中國儲能網訊：在眾多儲能技術中，電化學儲能是抽水蓄能以外，發(fā)展最快、相對成熟的儲能技術，隨著成本持續(xù)下降，業(yè)內普遍認為，在某些領域電化學儲能已初具商業(yè)化應用條件。2018年中國儲能應用市場最大的亮點是電網側儲能市場的崛起，項目激增帶動儲能在輸配電領域的規(guī)?；瘧谩８鶕壳肮_的規(guī)劃，可以預期，電網側儲能還將迎來快速發(fā)展。為此，我們專訪了國網能源研究院新能源與統(tǒng)計研究所高級工程師時智勇，對電網側儲能發(fā)展進行解析和探討。
記者:請您介紹一下儲能市場應用的現狀。
時智勇：從整個電力系統(tǒng)的角度看，儲能的應用場景可分為電源側儲能、電網側儲能、用戶側儲能三類。
儲能在電源側的應用類型包括平滑出力波動、跟蹤調度計劃指令、提升新能源消納水平以及聯合調頻輔助服務等。其中，在火電廠內部安裝儲能設施與火電機組聯合參與調頻輔助服務是我國當前政策環(huán)境下獨特的應用形式。儲能與火電機組捆綁參與調頻服務，可實現快速響應調度指令，對于提高電網調節(jié)速率、響應時間等有一定促進作用。大規(guī)模波動性可再生能源發(fā)電的接入，增加了電網運行優(yōu)化和調度控制難度，新能源場站配置一定比例的儲能設施，可平滑新能源出力波動，顯著提升跟蹤計劃曲線能力，有效解決因隨機性和不可預測性導致的棄風、棄光問題。
電網側儲能可以歸納為如下幾個特征：一是直接面向公共電網的獨立儲能電站，可集中布置也可分散布置，可接入輸電網也可接入配電網；二是必須接受調度機構的統(tǒng)一調度，可以通過市場參與電力、電量或者輔助服務交易，但應服從統(tǒng)一調度并履行電網安全運行基本義務；三是儲能設施的功率、容量有一定的準入門限，其設計和布置應服從電網統(tǒng)一規(guī)劃。電網側儲能可有效提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平，在調峰調頻、系統(tǒng)備用、改善電能質量以及緩解高峰負荷供電壓力、延緩輸配電設施升級擴容等多個方面具有重要作用。
用戶側儲能即在用戶側安裝的儲能設施，是目前儲能商業(yè)化應用最為成熟的領域。一方面，用戶為了減少用能成本，利用峰谷電價差進行套利以及需量電費管理，主要集中在江蘇、北京、廣東、浙江等峰谷電價差較大地區(qū)；另一方面，用戶為了提高供電可靠性和電能質量自行安裝的儲能設施。用戶側儲能是商業(yè)模式創(chuàng)新最為活躍的領域，在提高分布式電源自發(fā)自用率、需求側響應、微電網、綜合能源服務等方面，儲能的應用價值有望得到充分挖掘。
記者：過去一年電網側儲能發(fā)展進展如何？
時智勇：電網側儲能在2018年實現了階躍式發(fā)展，其中江蘇和甘肅市場值得關注。6月，江蘇鎮(zhèn)江電網側儲能電站并網運行，是我國目前容量最大的電網側儲能項目，分丹陽、揚中、鎮(zhèn)江新區(qū)等8個儲能電站，分散布置，統(tǒng)一調度，總規(guī)模為101 兆瓦/202兆瓦時。項目投運有效緩解了夏季鎮(zhèn)江東部電網負荷高峰供電壓力。江蘇第二批電網側儲能電站將在蘇州、南京、鹽城等地建設，總規(guī)模約202兆瓦/352兆瓦時，目前四大儲能電站項目已進入招標階段。此外，河南、青海、湖南、廣東等地區(qū)也陸續(xù)投運項目?？v觀現已投運的電網側儲能項目，多由電網系統(tǒng)內企業(yè)投資建設，電網公司通過簽訂租賃協議的方式運營儲能電站?？梢哉f2018年電網側儲能的快速發(fā)展是電網企業(yè)對儲能技術應用的大膽嘗試，從另一個角度也可以看出儲能的核心價值在電網運行的某些領域逐漸得到凸顯。
