間歇性將可能產(chǎn)生棄電、供電可靠性的風(fēng)險(xiǎn)。儲(chǔ)能作為最重要的靈活性資源之一，可以有效平滑光伏出力，提高光伏發(fā)供電可靠性，從而有效提高光伏發(fā)電消納能力，提高整體能源利用效率，有助于降低整體碳排放水平。
（5）在靈活性資源賦能下，企業(yè)用戶通過資源聚合靈活參與電力市場(chǎng)，拓展企業(yè)收益來源
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，企業(yè)用戶作為負(fù)荷方，單向地從電力系統(tǒng)獲取電力。在新型電力系統(tǒng)和市場(chǎng)機(jī)制下，企業(yè)用戶通過分布式發(fā)電、用戶負(fù)荷、儲(chǔ)能和需求響應(yīng)等靈活性資源的聚合，作為電力市場(chǎng)的參與方，可以廣泛參與容量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)，從而獲得服務(wù)收益。
在這種資源聚合中，儲(chǔ)能是最重要的靈活性資源。在儲(chǔ)能的賦能和靈活性調(diào)度下，企業(yè)用戶可以整體轉(zhuǎn)變?yōu)榭深A(yù)測(cè)、可控制的能源供應(yīng)、能源消費(fèi)和電力服務(wù)提供商，通過聚合服務(wù)獲取綜合經(jīng)濟(jì)效益。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向靈活性的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中，具有最高靈活性能力的用戶將從電力市場(chǎng)中獲取最大收益。2021年4月21日，國(guó)家發(fā)改委《國(guó)家發(fā)展改革委國(guó)家能源局關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》明確提出了到2025年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能規(guī)劃化發(fā)展轉(zhuǎn)變目標(biāo)。鼓勵(lì)分布式能源、微電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心、5G基站、充電設(shè)施、工業(yè)園區(qū)等終端用戶探索儲(chǔ)能融合發(fā)展新場(chǎng)景，鼓勵(lì)通過聚合資源，依托大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)，結(jié)合體制機(jī)制創(chuàng)新，探索智慧能源、虛擬電廠等多種商業(yè)模式。文件明確新型儲(chǔ)能的獨(dú)立市場(chǎng)主體地位、健全新型儲(chǔ)能價(jià)格機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制?？梢灶A(yù)見的是，用戶側(cè)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目在可見的將來將具備更多的電力市場(chǎng)服務(wù)能力和收益來源，進(jìn)一步提升儲(chǔ)能項(xiàng)目全生命周期的投資收益率。
儲(chǔ)能配置策略 Solution
典型的重耗能用戶的特點(diǎn)：
（1）負(fù)荷特點(diǎn)。負(fù)荷穩(wěn)定，全年波動(dòng)性較小，典型月、典型日的負(fù)荷曲線較為平滑，不存在較大的波動(dòng)。
（2）需量特點(diǎn)。由于負(fù)荷較為穩(wěn)定，用戶的計(jì)費(fèi)容量和實(shí)際負(fù)載率之間的差值很小，工業(yè)負(fù)荷基本能夠較為充分利用所購(gòu)買的變壓器容量。
（3）電價(jià)特點(diǎn)。重耗能用戶一般執(zhí)行大工業(yè)電價(jià)，大工業(yè)分時(shí)電價(jià)隨著電壓等級(jí)的降低而升高。在居民、一般工商業(yè)、大工業(yè)電價(jià)中，大工業(yè)電價(jià)的電價(jià)差一般最大。
（4）分布式能源建設(shè)。重耗能企業(yè)是“能耗雙控”影響最為嚴(yán)重的企業(yè)，隨著能耗雙控考核的常態(tài)化、工業(yè)電價(jià)上漲、峰谷電價(jià)差進(jìn)一步拉大等因素的影響，工業(yè)用戶有強(qiáng)烈的分布式可再生能源建設(shè)需求。
（5）電能質(zhì)量特點(diǎn)。受區(qū)域電網(wǎng)和配網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、區(qū)域內(nèi)電源和負(fù)荷分布等特點(diǎn)影響，往往都存在電能質(zhì)量問題。而工業(yè)生產(chǎn)過程中往往存在敏感負(fù)荷、敏感設(shè)備，對(duì)電能質(zhì)量要求較高。
