中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的基本內(nèi)涵是重構(gòu)能源產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)明顯的“雙高”“雙低”“雙波動(dòng)”的特性：“雙高”指高比例可再生能源的介入和高比例電力電子設(shè)備的應(yīng)用；“雙低”指低可控性和低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；“雙波動(dòng)”指供給側(cè)和需求側(cè)都具有波動(dòng)性。
在“雙碳”目標(biāo)的約束下，當(dāng)前系統(tǒng)靈活性資源難以滿足大規(guī)模新能源并網(wǎng)后的調(diào)節(jié)需求。在此背景下，發(fā)展儲(chǔ)能可有效解決新能源出力與用電負(fù)荷時(shí)空不匹配的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)新能源充分消納利用，提高新型電力系統(tǒng)的安全水平。
儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景分析
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心是在新能源大規(guī)模并網(wǎng)以后，如何實(shí)現(xiàn)和保障不同時(shí)間和空間尺度的電力電量平衡，統(tǒng)籌發(fā)展不同功能定位的儲(chǔ)能是其中的關(guān)鍵之一。
抽水蓄能具有大規(guī)模能量吞吐能力，放電時(shí)間在小時(shí)級(jí)及以上，具有長(zhǎng)時(shí)間尺度的電網(wǎng)調(diào)峰及電力平衡能力，主要解決新能源間歇性問(wèn)題，提升系統(tǒng)調(diào)峰能力、系統(tǒng)安全性、特殊天氣場(chǎng)景下電力供應(yīng)保障能力，對(duì)電力系統(tǒng)平衡和電網(wǎng)安全作用明顯。
以電化學(xué)儲(chǔ)能為代表的新型儲(chǔ)能具有精準(zhǔn)控制、快速響應(yīng)、布局靈活等特點(diǎn)，持續(xù)放電時(shí)間為分鐘至小時(shí)級(jí)，充放電轉(zhuǎn)換靈活，能夠有效支撐節(jié)點(diǎn)電壓、平抑系統(tǒng)頻率波動(dòng)，將不穩(wěn)定的新能源出力轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。主要解決新能源波動(dòng)性問(wèn)題，提高新能源并網(wǎng)性能，改善電能質(zhì)量，提供緊急功率支撐，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷削峰填谷。
另外，氫能具備清潔高效的優(yōu)勢(shì)，可有效替代天然氣、石油和煤炭，解決風(fēng)電、光伏等可再生能源不穩(wěn)定和低能量密度問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)高比例可再生能源的中長(zhǎng)期（季節(jié)）供需平衡。隨著電—?dú)滢D(zhuǎn)換技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的不斷降低，氫能將有望逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。
不同儲(chǔ)能技術(shù)特性不同，適用場(chǎng)景不一樣，可以從時(shí)間和空間兩種維度劃分儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景。
1. 時(shí)間尺度
從超短期、短期、日內(nèi)、多日、中長(zhǎng)周期等時(shí)間尺度上統(tǒng)籌發(fā)展各類儲(chǔ)能，可滿足不同場(chǎng)景的調(diào)節(jié)需求。
超短期調(diào)節(jié)主要解決新能源出力快速波動(dòng)且頻率電壓耐受能力不足的問(wèn)題，提升系統(tǒng)一次調(diào)頻能力。從調(diào)節(jié)需求與儲(chǔ)能技術(shù)的匹配度來(lái)看，電化學(xué)儲(chǔ)能、超級(jí)電容、飛輪儲(chǔ)能都可用于超短期的調(diào)節(jié)。
短期調(diào)節(jié)主要是解決新能源機(jī)組短時(shí)出力的隨機(jī)性和波動(dòng)性帶來(lái)的頻率和潮流控制困難問(wèn)題，可以通過(guò)配置一定比例的電化學(xué)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)。
日內(nèi)調(diào)節(jié)主要解決風(fēng)電反調(diào)峰特性加劇系統(tǒng)調(diào)峰壓力、以及光伏在負(fù)荷晚高峰無(wú)法頂峰等問(wèn)題。對(duì)日內(nèi)調(diào)節(jié)需求，可以通過(guò)抽水蓄能或者大容量電化學(xué)儲(chǔ)能解決。
多日、中長(zhǎng)期調(diào)節(jié)主要解決新能源受極端天氣的影響，在長(zhǎng)時(shí)間尺度上出力的不確定性。目前的儲(chǔ)能技術(shù)還不能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。在這個(gè)時(shí)間尺度上需統(tǒng)籌全網(wǎng)的所有調(diào)節(jié)資源，推動(dòng)風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化和聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，充分發(fā)揮煤電靈活性改造的作用，適當(dāng)配置具有周調(diào)節(jié)功能的抽水蓄能，或在未來(lái)利用電-氫轉(zhuǎn)換等方式解決。
2. 空間尺度
