中國儲能網(wǎng)訊：6月，青海省發(fā)改委印發(fā)《青海省2017年度風(fēng)電開發(fā)建設(shè)方案的通知》，規(guī)劃2017年青海建設(shè)330萬千瓦(3.3GW)風(fēng)電項目，并且要求各項目按照建設(shè)規(guī)模的10%配套建設(shè)儲電裝置。7月，住建部下發(fā)《風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電站設(shè)計規(guī)范（征求意見稿）》并公開征求意見，征集意見稿里面規(guī)定儲能在不同運行模式下的配比。上述兩個文件的發(fā)布對于推動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極意義，但業(yè)內(nèi)也存在一些爭議，焦點主要集中在是否有必要配置儲能、儲能系統(tǒng)應(yīng)當分散安裝于每個風(fēng)電場還是建設(shè)集中式調(diào)峰儲能電站等兩個方面。針對儲能在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用，筆者借助“CNESA業(yè)內(nèi)觀點”的平臺談?wù)剛€人看法，希望與大家共同探討交流。
IEA將風(fēng)電和光伏統(tǒng)稱為VariableRenewableEnergy，即VRE。作為風(fēng)電和光伏的統(tǒng)稱，VRE很好的概括并體現(xiàn)了風(fēng)電和光伏發(fā)電的特點。而解決VRE的消納問題，關(guān)鍵則在于電力系統(tǒng)柔性是否充足。柔性一詞在歐美國家較為常用，根據(jù)IEA的定義，柔性（Flexibility）是描述一個電力系統(tǒng)應(yīng)對可預(yù)期的或者不可預(yù)期的變化的能力，以此保證發(fā)電和用電的平衡。也就是說柔性是描述一個電力系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)“不平衡事件”的能力，體現(xiàn)為單位時間內(nèi)向上或向下輸出一定功率的能力。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)負荷波動或不確定性，以及發(fā)電機組突然停機脫網(wǎng)等特殊情況時，電力系統(tǒng)都需要通過柔性源加以應(yīng)對。隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模的增加，電力系統(tǒng)的柔性能力顯得愈發(fā)重要。為什么提供柔性能力的是柔性源而不是發(fā)電機組呢？因為柔性源不只是發(fā)電機組，還包括現(xiàn)貨市場（通過電價信號引導(dǎo)負荷）、需求響應(yīng)（demandresponse）、儲能和區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線（跨區(qū)或者跨國電力交易）等多種方式，如下圖所示。
來源:Harnessing Variable Renewables:a guide to the balancing challenge
北方冬季，火電機組由于需要承擔供暖的任務(wù)而不能停機。因此即使在火電最小出力方式下，依然會由于負荷不足而引發(fā)棄光或者大面積棄風(fēng)的問題，也就是通常所說的“調(diào)峰缺口大”或者“反調(diào)峰壓力大”，這種情況在東北地區(qū)尤為突出。在西北，問題稍有不同，由于本地風(fēng)電和光伏的裝機容量遠大于本地負荷，西北地區(qū)經(jīng)常會出現(xiàn)可再生能源過發(fā)（Over-Generation）的情況，VRE消納主要寄希望于送出通道的建立。
