中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年來，分布式電源大量接入配電網(wǎng)，其接入點(diǎn)的隨機(jī)性和出力的不確定性給配電網(wǎng)的規(guī)劃運(yùn)營(yíng)帶來了新的問題。與此同時(shí)，隨著負(fù)荷快速增長(zhǎng)，峰谷差不斷增大，城鄉(xiāng)配電網(wǎng)“標(biāo)準(zhǔn)低、聯(lián)系弱、低電壓”等問題日益突出，負(fù)荷需求響應(yīng)作為一種有效調(diào)節(jié)手段，在一定程度上可以緩解上述問題，但是要從根本上解決，需要引入儲(chǔ)能技術(shù)。
隨著儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步和成本降低以及需求側(cè)的演化發(fā)展，分布式儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用是未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是突破傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)營(yíng)方式的重要途徑。分布式儲(chǔ)能安裝地點(diǎn)靈活，與集中式儲(chǔ)能比較，減少了集中儲(chǔ)能電站的線路損耗和投資壓力，但相對(duì)于大電網(wǎng)的傳統(tǒng)運(yùn)行模式，目前的分布式儲(chǔ)能接入及出力具有分散布局、可控性差等特點(diǎn)。從電網(wǎng)調(diào)度角度而言，目前缺乏有效的調(diào)度手段，如任其自發(fā)運(yùn)行，相當(dāng)于接入一大批隨機(jī)性的擾動(dòng)電源，它們的無序運(yùn)行無助于電網(wǎng)頻率、電壓和電能質(zhì)量的改善，也造成了儲(chǔ)能資源的較大浪費(fèi)。在配電網(wǎng)中合理地規(guī)劃分布式儲(chǔ)能，并調(diào)控其與分布式電源和負(fù)荷協(xié)同運(yùn)行，不但可以通過削峰填谷起到降低配電網(wǎng)容量的作用，還可以彌補(bǔ)分布式出力隨機(jī)性對(duì)電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的負(fù)面影響。進(jìn)一步，通過多點(diǎn)分布式儲(chǔ)能形成規(guī)?；瘏R聚效應(yīng)，積極有效地面向電網(wǎng)應(yīng)用，參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)壓等輔助服務(wù)，將有效提高電網(wǎng)安全水平和運(yùn)行效率。
儲(chǔ)能規(guī)劃技術(shù)
目前，分布式儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景主要包含用戶側(cè)、分布式電源側(cè)和配網(wǎng)側(cè) 3 個(gè)方面，其投資主體包括用戶、分布式電源投資商和電網(wǎng)公司，多以分布式電源、用戶側(cè)或微電網(wǎng)為背景引入，電動(dòng)汽車也是其中的一種重要組成。在配網(wǎng)中，關(guān)于分布式儲(chǔ)能規(guī)劃技術(shù)的研究主要涉及容量?jī)?yōu)化配置及選點(diǎn)布局 2 個(gè)方面，并且當(dāng)需要同時(shí)開展容量和選點(diǎn)研究時(shí)，鑒于二者間存在的強(qiáng)耦合關(guān)系，在目前國(guó)內(nèi)外開展的研究中，往往將之作為一體化問題處理，多通過將分布式儲(chǔ)能規(guī)劃描述為一個(gè)優(yōu)化問題，優(yōu)化目標(biāo)和約束條件隨應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用目標(biāo)而變。優(yōu)化目標(biāo)主要包括技術(shù)性目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)兩類，約束條件一般包含儲(chǔ)能設(shè)備布局總點(diǎn)數(shù)、儲(chǔ)能本身和系統(tǒng)運(yùn)行方面的約束條件。
在配網(wǎng)側(cè)規(guī)劃儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，儲(chǔ)容配置和選點(diǎn)布局的一般步驟如下：
1）確定研究對(duì)象，電網(wǎng)和儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景(約束條件、負(fù)荷曲線、時(shí)間跨度等)。
2）確定電網(wǎng)內(nèi)可用于安裝儲(chǔ)能設(shè)備的節(jié)點(diǎn)數(shù)。
3）確定分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的總?cè)萘俊?