另一個值得關注的省份是甘肅。2018年底，甘肅省首個網域大規(guī)模720兆瓦時電池儲能電站試驗示范項目獲批。該項目跨越源、網、荷三個領域，按照“分期建設、分布接入、統(tǒng)一調度”的原則實施，在酒泉、嘉峪關、武威、張掖等地建設，計劃2019年建成，后續(xù)將根據電網調峰需要及市場情況繼續(xù)擴建。示范項目建成后，將成為國內最大、商業(yè)化運營的儲能虛擬電廠。該項目之所以備受關注，除了容量規(guī)模最大以外還具有如下特點：投資主體為非電網企業(yè),交易對象包括新能源場站、電網企業(yè)、電力用戶，參與市場橫跨現貨電量市場、輔助服務、新能源發(fā)電雙邊協議，是真正意義上的商業(yè)化儲能電站。該項目能否盈利將成為電網側儲能商業(yè)模式創(chuàng)新的風向標，也會在一定程度上倒逼儲能參與電力市場的相關市場機制的完善。
電網側儲能產業(yè)支持政策和標準也加快出臺。我國一直以來高度重視儲能發(fā)展，從戰(zhàn)略規(guī)劃、技術創(chuàng)新、示范應用、產業(yè)發(fā)展等方面部署推動儲能發(fā)展。隨著電力體制改革的推進以及地方推動儲能產業(yè)發(fā)展的意愿增強，各地出臺了多項政策推動儲能發(fā)展，主要包括以下方面：一是多個地區(qū)和省市出臺了輔助服務市場運營規(guī)則，儲能獲得市場主體地位被允許進入調峰、調頻市場。二是將儲能作為需求側響應資源，納入需求側響應管理，更靈活地發(fā)揮儲能在負荷側調峰作用。三是監(jiān)管部門和電網企業(yè)相繼出臺儲能的規(guī)范意見。部分區(qū)域的能源監(jiān)管機構通過修改“兩個細則”，新增電化學儲能電站并網運行管理相關規(guī)定。前不久南方電網公司發(fā)布《關于促進電化學儲能發(fā)展的指導意見》征求意見稿，國家電網公司也出臺了《國家電網公司關于促進電化學儲能健康發(fā)展的指導意見（試行）》，電網企業(yè)對儲能技術應用的關注和推動將大大促進電網側儲能的發(fā)展。
在標準制定方面，我國已經成立全國電力儲能標準化技術委員會，全面推進國家和行業(yè)標準的制定。目前我國已發(fā)布儲能國家標準、行業(yè)標準二十余項。在儲能設備方面，已發(fā)布《電力儲能用鉛炭電池》、《電力儲能用鋰離子電池》、《電化學儲能系統(tǒng)儲能變流器技術規(guī)范》等多項國家標準；在儲能電站并網方面，已發(fā)布《電化學儲能系統(tǒng)接入電網技術規(guī)定》、《電化學儲能系統(tǒng)接入電網測試規(guī)范》兩項國家標準；在儲能電站設計與運行方面，已發(fā)布《電化學儲能電站設計規(guī)范》和《電化學儲能電站運行指標及評價》兩項國家標準；儲能電站調度運行、安全防護等相關標準也在加快推進。
記者：電網側儲能在電力系統(tǒng)中發(fā)揮哪些作用？
時智勇：主要體現在如下兩個方面。
一方面，延緩線路擴容改造或新建輸配電設施，提高電網投資效益。城市負荷中心用電總量逐年上升，峰谷差日益增大，階段性功率尖峰提高，輸電線路局部短時阻塞突出。但土地資源緊張，地下綜合管廊利用飽和，難以新建電源點、變電站和擴建通道。若在負荷附近安裝儲能設施，低谷時段充電，高峰時段放電，緩解線路周期性阻塞或降低過載水平，達到延緩線路擴容改造或新建輸配電設施的目的。同時，對于保障制茶、農耕季節(jié)性負荷供電，保障邊防、山區(qū)、農牧區(qū)等偏遠地區(qū)供電，移動式儲能或者基于儲能的微電網將是更加經濟的供電方式。