不論哪種情況，隨著VRE穿透率的提高，或者說若想進一步提高穿透率，單純增加調(diào)峰機組是不夠的。一方面，近幾年火電機組的發(fā)電小時數(shù)已經(jīng)逐年降低，而VRE限電的問題并沒有隨之緩解；另一方面，中國VRE穿透率的水平遠不及安裝量的發(fā)展速度。因此，我們必須考慮通過增加新的手段，進一步提高電力系統(tǒng)柔性。實際上，政府近年來已經(jīng)做了很多工作，所有嘗試過的手段都能在上圖中找到對應(yīng)項，例如推廣電采暖和電動汽車可以通過增加新負荷提高機組的反調(diào)峰能力，通過電力交易可以鼓勵用電、提高VRE的消納。然而事實卻是我們的努力似乎還不夠，這主要是因為不同的穿透率下需要的柔性源是不同的，即穿透率越高需要的柔性源的成本越高，如下圖所示。很顯然，儲能是靈活性最高的一種柔性源，因此也是實現(xiàn)高比例可再生能源的必備技術(shù)。
來源：NREL，The Roleof Energy Storage with Renewable Electricity Generation
說到這里就不得不說兩個關(guān)鍵問題了，第一是大規(guī)模可再生能源領(lǐng)域儲能系統(tǒng)的安裝位置和如何應(yīng)用的問題，即儲能系統(tǒng)應(yīng)當分散安裝在不同風(fēng)電場（或者光伏電站）還是建設(shè)大型獨立式調(diào)峰儲能電站，儲能系統(tǒng)的應(yīng)用方式是放在電場內(nèi)、在限電時段進行電池充電還是用于系統(tǒng)調(diào)峰、給系統(tǒng)提供柔性支持？
舉個例子，整個電力系統(tǒng)就是一個水池，水面的高度代表著電力系統(tǒng)的頻率，有N個進水管和N個出水管，進水管包括大量不可控的可再生能源發(fā)電站、可控的發(fā)電機組和儲能系統(tǒng)，出水管包括可控的負荷和不可控的負荷。對于所有可控的柔性源（包括儲能）來說，他們的任務(wù)是保證水面的高度控制在50Hz，而不是某個VRE進水管的流速，因此沒有必要去調(diào)控具體某一個進水管。從這個角度來說，即使儲能分散地安裝在風(fēng)電場或者光伏電站，統(tǒng)一接受調(diào)度指令仍然是最高效的運行方式。如若安裝在可再生能源發(fā)電站內(nèi)的儲能系統(tǒng)只是在限電時進行充電，這樣不僅低效，而且限電不是每天都發(fā)生的，還會降低儲能系統(tǒng)的年收益。所以，從這個角度來說，我個人是支持建設(shè)大型調(diào)峰儲能電站的，接受電力系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度或者參加輔助服務(wù)市場是行之有效的運行方式。
第二是儲能電站的定價機制。如果政府鼓勵各方建設(shè)儲能電站，那么就要解決定價的問題，大概有兩種情況，一是儲能電站作為一種電網(wǎng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)設(shè)施，類似于抽水蓄能電站；二是通過電價或者輔助服務(wù)市場的手段，讓儲能同其他技術(shù)同臺競技。前者需要通過固定的充放電電價讓儲能電站的投資回報得以保證，比如說可以參考抽水蓄能的兩部制電價，政府要明確投資的主體、要明確電價機制保證儲能電站的投資回報；后者首先要通過行政手段確立本地的可再生能源發(fā)展目標，通過市場競爭明確調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)等應(yīng)用的價值、價格，這一點已經(jīng)在東北電力輔助服務(wù)市場得到了驗證。相信當調(diào)峰的價格能讓儲能電站的收益大于成本時，儲能電站的需求必然隨之增加。總之，我們不能只要求建設(shè)儲能，更要引導(dǎo)好如何應(yīng)用儲能，考慮好如何讓儲能得到合理的收益。
結(jié)語
筆者從事儲能行業(yè)多年，一直在思考幾個問題，在這里跟大家分享一下：