4）確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略。
5）確定分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量劃分方式。
6）在選定的應(yīng)用場(chǎng)景中，模擬分布式儲(chǔ)能的分配效果。
7）重復(fù)步驟 5）和 6），迭代次數(shù)取決于布局點(diǎn)數(shù)和計(jì)算精度要求。算法流程圖見圖 1。
圖 1 采用遺傳算法的求解流程圖
綜合目前國(guó)內(nèi)外開展的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化規(guī)劃方面的研究，大多建立以技術(shù)性或經(jīng)濟(jì)性或技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性綜合目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)，在儲(chǔ)能本身和系統(tǒng)運(yùn)行的約束條件下開展尋優(yōu)求解，目標(biāo)函數(shù)一般可綜合為單目標(biāo)優(yōu)化，約束條件包含等式約束和不等式約束，針對(duì)該優(yōu)化求解問題也開展了較多研究，多采用智能求解算法進(jìn)行求解，比如遺傳算法。
此外，在用戶側(cè)規(guī)劃儲(chǔ)能設(shè)備，不存在布點(diǎn)問題；并且因?yàn)槲覈?guó)目前實(shí)行分時(shí)電價(jià)和針對(duì)工商業(yè)用戶的兩部制電價(jià)政策，所以用戶側(cè)分布式儲(chǔ)能的引入多從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，以減少電費(fèi)或最大化收益為目標(biāo)開展儲(chǔ)能配置研究。江蘇 2017年用戶側(cè)分布式儲(chǔ)能規(guī)劃建設(shè)情況如表 1 所示。從表 1可以看出，當(dāng)前用戶儲(chǔ)能的建設(shè)目標(biāo)還是以需求響應(yīng)(價(jià)差套利)和提高供電可靠性為主，對(duì)電網(wǎng)的支撐作用主要是削峰填谷。
表 1 江蘇省 2017 年用戶側(cè)儲(chǔ)能規(guī)劃建設(shè)情況(容量 1 MW 以上)
總體而言，國(guó)內(nèi)外在分布式儲(chǔ)能規(guī)劃方面已有較多研究，但目前的研究均是在確定的應(yīng)用場(chǎng)景下開展常規(guī)性的規(guī)劃研究，為提高分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的利用效率和充分調(diào)動(dòng)電網(wǎng)資源，有必要面向電網(wǎng)應(yīng)用，開展基于配網(wǎng)內(nèi)現(xiàn)有儲(chǔ)能資源的補(bǔ)充性規(guī)劃技術(shù)研究，即針對(duì)電網(wǎng)需求，首先評(píng)估電網(wǎng)內(nèi)已有的可匯聚儲(chǔ)能資源，在此基礎(chǔ)上，開展差額配置和布點(diǎn)研究。
儲(chǔ)能參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行
儲(chǔ)能系統(tǒng)憑借其快速功率調(diào)節(jié)以及兼具供蓄能力的特征，在平滑間歇式能源功率波動(dòng)、削峰填谷、改善電壓質(zhì)量以及提供備用電源等方面都發(fā)揮了較大作用，是配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)廣泛接入的分布式能源靈活調(diào)節(jié)以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化運(yùn)行的關(guān)鍵所在。當(dāng)大量可再生能源接入配電網(wǎng)時(shí)，其出力的波動(dòng)性會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量帶來不利影響，甚至?xí)闺妷涸较?，使用?chǔ)能裝置可以對(duì)接入節(jié)點(diǎn)的可再生能源及負(fù)荷進(jìn)行削峰填谷，從而抑制了功率波動(dòng)，減小了電壓越限風(fēng)險(xiǎn)，提升了配電網(wǎng)對(duì)新能源的接納能力；同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入也可以改善配電網(wǎng)潮流、降低網(wǎng)損，優(yōu)化配電網(wǎng)的運(yùn)行。此外，將多個(gè)子儲(chǔ)能系統(tǒng)并聯(lián)在微網(wǎng)中可提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量，利用儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速功率調(diào)節(jié)能力，可為整個(gè)孤網(wǎng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓頻率支撐，維持微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。
儲(chǔ)能參與系統(tǒng)輔助服務(wù)
儲(chǔ)能系統(tǒng)可通過參與系統(tǒng)輔助服務(wù)，對(duì)電網(wǎng)起到支撐作用，應(yīng)用模式主要包括調(diào)頻和調(diào)峰。不同于傳統(tǒng)火電機(jī)組，可再生能源發(fā)電系統(tǒng)屬于低慣量系統(tǒng)，雖然可以通過虛擬同步或虛擬慣量控制策略獲取一定的阻尼特性，但是作用有限。大量光伏電站或風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)會(huì)降低電力系統(tǒng)的慣量，弱化電網(wǎng)對(duì)頻率的調(diào)節(jié)能力，影響其安全穩(wěn)定運(yùn)行。利用儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以進(jìn)行削峰填谷的工作，減小有功功率的波動(dòng)；也可以提升可再生電源對(duì)頻率調(diào)節(jié)的響應(yīng)能力，改善低慣量系統(tǒng)的一次調(diào)頻特性。當(dāng)光伏電站或風(fēng)電場(chǎng)不足以響應(yīng)系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過放出或吸收功率，完成新能源電站對(duì)電網(wǎng)頻率變化的響應(yīng)。