重耗能用戶對(duì)用戶側(cè)儲(chǔ)能的關(guān)注點(diǎn)：
（1）改善電能質(zhì)量，治理電壓暫降等問題，避免電能質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)過程和設(shè)備安全造成影響。
（2）關(guān)注拉閘限電下的保供電和斷電保護(hù)作用，避免拉閘限電對(duì)敏感負(fù)荷、必要基本負(fù)荷的影響，尤其是非計(jì)劃緊急停電下的斷電保護(hù)和用電緊急支撐。
（3）關(guān)注綠電出力和消納，包括儲(chǔ)能的靈活性響應(yīng)治理分布式可再生能源的波動(dòng)性和間歇性，最大程度保障清潔電力的消納和最大化自用水平。
（4）對(duì)峰谷電價(jià)差套利帶來的套利不敏感，對(duì)工業(yè)負(fù)荷聚合參與需求響應(yīng)不積極?，F(xiàn)有市場(chǎng)機(jī)制下，尚無用戶側(cè)基于源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化整體參與電力市場(chǎng)的沖動(dòng)。
重耗能用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的投資關(guān)注點(diǎn)：
（1）在盈利模式上，仍然以峰谷電價(jià)差作為主要服務(wù)和收益來源，這是目前最為明確和顯著的具有直接經(jīng)濟(jì)效益的盈利方式。隨著工業(yè)電價(jià)的提高、峰谷電價(jià)差進(jìn)一步拉大，其總體效益將會(huì)進(jìn)一步改善。
（2）在改善電能質(zhì)量上，一方面用戶側(cè)儲(chǔ)能作為獨(dú)立系統(tǒng)治理電壓暫降的作用有限，往往需要與其他動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整和恢復(fù)裝置配合才能達(dá)到較好的補(bǔ)償效果。但相應(yīng)的收益方式較難測(cè)算，且改善電能質(zhì)量的好處主要?dú)w屬用戶，難以對(duì)投資方的投資效益產(chǎn)生直接作用。治理電壓暫降的投入往往需要看用戶“是否”買單，但這項(xiàng)投入往往較為巨大，且收益方式難以測(cè)算。
（3）重耗能工業(yè)用戶的用戶側(cè)儲(chǔ)能要避免產(chǎn)生新增容量成本費(fèi)用。如前所述，工業(yè)用戶的計(jì)費(fèi)容量和實(shí)際負(fù)載之間的差值較小，這意味著大規(guī)模的用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目將產(chǎn)生巨大的新增容量費(fèi)用成本，從而導(dǎo)致項(xiàng)目在投資收益率上不具有可行性。一種比較經(jīng)濟(jì)的投資方式是最大化利用用戶的計(jì)費(fèi)容量（利用儲(chǔ)能的靈活充放電特點(diǎn)將計(jì)費(fèi)容量實(shí)現(xiàn)接近100%的充分利用）。此時(shí)，以電價(jià)差套利的盈利模式可能具有投資收益率可行性。
（4）需要關(guān)注用戶側(cè)儲(chǔ)能對(duì)于重耗能用戶能耗雙控的影響。用戶側(cè)儲(chǔ)能本身不能降低用戶的電量消耗，但可以降低用電成本。用戶側(cè)儲(chǔ)能投用后，由于系統(tǒng)本身的損耗和電量消耗，會(huì)帶來工業(yè)用戶總體能耗總量和能耗強(qiáng)度的增加。在項(xiàng)目投資測(cè)算中，要關(guān)注相應(yīng)的紅線，避免對(duì)工業(yè)用戶的能耗雙控產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的本質(zhì)性的影響。
（5）需要著重關(guān)注安全和可靠性，包括電池系統(tǒng)、PCS系統(tǒng)、消防系統(tǒng)安全和可靠性，提供合理的設(shè)計(jì)方案和充分的理論和實(shí)踐依據(jù)、運(yùn)維體系保障整體安全，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置縱深防御，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理風(fēng)險(xiǎn)，避免影響工廠生產(chǎn)、設(shè)備、人身安全。
（6）其他需要關(guān)注的包括土地屬性、環(huán)保要求、節(jié)能要求、社會(huì)影響等。
重耗能用戶關(guān)注的其他效益 Other Benifits
治理電壓暫降，改善電能質(zhì)量
