中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：電網(wǎng)的最大特點(diǎn)之一就是電源和負(fù)荷需要滿足功率的實(shí)時(shí)平衡。這一特點(diǎn)為電力市場機(jī)制的設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行以及多種形式的電能應(yīng)用帶來了極大挑戰(zhàn)。通過大容量、高效的儲(chǔ)能設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效的能量存儲(chǔ)，可以使很多傳統(tǒng)難題迎刃而解，提高電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性和可靠性。主要體現(xiàn)在：消除新能源發(fā)電的波動(dòng)性，提升吸納新能源并網(wǎng)的能力;降低負(fù)荷峰谷差，提升電力設(shè)備利用率;提高供電可靠性和改善電能質(zhì)量;促進(jìn)微電網(wǎng)的發(fā)展;充當(dāng)高效的車載電源，促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展。
常規(guī)儲(chǔ)能，例如抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用較多，而新型儲(chǔ)能系統(tǒng)多為小型、分布式、模塊化，更適合接入配電網(wǎng)和用戶側(cè)，目前處于起步階段。從單個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備角度看，可看作獨(dú)立的有功/無功四象限靈活調(diào)節(jié)的電源或負(fù)荷，其需要什么樣的接口或功能可以更加簡單友好地和配電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度銜接，或更好地為配網(wǎng)側(cè)的重要負(fù)荷和分布式供能提供輔助? 從電網(wǎng)角度看，當(dāng)配用電側(cè)大量接入分布式儲(chǔ)能或分布式電源，尤其對(duì)大規(guī)模的儲(chǔ)能進(jìn)行集群化控制后，從量變到質(zhì)變，對(duì)于電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維會(huì)有什么樣的影響?對(duì)于供電可靠性、電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行、設(shè)備利用率等指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生哪些根本性的改變?如何滿足可再生能源大規(guī)模接入、電力系統(tǒng)調(diào)峰和分布式供能接入電力系統(tǒng)的需求? 這些都是儲(chǔ)能走向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展迫切需要回答的問題。
目前，電池儲(chǔ)能設(shè)備造價(jià)偏高，性價(jià)比較低，有些電池儲(chǔ)能技術(shù)成熟度還不高，同時(shí)受政策環(huán)境、價(jià)格機(jī)制、投資回報(bào)機(jī)制等制約，在電力系統(tǒng)中推廣應(yīng)用電池儲(chǔ)能技術(shù)的條件還未成熟。因此，目前以電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的試點(diǎn)應(yīng)用和接入系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究為主攻方向，以試點(diǎn)工程為成果展示平臺(tái)，以前瞻性研究為儲(chǔ)能技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，通過自主創(chuàng)新掌握電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心技術(shù)，并推動(dòng)示范工程的應(yīng)用和逐步推廣。在試點(diǎn)工程中，積累電池儲(chǔ)能站運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，逐步明確電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才，研究與掌握大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)集成控制和接入電網(wǎng)技術(shù)，制定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)，為今后電池儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
南方電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)踐