總體而言，已有研究大多針對(duì)集中式大容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)，而對(duì)于分布式儲(chǔ)能參與電網(wǎng)輔助服務(wù)的協(xié)同控制技術(shù)研究還較少。如何構(gòu)建規(guī)?；植际絻?chǔ)能匯聚效應(yīng)的動(dòng)態(tài)仿真模型，協(xié)調(diào)控制多點(diǎn)布局的分布式儲(chǔ)能以及柔性負(fù)荷，亟需開展相關(guān)內(nèi)容的深入研究與應(yīng)用。有研究定義了負(fù)荷聚合商概念，因此進(jìn)一步可以擴(kuò)展到儲(chǔ)能參與需求響應(yīng)和提供輔助服務(wù)中，將會(huì)出現(xiàn)“資源聚合商”，未來資源聚合商將匯聚若干分布式用戶儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)交易，基本框架如圖 2 所示。
圖 2 分布式儲(chǔ)能匯聚(資源聚合商)參與電網(wǎng)調(diào)度交易示意圖
關(guān)鍵裝備：高效率、即插即用儲(chǔ)能變流器
在一些特殊的場(chǎng)合下，分布式儲(chǔ)能設(shè)備需要有并網(wǎng)和離網(wǎng)運(yùn)行 2 種工作模式，這 2 種工作模式之間的切換需要盡可能平滑，減小對(duì)用戶或電網(wǎng)的沖擊和影響，使分布式儲(chǔ)能設(shè)備能夠柔性接入和退出的控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能設(shè)備即插即用的基礎(chǔ)。通過并網(wǎng)切換孤島過程補(bǔ)償算法與孤島切換并網(wǎng)過程預(yù)同步方法可以實(shí)現(xiàn) 2 種工況的無縫切換。
對(duì)于提高分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率而言，基于新型中點(diǎn)鉗位(A-NPC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三電平變流器可以提高輸出電壓波形質(zhì)量，有利于降低絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)耐壓，以減小開關(guān)器件成本、IGBT損耗和電感損耗，來提高系統(tǒng)整體效率，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
目前對(duì)于單臺(tái)儲(chǔ)能變流設(shè)備無縫切換控制策略研究較多，但是如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備即插即用的電氣/通訊接口技術(shù)以及設(shè)備并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的柔性接入/退出，減小對(duì)系統(tǒng)沖擊方面和不同應(yīng)用模式下平滑切換控制技術(shù)方面研究較少，亟需開展相關(guān)內(nèi)容的深入研究。
關(guān)鍵裝備：儲(chǔ)能系統(tǒng)就地監(jiān)控設(shè)備
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)一般由儲(chǔ)能電池、電池管理系統(tǒng)、雙向變流器和監(jiān)控系統(tǒng)等幾個(gè)主要部分組成，并通過升壓變壓器接入 10 kV 及以上電壓等級(jí)。儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)、雙向變流器、上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)通過高速的通信協(xié)議以及通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交互與傳輸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、運(yùn)行控制以及能量管理。針對(duì)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的不同應(yīng)用場(chǎng)景以及需求，儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)基于儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池、雙向變流器等配套設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制各儲(chǔ)能變流器的充放電功率并優(yōu)化管理儲(chǔ)能電池系統(tǒng)充放電能量，不僅實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在各種場(chǎng)景下的應(yīng)用目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度管理，有效減緩電池劣化，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)高效、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要遵循IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)，能夠完成實(shí)時(shí)監(jiān)控和高效控制的功能，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，主要環(huán)節(jié)包括信息采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、人機(jī)交互等。儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖3。