電源側(cè)需注重和新能源協(xié)同優(yōu)化發(fā)展。推動(dòng)儲(chǔ)能與新能源的優(yōu)化發(fā)展，在新能源場(chǎng)站集中配置一定規(guī)模的電化學(xué)儲(chǔ)能。應(yīng)用場(chǎng)景有多能互補(bǔ)外送基地、海上風(fēng)電配套儲(chǔ)能、火儲(chǔ)聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)友好型的新能源電站等。
電網(wǎng)側(cè)需注重提升電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定水平。新型儲(chǔ)能電站可發(fā)揮調(diào)頻、調(diào)壓、頂峰、事故備用、黑啟動(dòng)等功能，還可以延緩或替代輸變電設(shè)備的改造和升級(jí)，優(yōu)化一些電源末端和偏遠(yuǎn)地區(qū)的電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)等。
負(fù)荷側(cè)注重滿足用戶的多元化、精細(xì)化、定制化需求，包括圍繞重要負(fù)荷中心、用戶側(cè)分布式供能系統(tǒng)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化等進(jìn)行布局。
我國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題
2021年以來(lái)，國(guó)家出臺(tái)多份支持儲(chǔ)能發(fā)展的政策，儲(chǔ)能行業(yè)迎來(lái)發(fā)展良機(jī)。
目前儲(chǔ)能的發(fā)展主要存在以下問(wèn)題：
1. 新型儲(chǔ)能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性與成熟度仍有待提高
新型儲(chǔ)能的成本與經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能度電成本與抽水蓄能電站相比還有一定差距。需從新型儲(chǔ)能電池本體、系統(tǒng)集成等多方面入手，提高新型儲(chǔ)能技術(shù)成熟度，解決新型儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。
2. 儲(chǔ)能的市場(chǎng)化體制不健全，成本疏導(dǎo)機(jī)制不完善
儲(chǔ)能在電力市場(chǎng)中的主體地位尚未完全明確，參與電力市場(chǎng)的準(zhǔn)入條件、交易機(jī)制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍不成熟，加之電力輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制不完善，導(dǎo)致在大多數(shù)地區(qū)儲(chǔ)能還無(wú)法以獨(dú)立市場(chǎng)主體身份參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)。同時(shí)，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能尚不能通過(guò)輸配電價(jià)疏導(dǎo)，新能源配儲(chǔ)的相關(guān)政策有待進(jìn)一步完善，現(xiàn)有商業(yè)模式獲利空間有限。
3. 抽水蓄能大規(guī)模發(fā)展受建設(shè)周期、站址、環(huán)保等因素制約
抽水蓄能電站站址通常受到地理位置、地形、地質(zhì)條件等多種環(huán)境因素制約，站址資源有限，開(kāi)發(fā)規(guī)模受限，且抽水蓄能電站建設(shè)周期通常較長(zhǎng)，市場(chǎng)化的投資收回機(jī)制尚未建立，諸多因素都制約了抽水蓄能大規(guī)模發(fā)展。
4. 新型儲(chǔ)能大規(guī)模發(fā)展面臨安全因素制約
近年來(lái)國(guó)內(nèi)外共計(jì)已發(fā)生三十多起儲(chǔ)能電站起火事故。一方面，致災(zāi)機(jī)理不清、故障診斷不準(zhǔn)、預(yù)警不及時(shí)、滅火困難且易復(fù)燃等技術(shù)難題導(dǎo)致該類火災(zāi)事故防控困難；另一方面，儲(chǔ)能安全設(shè)計(jì)、運(yùn)維、評(píng)價(jià)、處置等標(biāo)準(zhǔn)不健全，儲(chǔ)能的安全管理缺乏依據(jù)。
南方電網(wǎng)儲(chǔ)能發(fā)展情況
從裝機(jī)上看，抽水蓄能方面，截至2022年6月，南方五省區(qū)已投運(yùn)的抽水蓄能電站共7座（含部分投運(yùn)），總裝機(jī)1028萬(wàn)千瓦。其中，粵港澳大灣區(qū)的抽水蓄能裝機(jī)容量達(dá)到968萬(wàn)千瓦，為粵港澳大灣區(qū)打造世界清潔能源利用示范灣區(qū)提供了堅(jiān)強(qiáng)的支撐。
“十四五”期間，南方電網(wǎng)公司計(jì)劃建成投產(chǎn)廣東梅蓄、陽(yáng)蓄、肇慶浪江、惠州中洞，廣西南寧共5座抽水蓄能電站，到2025年，全網(wǎng)抽水蓄能裝機(jī)達(dá)到1388萬(wàn)千瓦，其中廣東1208萬(wàn)千瓦、廣西120萬(wàn)千瓦、海南60萬(wàn)千瓦。
電化學(xué)儲(chǔ)能方面，截至2021年底，南方五省區(qū)累計(jì)投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)容量約851.2MW，同比增長(zhǎng)55.4%。其中，廣東省電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模819.9MW，同比增長(zhǎng)128.4%。
2021年，南方五省區(qū)新增電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)302.2MW，同比增長(zhǎng)3.4%。其中廣東新增299.7MW，位居全國(guó)第三位（僅次于山東和江蘇），廣東在2019、2020年的新增投運(yùn)規(guī)模為全國(guó)首位。
截至2021年底，南方五省區(qū)電源側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)占比為75.9%，主要是由于廣東火電機(jī)組調(diào)頻市場(chǎng)活躍，其中用戶側(cè)裝機(jī)占比為18.9%，電網(wǎng)側(cè)裝機(jī)占比為5.2%。