南方電網(wǎng)公司從2010年起，開展大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的研究和示范，并重點(diǎn)建設(shè)了深圳寶清電池儲(chǔ)能站、貴州安順集裝箱式電池儲(chǔ)能站和分布式模塊化儲(chǔ)能車。
深圳寶清電池儲(chǔ)能站是我國建成的首座兆瓦級(jí)電池儲(chǔ)能站，目前已投運(yùn)6兆瓦/18兆瓦時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)用的電網(wǎng)功能包括削峰填谷、孤島運(yùn)行、系統(tǒng)調(diào)頻、系統(tǒng)調(diào)壓、熱備用、阻尼控制、電能質(zhì)量治理和間歇式可再生能源并網(wǎng)控制。電池儲(chǔ)能站運(yùn)行方式可分為手動(dòng)計(jì)劃曲線控制和高級(jí)應(yīng)用優(yōu)化運(yùn)行控制方式。目前電池儲(chǔ)能站運(yùn)行方式為計(jì)劃曲線方式(兩充兩放模式)。削峰填谷作為儲(chǔ)能電站日常運(yùn)行的主要功能，孤島運(yùn)行、系統(tǒng)調(diào)頻、系統(tǒng)調(diào)壓作為應(yīng)對(duì)緊急情況的輔助功能。其中，系統(tǒng)調(diào)頻分為日常運(yùn)行的AGC功能和緊急情況下的一次調(diào)頻，無功支撐分為日常運(yùn)行的AVC功能和緊急情況下的動(dòng)態(tài)無功支撐，孤島運(yùn)行因現(xiàn)場缺乏線路和負(fù)荷條件暫不實(shí)施。全站綜合效率80%，儲(chǔ)能系統(tǒng)最優(yōu)效率達(dá)88%;現(xiàn)場試驗(yàn)表明儲(chǔ)能站可以降低接入主變負(fù)荷峰谷差約10%，可調(diào)節(jié)10千伏接入母線頻率±0.015赫茲(0.3%)，電壓±0.2千伏(2%)。2012年3月對(duì)電池長期運(yùn)行的衰減情況進(jìn)行了測試，運(yùn)行一年多的電池經(jīng)過循環(huán)充放電約300次后，電池單體容量衰減約4%，電池模塊容量衰減約8%，符合預(yù)期。
貴州安順電池儲(chǔ)能站主要示范了儲(chǔ)能系統(tǒng)在配網(wǎng)末端的應(yīng)用，以解決饋線供電半徑過長、電壓過低的問題。集裝箱式儲(chǔ)能站容量為70千瓦/140千瓦時(shí)，投運(yùn)后10千伏配變高峰負(fù)荷時(shí)的負(fù)載率由原來的130%下降到現(xiàn)在的60%，用電高峰時(shí)段首末端電壓分別提高了9%和21%。用戶側(cè)單相電壓則由原來的175伏提高到了216伏，電壓質(zhì)量大幅提高，配變重載或過載問題得到了有效解決，同時(shí)有效降低了配網(wǎng)網(wǎng)損。
通過儲(chǔ)能站的示范應(yīng)用，我們逐步認(rèn)識(shí)到電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該走分布式模塊化的道路。移動(dòng)式儲(chǔ)能車具有占地面積小、存儲(chǔ)容量靈活可調(diào)、模塊化集成度高、可即插即用、易于移動(dòng)、不受地理環(huán)境制約、能靈活選擇安裝地點(diǎn)等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。第一，在大、配電網(wǎng)中可發(fā)揮儲(chǔ)能系統(tǒng)的八大高級(jí)應(yīng)用功能，包括：削峰填谷、系統(tǒng)調(diào)頻、事故備用、無功支持、新能源配合、孤網(wǎng)運(yùn)行、黑啟動(dòng)及電能質(zhì)量治理。第二，在土地資源較為稀缺的科技園區(qū)、城市配網(wǎng)以及邊遠(yuǎn)山區(qū)、海島等微網(wǎng)系統(tǒng)，可將儲(chǔ)能車布置在電網(wǎng)末端用電環(huán)境比較惡劣的地點(diǎn)，發(fā)揮占地面積小和安裝快捷簡便的優(yōu)點(diǎn)。第三，可以作為移動(dòng)式應(yīng)急電源，用于電力搶險(xiǎn)、野外作業(yè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、突發(fā)事件處理、臨時(shí)接電等情形，模塊化的設(shè)計(jì)使其便于移動(dòng)，且與市電或待供負(fù)荷可插拔式連接，支持多臺(tái)機(jī)組自動(dòng)協(xié)調(diào)并列運(yùn)行，以滿足負(fù)荷需求。第四，電動(dòng)汽車用的電池和現(xiàn)有電池儲(chǔ)能站所用電池是同一技術(shù)，電動(dòng)汽車電池不僅可以在汽車中發(fā)揮作用，更可以作為分布式儲(chǔ)能站充分發(fā)揮儲(chǔ)能在電網(wǎng)中的作用，在不增加成本的同時(shí)，達(dá)到資源的最大利用。
儲(chǔ)能在配電網(wǎng)中的應(yīng)用模式及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