圖 3 儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
由于國(guó)情不同、電網(wǎng)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)方式不同以及高昂的價(jià)格，國(guó)外的監(jiān)控系統(tǒng)很難在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用?？紤]到今后儲(chǔ)能監(jiān)控技術(shù)與需求的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的優(yōu)化控制調(diào)度，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)適用于多點(diǎn)布局中小規(guī)模分布式工程的低成本儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)勢(shì)在必行。
關(guān)鍵裝備：多源儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制設(shè)備
多源協(xié)調(diào)控制根據(jù)分布式電源、負(fù)載類型以及配電網(wǎng)不同的工作模式，通過主從控制、對(duì)等控制以及其他相關(guān)控制策略，抑制因各節(jié)點(diǎn)電壓差產(chǎn)生的環(huán)流和控制直流母線電壓的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)中的各供電電源的協(xié)調(diào)控制。常用的控制技術(shù)包括多代理系統(tǒng)的直流電壓穩(wěn)定控制策略、電壓分層協(xié)調(diào)控制策略、基于動(dòng)態(tài)虛擬慣量的分布式電源控制等。對(duì)于離網(wǎng)運(yùn)行的工況而言，多臺(tái)儲(chǔ)能逆變器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，需要為整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓頻率支撐，但逆變器等效輸出阻抗和線路阻抗的差異會(huì)造成功率分配不均以及環(huán)流過大等問題，從而導(dǎo)致整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。P-U、Q-f下垂控制策略可以解決功率在多臺(tái)儲(chǔ)能逆變器之間的分配問題。針對(duì)逆變器間的環(huán)流，可以增加虛擬阻抗技術(shù)，使變流器等效輸出阻抗呈現(xiàn)阻性，從而抑制環(huán)流；對(duì)于不同電池系統(tǒng)，其荷電狀態(tài)不同，可以施加功率控制外環(huán)，根據(jù)電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)合理分配功率，從而實(shí)現(xiàn)多臺(tái)逆變器離網(wǎng)狀態(tài)下的協(xié)調(diào)控制。下垂控制適用于本地多逆變器離網(wǎng)的并聯(lián)控制，對(duì)于配電網(wǎng)中分布式儲(chǔ)能而言，往往是并網(wǎng)運(yùn)行，且分布在不同節(jié)點(diǎn)上。對(duì)于廣域布局分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制設(shè)備的研制，需要遵循IEC 61850 通信標(biāo)準(zhǔn)建立儲(chǔ)能系統(tǒng)的擴(kuò)展信息模型，實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的通信與數(shù)據(jù)共享，并以最優(yōu)電能質(zhì)量指標(biāo)或最大經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)編寫控制軟件，實(shí)現(xiàn)廣域布局分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。除了分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)之外，有學(xué)者在分析電動(dòng)汽車動(dòng)力電池特性的基礎(chǔ)上提出了電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能的概念。在滿足電池約束、電網(wǎng)約束和車主約束的基礎(chǔ)上提出了電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能的控制策略。
目前，國(guó)際上的分布式儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制設(shè)備研發(fā)也處在剛剛起步的過程，如德國(guó)能源供應(yīng)公司SENEC.IES，目前有 2000 個(gè)用戶參與到他們的Economic Grid計(jì)劃中，家庭用戶安裝“雙向能源管理系統(tǒng)”(簡(jiǎn)稱 BEMI)，每 15 min 儲(chǔ)存用戶用電數(shù)據(jù)，記錄用戶用電習(xí)慣，當(dāng)電價(jià)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，BEMI 通過控制分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)來調(diào)控用電時(shí)間和用電量。目前國(guó)內(nèi)尚沒有分布式儲(chǔ)能相關(guān)產(chǎn)品，主要是借用微網(wǎng)控制器實(shí)現(xiàn)類似功能，然而微網(wǎng)控制器多用于本地控制，很少涉及到廣域多點(diǎn)調(diào)度相關(guān)功能，同時(shí)微網(wǎng)控制器缺乏對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在線檢測(cè)、充放電優(yōu)化控制和保護(hù)的相關(guān)功能，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)于分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的全面控制和優(yōu)化。