儲能是推動能源轉(zhuǎn)型變革和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要支撐技術(shù)，有助于構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。隨著江蘇、河南、湖南、青海、福建等電網(wǎng)側(cè)百MW級電站相繼建設(shè)、投運，電網(wǎng)側(cè)儲能已然成了儲能產(chǎn)業(yè)的焦點。然而，2019年5月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《輸配電定價成本監(jiān)審辦法》明確規(guī)定電化學(xué)儲能費用不得計入輸配電定價成本，讓處于發(fā)展熱潮中電網(wǎng)側(cè)儲能急劇降溫。歷時一年，由于新能源高比例滲透和特高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展，帶來的系統(tǒng)波動等電網(wǎng)安全問題日益嚴(yán)重，電網(wǎng)對構(gòu)建高比例、泛在化、可廣域協(xié)同的儲能需求越發(fā)迫切，電網(wǎng)側(cè)儲能呼之欲出。
北京懷柔5 MW/10 MW·h 儲能電站
海西州50 MW/100 MW·h儲能電站
01
電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用
隨著全球新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國已成為儲能技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)軍國家，尤其是在電化學(xué)儲能方面。電網(wǎng)側(cè)儲能是區(qū)別于電源側(cè)和用戶側(cè)，在輸配電網(wǎng)中建設(shè)的儲能，作為電網(wǎng)中優(yōu)質(zhì)的有功無功調(diào)節(jié)電源，其主要功能是有效提高電網(wǎng)安全水平，實現(xiàn)電能在時間和空間上的負(fù)荷匹配，增強可再生能源消納能力，在電網(wǎng)系統(tǒng)備用、緩解高峰負(fù)荷供電壓力和調(diào)峰調(diào)頻方面意義重大。近兩年投入的電網(wǎng)側(cè)示范項目也應(yīng)運而生（見表1）。
表1 國內(nèi)外典型MW級電池儲能電站
02
電網(wǎng)側(cè)儲能研究方法
從儲能選址角度分析，現(xiàn)有大部分研究都是將儲能選址配置整體建模，這種處理方式更偏重經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)而忽略技術(shù)性指標(biāo)，選址的優(yōu)化結(jié)果缺乏理論依據(jù)。將儲能選址問題單獨進(jìn)行建模求解的研究中，考慮的指標(biāo)較為單一，而且沒有提及儲能的充放電狀態(tài)對指標(biāo)的影響，沒有做到與儲能配置問題的有機結(jié)合。
從儲能配置角度分析，現(xiàn)有研究對儲能在電網(wǎng)側(cè)帶來的收益和作用考慮的不夠全面，涉及儲能對整個電網(wǎng)系統(tǒng)所帶來的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益的研究較少。
03
電網(wǎng)側(cè)儲能需求分析
3.1 理論分析
由新能源出力引起的不確定性和波動性無法改變，用電負(fù)荷的峰谷特性也是客觀存在的，這對電力系統(tǒng)必須實時供需平衡造成困難。不僅如此，新能源對電網(wǎng)線路的載流能力、電壓穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)損耗等也帶來了新的挑戰(zhàn)。風(fēng)電出力與負(fù)荷曲線相比，存在明顯的反調(diào)峰特性，在負(fù)荷低谷時，風(fēng)電大發(fā)，而負(fù)荷高峰時，風(fēng)電發(fā)電量較低，風(fēng)電出力和負(fù)荷曲線的反差特性也正是導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)各種挑戰(zhàn)的根源。通過將風(fēng)電出力與負(fù)荷曲線相比，可以看出存在明顯的反調(diào)峰特性，在負(fù)荷低谷時，風(fēng)電大發(fā)，而負(fù)荷高峰時，風(fēng)電發(fā)電量較低，風(fēng)電出力和負(fù)荷曲線的反差特性也正是導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)各種挑戰(zhàn)的根源。
3.2 時序指標(biāo)分析
分析電網(wǎng)側(cè)對于儲能的需求，主要從線路負(fù)載率、節(jié)點電壓、網(wǎng)絡(luò)損耗3個方面進(jìn)行介紹。從電網(wǎng)側(cè)的儲能需求分析可以看出，風(fēng)電并網(wǎng)后，系統(tǒng)的3個指標(biāo)發(fā)生變化：線路負(fù)載率升高，電壓波動程度加深，網(wǎng)損減小。但各指標(biāo)的變化規(guī)律不易總結(jié)，這是因為系統(tǒng)的注入功率和電壓、網(wǎng)損等指標(biāo)有復(fù)雜的耦合關(guān)系，所以需要將其解耦。實際上，風(fēng)電出力對電力系統(tǒng)來說，最開始改變的只是風(fēng)電接入節(jié)點的注入功率。
04
電網(wǎng)側(cè)儲能優(yōu)化規(guī)劃
將經(jīng)濟(jì)性納入考量是實現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)儲能技術(shù)推廣應(yīng)用的必然發(fā)展趨勢。國家層面對電力輔助服務(wù)給予了高度重視，從國家能源局綜合司發(fā)布的《關(guān)于2019年上半年電力輔助服務(wù)有關(guān)情況的通報》來看，對比各區(qū)域電力輔助服務(wù)補償費用情況以及分項電力輔助服務(wù)補償費用兩方面（見圖1、2），可以發(fā)現(xiàn)國家發(fā)改委等相關(guān)部門就推進(jìn)電力輔助服務(wù)市場建設(shè)提出具體要求。目前，全國除西藏外31個省參與電力輔助服務(wù)補償?shù)陌l(fā)電企業(yè)共4566家，裝機容量共13.70億kW，補償費用共130.31億元，占上網(wǎng)電費總額的1.47%。