南方電網(wǎng)公司積極支持新型儲(chǔ)能發(fā)展和應(yīng)用?！笆奈濉逼陂g，南方電網(wǎng)公司提出新增風(fēng)電、光伏規(guī)模1.15億千瓦，抽水蓄能600萬(wàn)千瓦，推動(dòng)新能源配套儲(chǔ)能2000萬(wàn)千瓦。
儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展相關(guān)建議
1. 集中式儲(chǔ)能和分布式儲(chǔ)能結(jié)合發(fā)展
集中式儲(chǔ)能包括抽水蓄能、大容量?jī)?chǔ)能電站等。抽水蓄能適合長(zhǎng)時(shí)間尺度調(diào)節(jié)場(chǎng)景，可統(tǒng)一在電網(wǎng)側(cè)配置；大容量?jī)?chǔ)能電站可在集中式新能源發(fā)電基地適當(dāng)配置，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源、電網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行。
分布式儲(chǔ)能包括小型儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等。可推動(dòng)建設(shè)小區(qū)、樓宇、家庭應(yīng)用場(chǎng)景下的分布式儲(chǔ)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備的混合配置、高效管理、友好并網(wǎng)，促進(jìn)可再生能源就地就近消納利用。
2. 以數(shù)字化技術(shù)推動(dòng)儲(chǔ)能和新能源協(xié)同運(yùn)行
數(shù)字化技術(shù)是支撐構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。依托云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能以及先進(jìn)傳感測(cè)量、通信信息、控制技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)之間的高效交互，提升新型電力系統(tǒng)靈活性。利用物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈等數(shù)字化技術(shù)，聚合用戶側(cè)儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等海量可調(diào)節(jié)資源，實(shí)現(xiàn)“新能源+儲(chǔ)能”“新能源+電動(dòng)汽車”協(xié)調(diào)運(yùn)行，促進(jìn)新能源大規(guī)模并網(wǎng)和消納。
一是要堅(jiān)持以市場(chǎng)化原則推動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展。結(jié)合電力市場(chǎng)建設(shè)，建立公平和完善的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，明確儲(chǔ)能參與市場(chǎng)的主體身份，建立市場(chǎng)化價(jià)格機(jī)制，通過(guò)市場(chǎng)決定在系統(tǒng)中使用哪種類型的儲(chǔ)能技術(shù)更為合適。
二是要建立系統(tǒng)調(diào)節(jié)成本在各類主體中的疏導(dǎo)機(jī)制。系統(tǒng)調(diào)節(jié)是電力系統(tǒng)中各主體的共同職責(zé)，按照“誰(shuí)受益、誰(shuí)承擔(dān)”的原則，建立各類主體共同承擔(dān)調(diào)節(jié)成本的機(jī)制。
4. 加快完善儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系
目前儲(chǔ)能電站的控制保護(hù)、儲(chǔ)能電站安全管理、電站驗(yàn)收、調(diào)試、運(yùn)行、檢修等標(biāo)準(zhǔn)還有不健全之處，應(yīng)盡快組織開(kāi)展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制工作，為新型儲(chǔ)能快速發(fā)展和儲(chǔ)能電站安全運(yùn)行提供保障。
5. 加大儲(chǔ)能科技創(chuàng)新力度，發(fā)揮國(guó)家能源研發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)的引領(lǐng)作用
一方面，要堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化，推動(dòng)儲(chǔ)能在電網(wǎng)中安全、高效、經(jīng)濟(jì)和規(guī)模化應(yīng)用。另一方面，要面向新型電力系統(tǒng)構(gòu)建需求，以國(guó)家能源研發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)為依托，推動(dòng)產(chǎn)、學(xué)、研、用全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，推進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化和工程示范，引領(lǐng)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展。
本文由eo記者潘秋杏、陳儀方根據(jù)作者在《南方能源觀察》雜志社和中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合主辦的第十二屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)儲(chǔ)能與電力市場(chǎng)專場(chǎng)（暨eo圓桌）上的演講內(nèi)容整理而成，已經(jīng)本人審閱。