伴隨配網(wǎng)側(cè)分布式儲(chǔ)能的快速發(fā)展，面向電網(wǎng)的儲(chǔ)能資源匯聚應(yīng)用將包含電池儲(chǔ)能設(shè)備、通過 V2G并網(wǎng)的電動(dòng)汽車、儲(chǔ)熱鍋爐、冰蓄冷中央空調(diào)等分布式儲(chǔ)能設(shè)備，通過多設(shè)備間的協(xié)調(diào)控制，參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻等應(yīng)用，如圖4所示。在這個(gè)過程中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制設(shè)備在上層調(diào)度和各分散的分布式儲(chǔ)能資源間起到調(diào)度指令分解、儲(chǔ)能設(shè)備協(xié)調(diào)控制、儲(chǔ)能監(jiān)控與保護(hù)、多應(yīng)用功能切換等功能。
圖 4 面向電網(wǎng)應(yīng)用的分布式儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制框圖
商業(yè)模式
作為分布式可再生能源發(fā)電和智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，分布式儲(chǔ)能在分布式發(fā)電和微電網(wǎng)系統(tǒng)中除了參與系統(tǒng)運(yùn)行控制，還可以產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，如在分時(shí)電價(jià)機(jī)制下，可以通過低儲(chǔ)高發(fā)實(shí)現(xiàn)套利，在工商業(yè)用戶兩部制電價(jià)下，通過降低基本電價(jià)為用戶節(jié)省電費(fèi)，或通過提供用戶需求響應(yīng)能力，幫助用戶降低高峰負(fù)荷的用電量，賺取需求響應(yīng)服務(wù)費(fèi)等。2016 年國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償(市場(chǎng))機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》特別強(qiáng)調(diào)了鼓勵(lì)電儲(chǔ)能參與電網(wǎng)的調(diào)峰，并針對(duì)用戶側(cè)電儲(chǔ)能調(diào)峰進(jìn)行了說明，用戶側(cè)建設(shè)的電儲(chǔ)能設(shè)施，充電電量既可執(zhí)行目錄電價(jià)，也可參與電力直接交易自行購(gòu)買低谷充電電量，放電電量既可自用，也可視為分布式電源就近向電力用戶出售電量；用戶側(cè)建設(shè)的一定規(guī)模的電儲(chǔ)能設(shè)施，可作為獨(dú)立市場(chǎng)主體或與發(fā)電企業(yè)聯(lián)合參與調(diào)頻、深度調(diào)峰和啟停調(diào)峰等輔助服務(wù)。該通知明確了電儲(chǔ)能參與系統(tǒng)輔助服務(wù)的身份，在目前的電力市場(chǎng)環(huán)境下通過低儲(chǔ)高發(fā)獲取收益是可行的途徑。從目前的市場(chǎng)環(huán)境來看，儲(chǔ)能設(shè)備獲利是具有政策支持的，目前的研究也多基于此展開。
目前，與分布式光伏組合形成的分布式光儲(chǔ)系統(tǒng)在國(guó)外已有較多的商業(yè)應(yīng)用，在不同的國(guó)家，分布式光儲(chǔ)發(fā)電的應(yīng)用重點(diǎn)各不相同，美國(guó)加州在工商業(yè)領(lǐng)域的分布式項(xiàng)目居多，澳大利亞和德國(guó)市場(chǎng)的重點(diǎn)在戶用儲(chǔ)能領(lǐng)域。以德國(guó) SENEC.IES 公司為例，該公司將用戶側(cè)儲(chǔ)能聚集起來開展“免費(fèi)午餐”模式，享有對(duì)電池的主要控制權(quán)，當(dāng)電網(wǎng)“零電價(jià)”時(shí)控制電池從電網(wǎng)充電。用戶主要通過最大化地自我消納屋頂光伏所發(fā)的電力、使用 SENEC.IES 提供給用戶的“免費(fèi)儲(chǔ)存的電力”，實(shí)現(xiàn)更低的電費(fèi)賬單，進(jìn)而獲益。SENEC.IES 的商業(yè)模式見圖5。
圖 5 SENEC.IES 的商業(yè)模式
Fenecon/Ampard 開展的虛擬電廠模式，將Ampard 的能源管理模塊與 Pro Hybrid 儲(chǔ)能系統(tǒng)集成起來，使其可以在用戶側(cè)被用作虛擬電廠。用戶為了增加自發(fā)自用而購(gòu)買儲(chǔ)能系統(tǒng)，Ampard 利用他們的能源管理系統(tǒng)(Ampard Energy Manager)將這些系統(tǒng)管理起來，為這些儲(chǔ)能系統(tǒng)增加虛擬電廠的功能提供一次調(diào)頻控制和備用等服務(wù)。Fenecon/Ampard 的商業(yè)模式見圖6。
圖 6 Fenecon/Ampard 的商業(yè)模式
從目前分布式儲(chǔ)能應(yīng)用現(xiàn)狀來看，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)具有通過匯聚將“點(diǎn)”資源凝聚起來，通過前面定義的資源聚合商概念，實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能資源的匯聚商業(yè)運(yùn)營(yíng)的可能，國(guó)外在該方面的應(yīng)用已經(jīng)初具雛形。國(guó)內(nèi)對(duì)于分布式儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商業(yè)模式研究還處于起步階段，相關(guān)的探討和分析仍比較局限。隨著政策引導(dǎo)和市場(chǎng)需求的增強(qiáng)，預(yù)期將發(fā)展形成一大批從事各類型儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)、制造、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的相關(guān)企業(yè)，分布式儲(chǔ)能將在電網(wǎng)中得到更廣泛的應(yīng)用，關(guān)于商業(yè)模式的研究有待進(jìn)一步深入。
