中國儲能網(wǎng)訊：隨著新能源占比逐步提高，電力系統(tǒng)面臨“保供應(yīng)”和“促消納”雙重挑戰(zhàn)，靈活、高頻、長時(shí)間尺度的系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求倍增，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力已無法滿足當(dāng)前的系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求，亟須多管齊下，同步開展傳統(tǒng)調(diào)節(jié)資源功能再造、以新型儲能為代表的新技術(shù)研發(fā)以及跨系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源挖潛，通過規(guī)劃統(tǒng)籌、市場驅(qū)動(dòng)與技術(shù)創(chuàng)新，系統(tǒng)構(gòu)建多元集成、協(xié)同運(yùn)行的新型調(diào)節(jié)資源體系。
作為未來重要調(diào)節(jié)資源的新型儲能，短期內(nèi)，要根據(jù)系統(tǒng)需求，瞄準(zhǔn)典型應(yīng)用場景發(fā)揮作用。同時(shí)，由于新型儲能保障新能源消納和電力供需平衡的效果會(huì)隨著新能源滲透率和電力缺口提高而下降，須與多種調(diào)節(jié)資源協(xié)同發(fā)力。長期看，新型儲能則須依靠技術(shù)創(chuàng)新，根據(jù)技術(shù)特性和應(yīng)用場景發(fā)展多元化技術(shù)路線。
政策制定者要充分論證包括新型儲能在內(nèi)的各類調(diào)節(jié)資源的需求規(guī)模，因地制宜制定合理的配置方案，并根據(jù)不同的調(diào)節(jié)需求完善市場機(jī)制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)公平、有效地配置資源，更好地支撐系統(tǒng)安全運(yùn)行和能源低碳轉(zhuǎn)型。
傳統(tǒng)調(diào)節(jié)體系已不適配
國家能源局的數(shù)據(jù)顯示，截至2025年3月底，全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到34.3億千瓦，其中，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到14.9億千瓦，同比增長超三成，風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)容量占發(fā)電裝機(jī)總量的43.4%。
在加快構(gòu)建新能源占比逐步提高的電力系統(tǒng)的過程中，電力系統(tǒng)“保供應(yīng)”和“促消納”的挑戰(zhàn)并存?，F(xiàn)階段，新能源發(fā)電的頂峰能力不足，為確保電力穩(wěn)定可靠供應(yīng)，需要保證較大的火電開機(jī)容量，但一定程度上會(huì)擠占新能源發(fā)電高峰時(shí)段的出力空間。“十五五”期間，新能源裝機(jī)規(guī)模超過本地最大負(fù)荷的情況將更加普遍，午間光伏大發(fā)時(shí)段新能源消納壓力較大將成為常態(tài)。此外，氣象變化對電力系統(tǒng)的影響程度加大，極端高溫、寒冷等天氣導(dǎo)致短時(shí)用電負(fù)荷激增，風(fēng)電、光伏則出力受阻，電力供需平衡的難度進(jìn)一步加大。
當(dāng)前，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力已無法滿足新型電力系統(tǒng)的需要，包括快速爬坡、日內(nèi)調(diào)峰、電力供應(yīng)緊缺時(shí)段頂峰保供、長周期調(diào)節(jié)等。隨著新能源特別是光伏規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，日出、日落時(shí)發(fā)電出力大幅變化，近中期電力系統(tǒng)對日內(nèi)調(diào)峰和快速爬坡的需求將較為迫切。中遠(yuǎn)期，電力系統(tǒng)的頂峰保供需求將快速攀升。隨著新能源逐步成為主體電源，長時(shí)間尺度的電力電量平衡將難以準(zhǔn)確預(yù)測，遠(yuǎn)期對跨周/月/季的調(diào)節(jié)需求將大幅增長。
在電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源日漸緊缺、系統(tǒng)投資成本提高、長周期調(diào)節(jié)手段缺乏的情況下，亟須建設(shè)新型調(diào)節(jié)資源體系。面對“十五五”期間電力發(fā)展復(fù)雜挑戰(zhàn)，需以調(diào)節(jié)資源的功能定位為樞紐，推動(dòng)不同地區(qū)新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型路徑、技術(shù)發(fā)展方向一體化布局。