圖1 各區(qū)域電力輔助服務(wù)補償費用情況
圖2 分項電力輔助服務(wù)補償費用
可以看出，政府為促進(jìn)電儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)揮其市場機制作用搭建了平臺，為儲能在輔助服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域提供了多渠道盈利的可能性。
05
總結(jié)與展望
目前，國內(nèi)電網(wǎng)側(cè)儲能技術(shù)的發(fā)展尚處于完善期，相關(guān)政策法規(guī)亟待進(jìn)一步完善。隨著新能源大規(guī)模發(fā)展、能源轉(zhuǎn)型持續(xù)深化和儲能技術(shù)不斷成熟，未來電網(wǎng)側(cè)儲能的規(guī)模化發(fā)展必將成為趨勢。因此，構(gòu)建基于需求分析的電網(wǎng)側(cè)儲能經(jīng)濟(jì)性評估系統(tǒng)尤為必要，依托系統(tǒng)對儲能全壽命周期投資成本和運維成本進(jìn)行評估，從而提升電網(wǎng)側(cè)儲能效益利用價值，提升儲能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。具體建議主要有：
1）考慮儲能技術(shù)對能源的生產(chǎn)和消費的革命性意義及對產(chǎn)業(yè)的帶動作用，建議“十四五”期間，國家層面推動形成更加良好的政策環(huán)境，持續(xù)支持儲能技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
2）注重頂層設(shè)計、規(guī)劃先行，研發(fā)區(qū)域電網(wǎng)分布式儲能系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃軟件，實現(xiàn)對電網(wǎng)側(cè)儲能選址以及優(yōu)化配置計算，并提高運算速度和準(zhǔn)確度，可為儲能技術(shù)在電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用更具通用性和可操作性。
3）從安全效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益等角度進(jìn)行綜合衡量，統(tǒng)籌不同技術(shù)類型和應(yīng)用需求，應(yīng)依據(jù)不同應(yīng)用場合，確定好邊界條件，量身制定相應(yīng)典型方案和配套政策，合理安排儲能建設(shè)時序與規(guī)模，引導(dǎo)儲能有序發(fā)展。
4）建立完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范電化學(xué)儲能并網(wǎng)接入、調(diào)度運行等全過程管理，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)的安全、友好互動。
5）建立以效益評估為基礎(chǔ)的合理成本疏導(dǎo)機制，在科學(xué)合理評估的前提下，將儲能建設(shè)成本納入輸配電價核算，助力建立合理的儲能價值發(fā)現(xiàn)方式和回收機制，為儲能提供良好的市場生存環(huán)境。
6）電網(wǎng)側(cè)儲能技術(shù)實現(xiàn)持續(xù)、健康發(fā)展離不開產(chǎn)、學(xué)、研、用各環(huán)節(jié)人才梯隊建設(shè)，應(yīng)盡快落實相應(yīng)的人才培養(yǎng)和保障制度，為儲能技術(shù)發(fā)展提供堅強支撐。
作者簡介
李建林，博士，二級教授，博導(dǎo)。中國可再生能源學(xué)會儲能專委會副主任委員，北京先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會儲能主委會主任委員，國網(wǎng)吉林電科院儲能領(lǐng)域首席技術(shù)專家，安徽省自動化學(xué)會儲能專委會主任，華東儲能領(lǐng)跑者聯(lián)盟副理事長，中國電機工程學(xué)會需求響應(yīng)組副組長，電力系統(tǒng)自動化、電網(wǎng)技術(shù)、電工技術(shù)學(xué)報、電網(wǎng)技術(shù)、高電壓技術(shù)、太陽能學(xué)報等權(quán)威雜志編委，電氣應(yīng)用雜志編委會副主任委員。從2009年開始至今，一直從事大規(guī)模儲能技術(shù)研究。先后承擔(dān)儲能領(lǐng)域國家級項目多項，其中，國家重點研發(fā)計劃項目1項，國家863課題4項，國家自然基金項目3項，國家電網(wǎng)公司儲能方向重大項目10項，各級網(wǎng)省公司項目10余項。近年來在國內(nèi)外核心期刊發(fā)表文章150余篇，其中100余篇被SCI/EI檢索，授權(quán)發(fā)明專利50余項。負(fù)責(zé)起草儲能領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10余項，著有《大規(guī)模儲能技術(shù)》、《智能電網(wǎng)中的風(fēng)光儲關(guān)鍵技術(shù)》、《儲能系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)頻技術(shù)》等著譯作10余部。在儲能領(lǐng)域獲省部級一、二等獎項10余次。
周喜超，高工，國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團(tuán)科技研發(fā)中心高級研究員，從事大規(guī)模儲能技術(shù)研究與工程應(yīng)用，曾負(fù)責(zé)江蘇淮安儲能項目前期工作。先后參與國家863課題1項，國家能源局課題1項，國家電網(wǎng)公司儲能方向課題6項，參與編寫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項。近年來在國內(nèi)外發(fā)表SCI/EI檢索文章20余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項，軟件著作權(quán)3項，獲中國電力建協(xié)成果一等獎2項，省級科技成果三等獎3項。