經(jīng)濟(jì)性評(píng)估
在自由競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)中，相關(guān)的評(píng)估研究大多針對(duì)運(yùn)營(yíng)商的收益，如低儲(chǔ)高發(fā)套利、調(diào)頻收益、備用收益等，根據(jù)電價(jià)預(yù)測(cè)，計(jì)及運(yùn)維成本，建立優(yōu)化調(diào)度模型，在日前市場(chǎng)中合理安排儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)頻容量、備用容量和充/放電策略，使運(yùn)營(yíng)商獲取最大的效益，從而對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用的效益進(jìn)行評(píng)估。
對(duì)分布式儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，需要量化儲(chǔ)能的投資運(yùn)行費(fèi)用、政策的補(bǔ)貼、工作模式如削峰填谷和配合新能源接入等帶來的收益以及節(jié)能減排等其它收益。由于新能源出力的不確定性，可以使用典型日提取、信息決策理論等方法對(duì)儲(chǔ)能帶來的收益進(jìn)行量化評(píng)估，建立相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，評(píng)估儲(chǔ)能投資的可行性。分布式儲(chǔ)能參與系統(tǒng)調(diào)峰目前在美國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，針對(duì)這一應(yīng)用模式就目前中美兩國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行比較，如表 2 所示。
通過表 2 的對(duì)比情況可看出，目前在我國(guó)通過儲(chǔ)能參與電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)并不具備經(jīng)濟(jì)性，作為優(yōu)質(zhì)的輔助服務(wù)資源，應(yīng)盡快出臺(tái)量化儲(chǔ)能價(jià)值的政策法規(guī)，通過政策導(dǎo)向激勵(lì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，以產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展帶動(dòng)成本下降，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。
商業(yè)模式
近年來，國(guó)內(nèi)外在分布式儲(chǔ)能的優(yōu)化配置、參與輔助服務(wù)、關(guān)鍵設(shè)備研制以及商業(yè)模式等方面已有一定研究。在此基礎(chǔ)上，未來在以下方面進(jìn)行深入探討。
1）補(bǔ)充性規(guī)劃技術(shù)。面向參與電網(wǎng)輔助服務(wù)或優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行等應(yīng)用，基于對(duì)局域電網(wǎng)內(nèi)現(xiàn)有分布式儲(chǔ)能資源的評(píng)估，開展補(bǔ)充性規(guī)劃技術(shù)研究，通過在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)配置少量?jī)?chǔ)能，起到以小博大的作用，充分整合已有的儲(chǔ)能資源。
2）針對(duì)大電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻和緊急事故響應(yīng)需求、配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)、清潔源滿額消納和源網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等需求，開展分布式儲(chǔ)能、柔性負(fù)荷等響應(yīng)資源的協(xié)同調(diào)控策略研究。
3）在分布式儲(chǔ)能關(guān)鍵設(shè)備方面，有必要根據(jù)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及所設(shè)定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)對(duì)不同功率等級(jí)的分布式儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同應(yīng)用模式下平滑切換。此外，針對(duì)廣域多點(diǎn)調(diào)度需求的分布式儲(chǔ)能監(jiān)控設(shè)備、規(guī)?；植际絻?chǔ)能協(xié)調(diào)調(diào)控設(shè)備的研制工作亟待開展。
4）在促進(jìn)分布式儲(chǔ)能的商業(yè)運(yùn)營(yíng)發(fā)展方面，應(yīng)認(rèn)可儲(chǔ)能作用，給予儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的同等身份。鑒于目前我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展主要是依托于可再生能源，通過出臺(tái)補(bǔ)貼政策推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可行性不大，建議放開輔助服務(wù)市場(chǎng)，使儲(chǔ)能設(shè)備獲得與其他資源同等的身份，通過分布式儲(chǔ)能匯聚參與電網(wǎng)輔助服務(wù)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)。
5）在時(shí)間粒度和位置粒度上細(xì)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的計(jì)量計(jì)費(fèi)辦法，量化儲(chǔ)能的時(shí)間價(jià)值和位置價(jià)值，并研發(fā)支撐細(xì)化辦法的計(jì)量設(shè)備。