長期以來，煤電是電力系統(tǒng)的主要電量供應(yīng)和系統(tǒng)調(diào)節(jié)電源。隨著新能源占比逐步提高，煤電將逐步向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型。生產(chǎn)模擬系統(tǒng)顯示，為保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和服務(wù)新能源消納，未來煤電出力大于90%或小于30%的持續(xù)時(shí)間將增加，對其深度調(diào)峰和頻繁啟停能力提出更高的要求。水電通過擴(kuò)容改造、調(diào)相改造以及探索跨流域長周期調(diào)節(jié)改造等，能夠更好地支撐電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和新能源消納。抽水蓄能也是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)資源，通過“低充高放”為系統(tǒng)調(diào)峰，未來須進(jìn)一步加強(qiáng)頂峰保供和調(diào)相等功能，運(yùn)行方式也將逐步從“兩抽兩發(fā)”向“多抽多發(fā)”轉(zhuǎn)變。
從中遠(yuǎn)期看，隨著新能源滲透率提高，日內(nèi)和長周期調(diào)節(jié)的需求將大幅增加，若調(diào)節(jié)能力增速低于需求增速，新能源的有效消納將難以保障。發(fā)展綠電制氫、氣、熱等跨能源系統(tǒng)利用模式，利用碳捕集、利用與封存技術(shù)，將火電釋放的二氧化碳制取成甲醇、甲烷等工業(yè)原料，發(fā)展碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，將成為新能源消納的可行方式。
表1：不同類型電力資源的轉(zhuǎn)型方向
新型儲能創(chuàng)新路徑
近年來，新型儲能被視為新型電力系統(tǒng)的有效調(diào)節(jié)資源并迅速發(fā)展。截至2024年底，國內(nèi)新型儲能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到7376萬千瓦/1.68億千瓦時(shí)，約為“十三五”末的20倍。近年來，新型儲能利用、成本回收、調(diào)節(jié)“飽和效應(yīng)”等問題備受關(guān)注，但新型儲能的發(fā)展前景長期向好，并將向系統(tǒng)調(diào)節(jié)的重要主體轉(zhuǎn)型。在此過程中，新型儲能要立足系統(tǒng)，找準(zhǔn)功能，鍛長板補(bǔ)短板，加快技術(shù)突破，針對典型場景發(fā)揮價(jià)值。
頂峰保供。2024年6—8月，在平衡較緊張的山東、江蘇、浙江、安徽、內(nèi)蒙古等省（區(qū)），新型儲能最大頂峰同時(shí)率均達(dá)到90%以上?！笆逦濉逼陂g，年均負(fù)荷預(yù)計(jì)增加1億千瓦，新型儲能技術(shù)創(chuàng)新要瞄向有力支撐迎峰度夏/冬的電力供應(yīng)發(fā)揮重要作用。
系統(tǒng)爬坡。從國際經(jīng)驗(yàn)看，光伏占比較高的電力系統(tǒng)，在早晚光伏出力大幅變化時(shí)，主要依靠氣電、新型儲能和抽水蓄能等實(shí)現(xiàn)超短時(shí)間尺度的爬坡供需平衡。未來隨著光伏發(fā)展加快，爬坡問題在部分典型地區(qū)、春秋季典型時(shí)段、新能源發(fā)展超預(yù)期情況、抽水蓄能投入使用前過渡階段等會(huì)比較明顯，要發(fā)揮好新型儲能快速調(diào)節(jié)優(yōu)勢。
新能源消納。2024年，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)新增新能源裝機(jī)2.67億千瓦，電網(wǎng)負(fù)荷最大日波動(dòng)超過2.5億千瓦，通過優(yōu)化新型儲能的調(diào)度運(yùn)行方式，提升“兩充兩放、多充多放”的覆蓋率，提高新型儲能在新能源消納困難時(shí)段的最大充電能力至接近3000萬千瓦。
催生新模式新業(yè)態(tài)新主體。電力系統(tǒng)的形態(tài)將逐步由電源較集中、“源隨荷動(dòng)”轉(zhuǎn)變?yōu)殡娫摧^分散、“源荷互動(dòng)”，新型儲能可作為智能分布式微電網(wǎng)、虛擬電廠的一部分以及服務(wù)較薄弱的配電網(wǎng)臺區(qū)快速“增容”等，助力新型電力系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展。
隨著新能源規(guī)模不斷擴(kuò)大，其棄電時(shí)間向午間時(shí)段和春秋季節(jié)聚集的趨勢將更加明顯，這應(yīng)是新型儲能等新型調(diào)節(jié)資源創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵應(yīng)用場景。預(yù)計(jì)2030年全年，國內(nèi)午間光伏大發(fā)時(shí)段的新能源棄電率超過七成，春秋季的新能源棄電率超過三分之二。2030年，華北電網(wǎng)新能源裝機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)到最大用電負(fù)荷的1.8倍，春秋季約50%的天數(shù)午間新能源出力超過負(fù)荷。