儲(chǔ)能作為恒壓源，與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)裝置（雙電源切換）和監(jiān)控系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集、協(xié)調(diào)控制）相結(jié)合治理電壓暫降。其工作原理：
監(jiān)控系統(tǒng)采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)側(cè)電壓擾動(dòng)時(shí)，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)裝置切斷，轉(zhuǎn)為恒壓源（儲(chǔ)能）供電；系統(tǒng)側(cè)電壓恢復(fù)正常時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)側(cè)供電。
1)儲(chǔ)能系統(tǒng)治理電壓暫降具備以下優(yōu)點(diǎn):
2)完全治理單相/三相0-130%（跌落，中斷，驟升）暫態(tài)電壓擾動(dòng)治理補(bǔ)償；
3)系統(tǒng)2ms響應(yīng)時(shí)間，確保無縫切換，保證負(fù)載不間斷供電；
4)整機(jī)高達(dá)99%運(yùn)行效率，確保供電可靠性的同時(shí)可節(jié)省大量電費(fèi)；
5)工作模式多樣化，可實(shí)現(xiàn)暫態(tài)擾動(dòng)治理，容感性無功補(bǔ)償，諧波補(bǔ)償；
6)基于DSP 全數(shù)字化控制，信號(hào)采用光纖傳輸。保證運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性；
7)模塊化并聯(lián)設(shè)計(jì)，利于后期擴(kuò)容，提高設(shè)備的安全運(yùn)行。
提高廠區(qū)用電安全及用電穩(wěn)定性
本項(xiàng)目?jī)?chǔ)能電站采用磷酸鐵鋰電池作為儲(chǔ)能元件，在電力處于“谷” 時(shí)段蓄電，在電力處于“峰”時(shí)和“尖”時(shí)段放電，實(shí)現(xiàn)電力削峰填谷，這不但可以降低電網(wǎng)的峰值負(fù)荷，有利于電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
在此基礎(chǔ)上，儲(chǔ)能電站還可實(shí)現(xiàn)電力“儲(chǔ)能+”服務(wù)收益：如應(yīng)急電源支撐、參與需求側(cè)響應(yīng)、變壓器降損、無功補(bǔ)償?shù)确?wù)價(jià)值。
應(yīng)急電源支撐：突發(fā)電網(wǎng)故障，可作為應(yīng)急備用電源。
需求側(cè)響應(yīng)：在高峰時(shí)段參與電力需求側(cè)響應(yīng)，獲取政府補(bǔ)貼收益；實(shí)現(xiàn)峰荷轉(zhuǎn)移，提高終端用電效率。
變壓器降損：通過削峰填谷，將變壓器部分峰電損耗轉(zhuǎn)移到谷電部分，從而降低用戶用電成本。
無功補(bǔ)償：PCS 調(diào)節(jié)無功因數(shù)，提供無功補(bǔ)償功能；降低輸電線路耗損。
未來可疊加服務(wù)和收益 Stacked Services and Benifits
需求響應(yīng)
根據(jù)2018年江蘇省電力需求響應(yīng)實(shí)施細(xì)則，按照調(diào)控時(shí)間（≤60分鐘，60-120分鐘，>120分鐘簽訂合同，獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)分為3檔，分別為10元/千瓦、12元/千瓦、15元/千瓦）。儲(chǔ)能可以有效削減用戶高峰、尖峰時(shí)段負(fù)荷，從而參與需求響應(yīng)并獲得收益。
奇美化工目前原則上不參與需求響應(yīng)。儲(chǔ)能項(xiàng)目投用后，通過與非敏感負(fù)荷部分相結(jié)合，具備參與需求響應(yīng)的能力。
電網(wǎng)輔助服務(wù)
在輔助服務(wù)市場(chǎng)的建設(shè)期，江蘇將進(jìn)一步完善輔助調(diào)峰、調(diào)頻等電力市場(chǎng)品種，推動(dòng)工商業(yè)用戶參與用戶側(cè)需求側(cè)響應(yīng)，建立健全市場(chǎng)化機(jī)制，充分調(diào)動(dòng)各類資源尤其是儲(chǔ)能等新型調(diào)峰資源參與調(diào)峰，促進(jìn)可再生能源消納。本儲(chǔ)能項(xiàng)目作為用戶側(cè)靈活性資源，可以靈活參與啟停調(diào)峰，有效促進(jìn)可再生能源消納。
虛擬電廠
通過分布式光伏、用戶側(cè)儲(chǔ)能以及工業(yè)負(fù)荷的有效資源聚合，可以建設(shè)成為工業(yè)用戶多種資源聚合的虛擬電廠，充分參與電力市場(chǎng)并獲得多種收益來源。