電池儲(chǔ)能有三大要求。一是安全性：電網(wǎng)應(yīng)用的儲(chǔ)能理論上比電動(dòng)汽車應(yīng)用更加安全，但仍然需要昂貴配套設(shè)備保證其安全使用范圍和性能。另外，電池自帶電的特性對(duì)安全操作的要求高。二是經(jīng)濟(jì)性：電池全生命周期成本是主要制約因素，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)和電池管理系統(tǒng)(BMS)等設(shè)備相對(duì)成熟，而且壓縮成本空間較大，集成的利潤空間較大。三是便捷性：儲(chǔ)能尤其是分布式儲(chǔ)能能否做到即插即用，方便用戶使用或整合到已有電力系統(tǒng)中是用戶滿意度的重要考量之一。
配電網(wǎng)中的電池儲(chǔ)能主要應(yīng)用模式有固定式儲(chǔ)能站和集裝箱分布式方式。根據(jù)分析，以深圳寶清電池儲(chǔ)能站為例，投資成本中電池約占50%、土建約占22%、設(shè)計(jì)費(fèi)占9%、PCS、BMS以及常規(guī)設(shè)備各占5%左右，價(jià)格為5000元/千瓦時(shí);而與集中式儲(chǔ)能方式相比，集裝箱分布式儲(chǔ)能預(yù)期可節(jié)省30%~40%的成本，大大節(jié)省廠房建設(shè)的費(fèi)用，且現(xiàn)場安裝費(fèi)用低，價(jià)格為3500元/千瓦時(shí)。
為了促進(jìn)電池儲(chǔ)能在配電網(wǎng)的應(yīng)用，有必要進(jìn)行全方位、系統(tǒng)性地開展儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本效益分析。通過分析儲(chǔ)能系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的功能作用，我們采用了直接計(jì)算、等效替代和損失估計(jì)三種方法，對(duì)深圳寶清電池儲(chǔ)能電站進(jìn)行綜合效益的實(shí)例量化評(píng)估分析(見表2)。效益分析與評(píng)估主要參考了Sandia國家實(shí)驗(yàn)室與美國電力科學(xué)研究院總結(jié)歸納的儲(chǔ)能綜合效益評(píng)價(jià)體系。
由于激勵(lì)機(jī)制的缺乏和緊急情況發(fā)生的不確定性，寶清電池儲(chǔ)能電站在緊急無功補(bǔ)償、備用電源、獨(dú)立供電、提高電能質(zhì)量等方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性難以給出詳細(xì)的定量分析，但為了更好地評(píng)估電池儲(chǔ)能站的效益，本次評(píng)價(jià)考慮電池儲(chǔ)能站的削峰填谷作用，同時(shí)將無功補(bǔ)償、備用電源、獨(dú)立供電、提高電能質(zhì)量等應(yīng)用模式作為輔助功能，對(duì)租賃制和峰谷電價(jià)制兩種經(jīng)營模式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。以寶清電池儲(chǔ)能電站本期工程投資回收的角度測算了租賃費(fèi)用和峰谷電價(jià)價(jià)格。兩種經(jīng)營模式及其相應(yīng)的測算內(nèi)容如表3所示，測算結(jié)果如表4所示。需要說明的是，本文開展的測算分析并不具有代表性，只是針對(duì)電池儲(chǔ)能站應(yīng)用的假設(shè)場景和可靈活調(diào)節(jié)的電價(jià)開展的研究。
總體來看，在兩種經(jīng)營模式下，電站運(yùn)營20年的內(nèi)部收益率要高于運(yùn)營15年的內(nèi)部收益率，以此推算的峰谷電價(jià)差和租賃費(fèi)相對(duì)更低，創(chuàng)造了更大的盈利空間，因此在經(jīng)濟(jì)壽命周期內(nèi)，電池壽命越長，儲(chǔ)能站運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性相對(duì)越好。從經(jīng)營模式角度來看，對(duì)于經(jīng)營模式之一的租賃制，承租方每年應(yīng)向出租方支付年租賃費(fèi)用，租賃費(fèi)可以支付儲(chǔ)能站的運(yùn)行成本、稅金、合理利潤以及回收建設(shè)投資;對(duì)于經(jīng)營模式之二的峰谷電價(jià)制，由于寶清電池儲(chǔ)能電站的建設(shè)投資較大，容量較小，年發(fā)電量也相對(duì)較小，在項(xiàng)目投資收益率(稅后)為7.5%的假設(shè)情況下，峰谷電價(jià)差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于深圳市大工業(yè)用戶的峰谷電價(jià)差。在現(xiàn)階段政策缺乏、電價(jià)機(jī)制缺乏、緊急情況應(yīng)對(duì)激勵(lì)機(jī)制缺乏、電能質(zhì)量敏感性激勵(lì)缺乏的情況下，采用模式一租賃制可以降低經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)，有利于吸引投資，同時(shí)能夠使儲(chǔ)能站在系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用。
面臨的問題及發(fā)展建議