值得注意的是，新型儲能對新型電力系統(tǒng)的保供調(diào)節(jié)作用存在“飽和效應(yīng)”。一方面，新能源利用率將隨著儲能規(guī)模增加而逐步“飽和”。隨著新能源滲透率提升，日內(nèi)部分時(shí)段出現(xiàn)棄風(fēng)棄光的現(xiàn)象，儲能可發(fā)揮移峰填谷的作用，達(dá)到較好的消納效果。而在新能源高滲透率的情況下，電力系統(tǒng)長時(shí)間處于棄風(fēng)棄光的狀態(tài)，日調(diào)節(jié)儲能有棄電可充卻無太多時(shí)段放電，增加日調(diào)節(jié)儲能對新能源消納的提升效用會(huì)逐漸減弱。在此情況下，儲能需要與具有高效調(diào)節(jié)能力的煤電、氣電等資源協(xié)同配合。
另一方面，日調(diào)節(jié)儲能的電力平衡能力也會(huì)隨著電力缺口擴(kuò)大而飽和。總體上看，電力缺口占比低于最大用電負(fù)荷20%時(shí)，配置新型儲能可填補(bǔ)電力缺口，但其有效容量系數(shù)會(huì)隨著電力缺口時(shí)長增加而降低，需考慮增加常規(guī)電源、配置長時(shí)儲能、發(fā)展跨省區(qū)輸電等填補(bǔ)電力缺口。
當(dāng)前，全球長時(shí)儲能技術(shù)仍處于探索發(fā)展階段。抽水蓄能和電化學(xué)儲能的持續(xù)滿負(fù)荷放電時(shí)長通常不超過6小時(shí)，主要用于日內(nèi)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，無法應(yīng)對長周期電力電量轉(zhuǎn)移問題。從中遠(yuǎn)期看，隨著新能源滲透率持續(xù)提升，如何應(yīng)對因新能源發(fā)電的間歇性導(dǎo)致的數(shù)日或跨周/月/季的長時(shí)段電力電量缺口，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)面臨的重大挑戰(zhàn)。
重視規(guī)劃和市場設(shè)計(jì)
新型電力系統(tǒng)建設(shè)既要求發(fā)展大規(guī)模新能源，也要求創(chuàng)新發(fā)展新型調(diào)節(jié)資源體系。“新型”不僅意味著要對傳統(tǒng)調(diào)節(jié)資源進(jìn)行潛力挖掘、功能再造，也需要基于未來系統(tǒng)需求，建設(shè)以新型儲能為代表的新型調(diào)節(jié)資源，還需要延伸到電力系統(tǒng)外，實(shí)現(xiàn)靈活資源更大范圍互聯(lián)互通利用。
為更好地融入、服務(wù)新型電力系統(tǒng)，新型儲能要立足系統(tǒng)，因地因時(shí)精準(zhǔn)發(fā)力，短期內(nèi)和火電、抽水蓄能等多種調(diào)節(jié)資源協(xié)同互補(bǔ)，長期則須依靠技術(shù)創(chuàng)新。基于前期示范項(xiàng)目，新型儲能行業(yè)要研究分析壓縮空氣儲能、全釩液流儲能、飛輪儲能、氫儲能等多元技術(shù)的經(jīng)濟(jì)特性，并結(jié)合多場景應(yīng)用需求，推動(dòng)儲能技術(shù)多元化協(xié)調(diào)發(fā)展。
在新能源全面進(jìn)入電力市場交易后，新型儲能發(fā)展驅(qū)動(dòng)機(jī)理發(fā)生較大調(diào)整，須統(tǒng)籌規(guī)劃系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，完善電力市場相關(guān)機(jī)制。
新能源全面入市后，各類電源的投資邏輯、參與市場方式、收益模式等將產(chǎn)生較大的變化。面對“十五五”期間電力保供和新能源消納的復(fù)雜局面，政府和能源行業(yè)須科學(xué)分析新型儲能、抽水蓄能和其他常規(guī)調(diào)節(jié)電源的特性和需求規(guī)模，因地制宜制定合理配置和優(yōu)化組合的方案，特別是應(yīng)將各類調(diào)節(jié)資源未來功能定位和技術(shù)創(chuàng)新要求一并納入“十五五”規(guī)劃。
市場機(jī)制設(shè)計(jì)要堅(jiān)持系統(tǒng)觀，充分考慮保供、爬坡、日內(nèi)調(diào)節(jié)、長周期調(diào)節(jié)和支撐新模式新業(yè)態(tài)等各類場景價(jià)值發(fā)現(xiàn)的需要，建立、完善容量市場、輔助服務(wù)市場等機(jī)制。要以公共產(chǎn)品的理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)價(jià)格與市場機(jī)制，保障各類資源的有效規(guī)模，同時(shí)以私有產(chǎn)品的邏輯完善相應(yīng)的市場體系，促進(jìn)資源優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)各主體間的責(zé)權(quán)利對等，保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和支撐能源低碳轉(zhuǎn)型。