第一，儲能到底有多貴？提高清潔能源在能源消耗總量中的占比是發(fā)展新能源的根本目標，若要提高這一比例，不僅應(yīng)當著力提高新能源的裝機容量，更應(yīng)該重視新能源穿透率的提高?？鐓^(qū)電力交易、通過電價信號引導(dǎo)負荷促進可再生能源消納等都是解決可再生能源限電問題的經(jīng)濟有效的手段。但是在此基礎(chǔ)上，若要進一步提高VRE穿透率，勢必需要更多的柔性源，儲能正是其中一種行之有效的柔性源。提及儲能，通常首先會被冠以“很貴”的帽子。然而貴賤是相對的，一個地區(qū)的穿透率在何種水平下需要配置儲能是各種柔性源競爭之后的結(jié)果。目前儲能在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用普遍存在一個矛盾狀況，即一方面棄風(fēng)棄光大量存在，另一方面現(xiàn)有的儲能和可再生能源結(jié)合項目又都“算不過經(jīng)濟賬”，浪費了各方大量的人力財力。對此，筆者認為，為推動儲能等柔性源的應(yīng)用需要政府給予合理的政策引導(dǎo)，制定可再生能源穿透率的發(fā)展計劃、推動配額制的出臺等都是可以嘗試的手段。在政策制度和市場環(huán)境基礎(chǔ)上，應(yīng)用何種技術(shù)就可以由具體應(yīng)用場景的需求和該技術(shù)的經(jīng)濟性直接決定。
第二，確立儲能應(yīng)用模式是討論儲能商業(yè)模式和投資回報的前提，那么儲能如何使用才能最有效地消納可再生能源？對此，筆者認為，更多的可再生能源上網(wǎng)意味著會減少或替代傳統(tǒng)燃煤機組，那么在目前的成本和穿透率下，儲能和可再生能源發(fā)電若要聯(lián)合應(yīng)用，首先選擇替代的傳統(tǒng)燃煤機組就應(yīng)該是尖峰機組。傳統(tǒng)燃煤機組不管做熱備用或者尖峰機組都要工作在部分負荷輸出的狀態(tài)下，最小運行方式一般在額定出力的50%-60%之間，也就是要占40%-50%的負荷。而儲能做熱備用或者備用尖峰機組時，不僅可以在線不放電，而且在系統(tǒng)需要向下的出力時還可以充電。對比燃煤機組和儲能系統(tǒng)用作尖峰機組，尖峰機組平時出力在50%-100%之間，負荷尖峰時滿負荷出力；而儲能系統(tǒng)平時不出力，只有在負荷尖峰時滿負荷放電。對于相同容量的儲能和燃煤機組來說，前者的出力范圍是后者的將近4倍。因此，若要提高儲能的經(jīng)濟性，如何應(yīng)用儲能以發(fā)揮其對電力系統(tǒng)的最大價值就顯得尤為重要。在現(xiàn)實工作中，對于可再生能源領(lǐng)域的儲能應(yīng)用，我們研究的關(guān)注點過多的放在了存儲棄風(fēng)棄光方面，相對上述應(yīng)用，該應(yīng)用的價值很明顯會低很多。借上述對比分析，筆者主要表達兩個觀點，一是相關(guān)機構(gòu)在規(guī)劃儲能項目之前首先需要明確儲能的應(yīng)用價值，否則只能在錯誤的道路上越走越遠；二是雖然近幾年電池的價格已經(jīng)大幅下降，但是從“很貴”到單靠削峰填谷就能賺錢不會是一蹴而就的，儲能行業(yè)將會是一個逐步發(fā)展的過程，隨著成本的降低會有越來越多的應(yīng)用走向商業(yè)化，相關(guān)商業(yè)化應(yīng)用場景和模式還是需要我們認真挖掘。
第三，這些年儲能在電力系統(tǒng)內(nèi)一直是價格接受者，如何量化儲能價值的問題一直沒有得以解決。從過去的經(jīng)驗來看，固有機制和結(jié)算方式不利于讓儲能融入到電力系統(tǒng)內(nèi)。以大型調(diào)峰儲能電站為例，它不僅可以實現(xiàn)削峰填谷、促進新能源消納，而且對于整個電力系統(tǒng)，也會在線路投資、提高其他火電機組效率等方面創(chuàng)造價值。而峰谷電價并不能全面衡量和反映其真實價值。相對于歐美國家，我國在這方面的工作相對滯后，希望未來全行業(yè)加強合作，只有能夠清晰地認識到儲能的價值，才可能制定出合理的定價機制。
本文作者楊洋，長期從事儲能產(chǎn)業(yè)，具有多年儲能項目和應(yīng)用研究從業(yè)經(jīng)驗。