目前，儲(chǔ)能的發(fā)展還面臨一系列問題，如儲(chǔ)能在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性上還不占優(yōu)勢，國家在儲(chǔ)能電價(jià)政策和補(bǔ)貼上也未進(jìn)一步明確;儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合不同的實(shí)用場景，應(yīng)優(yōu)先應(yīng)用哪些功能目前還處于探索階段;儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營模式和商業(yè)化模式還不明晰;在電池技術(shù)選擇性上，目前只關(guān)注于電池儲(chǔ)能，其他方式關(guān)注較少等。結(jié)合南方電網(wǎng)的實(shí)踐，建議儲(chǔ)能在配電網(wǎng)的應(yīng)用研究應(yīng)進(jìn)一步在以下幾個(gè)方面開展：
儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性與商業(yè)模式。根據(jù)目前測算，如果采用大型集中建站的方式，儲(chǔ)能成本約為4000~5000元/千瓦時(shí)，采用集裝箱式儲(chǔ)能成本約為3000~3500元/千瓦時(shí)，在沒有儲(chǔ)能電價(jià)政策和補(bǔ)貼政策的前提下很難實(shí)現(xiàn)盈利。目前，已建成的示范工程驗(yàn)證了技術(shù)的可行性，其商業(yè)化運(yùn)營模式的探索還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。
儲(chǔ)能應(yīng)用功能和選型。深圳寶清電池儲(chǔ)能站提出了8項(xiàng)應(yīng)用功能，結(jié)合不同的實(shí)用場景，應(yīng)優(yōu)先應(yīng)用哪些功能目前還處于探索階段。電池技術(shù)選擇性上，目前只關(guān)注于電池儲(chǔ)能，其他方式關(guān)注較少。
儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)處理。海量監(jiān)控信息數(shù)據(jù)的處理是大規(guī)模應(yīng)用的難點(diǎn)之一，且大規(guī)模推廣應(yīng)用時(shí)可靠性存在一定問題。如單體電池：2個(gè)遙測量(電壓、溫度)，11個(gè)告警量;4兆瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)總監(jiān)控信息量約為30萬點(diǎn)，為常規(guī)變電站的數(shù)十倍。
在政策上，建議相關(guān)部門積極研究以下方面：
實(shí)施峰谷電價(jià)和儲(chǔ)能電價(jià)政策。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)缺乏兩方面的投資回報(bào)機(jī)制。一是峰谷電價(jià)，由于儲(chǔ)能是在低谷時(shí)蓄電、高峰時(shí)供電，峰谷電差是投資儲(chǔ)能基本的收入來源。歐美日等國都有成熟的峰谷電價(jià)政策。峰谷電價(jià)在我國不同地區(qū)可有所差別，但應(yīng)盡量為電網(wǎng)削峰填谷和吸引儲(chǔ)能投資創(chuàng)造更大空間。二是儲(chǔ)能電價(jià)，由于儲(chǔ)能技術(shù)提高了發(fā)電企業(yè)的利用小時(shí)數(shù)和電能質(zhì)量，增強(qiáng)了電網(wǎng)調(diào)峰能力，節(jié)省了系統(tǒng)投資，促進(jìn)了新能源發(fā)展，又有顯著的減排效果，對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)該制定單獨(dú)的電價(jià)政策，以補(bǔ)償儲(chǔ)能所產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?？梢詤⒖嫉聡慕?jīng)驗(yàn)。
鼓勵(lì)投資主體多元化。在理順投資回報(bào)機(jī)制、規(guī)范入網(wǎng)技術(shù)要求的前提下，應(yīng)鼓勵(lì)發(fā)電商、電網(wǎng)企業(yè)、用戶端、第三方獨(dú)立儲(chǔ)能企業(yè)等有條件的投資方投資建設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
鼓勵(lì)商業(yè)模式的探索，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作，促進(jìn)儲(chǔ)能在包括電力等行業(yè)的推廣應(yīng)用，尤其是在分布式發(fā)電和微電網(wǎng)領(lǐng)域首先開展推廣應(yīng)用。近期可以考慮優(yōu)先推廣集裝箱式分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)、小區(qū)、家用和手提式儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用;在電網(wǎng)應(yīng)用方面，建議以應(yīng)急電源、保安電源和微電網(wǎng)應(yīng)用等作為切入點(diǎn)。
原標(biāo)題:儲(chǔ)能在配電網(wǎng)中應(yīng)用的實(shí)踐與思考