另一方面，電力系統(tǒng)結構不斷演化，電網運行對快速靈活性調節(jié)資源的需求日益迫切。以風電、光伏為代表的間歇性、隨機性新能源大規(guī)模并網，對電網安全運行和穩(wěn)定控制提出了很大挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)亟需快速的、靈活的調節(jié)性資源以應對能源轉型下電源結構和電網形態(tài)的轉變。以美國加州為例，自2015年起，加州光伏裝機規(guī)模逐步增大，可再生能源發(fā)電占負荷需求比重達70%，在轉入夜間的2～3小時內光伏下降與負荷上升疊加后使得凈負荷曲線十分陡峭，被稱作“鴨型曲線”。經統(tǒng)計，2018年上半年每日16時～19時實際最大爬坡功率已超過14000兆瓦，電網運行調節(jié)較為困難，對以儲能為代表的快速調節(jié)資源需求日益凸顯。南澳州特斯拉電池儲能快速響應電網故障事件，意大利國家輸電網公司儲能項目在高比例新能源并網系統(tǒng)中頻率響應事件等實際案例表明，電化學儲能快速的響應特性和雙向調節(jié)能力在提高電力系統(tǒng)安全運行水平方面發(fā)揮著重要作用。
記者：電網側儲能的容量如何確定，電化學儲能是否會取代抽水蓄能？
時智勇：與用戶側或者電源側儲能不同，電網側儲能應從電網需求出發(fā)，明確儲能功能定位，根據電源結構、負荷特性與電網進行統(tǒng)一規(guī)劃。用于調峰的儲能，根據電力平衡測算調峰需求以確定儲能總容量，根據網架結構和負荷分布確定分散布置還是集中布置，根據布局方式，確定容量分配比例；用于調頻的儲能，根據電源負荷曲線，全面分析系統(tǒng)頻率特性，計算系統(tǒng)對快速調頻資源的總需求，統(tǒng)籌常規(guī)調頻資源，做到響應速度、調節(jié)精度達到合理區(qū)間的經濟配置；部分文獻對儲能用于提升系統(tǒng)暫態(tài)支撐、提高跨區(qū)直流輸電能力、優(yōu)化系統(tǒng)潮流分布、減少棄風棄光等多方面做了分析，并提出了容量配置方法。無論電網側儲能被賦予何種功能定位，都應以電網安全穩(wěn)定運行為基礎，全局考慮電力系統(tǒng)多個環(huán)節(jié)，做到儲能容量配置的最優(yōu)化。
電網中電化學儲能與抽水蓄能具有很多相似之處，均可實現削峰填谷、調頻、緊急事故備用、黑啟動等功能，但短期內，并不代表電化學儲能可完全替代抽水蓄能。抽水蓄能具有于容量大、技術成熟、安全性較高、生命周期長、經濟性好等特點，從設計、施工、制造安裝、運維等各環(huán)節(jié)均實現國產化，在調峰、促進新能源消納方面發(fā)揮著重要作用。電化學儲能優(yōu)勢在于響應速度快、布置靈活、建設周期短，在快速調頻、支撐系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定等方面具有重要價值，在電力系統(tǒng)關鍵環(huán)節(jié)關鍵時刻的杠桿效應更加顯著。電化學儲能與抽水蓄能技術特點不同，功能定位不同，二者相輔相成，相互補充，應從電網運行安全性、經濟性整體最優(yōu)為目標進行合理配置。
記者：儲能發(fā)展存在哪些困難，還有哪些方面需要進行完善？
時智勇：電網側儲能目前還有一些問題需要面對。
電網側儲能本身不是電源，在電網運行中不是必需品。其投資若不能通過輸配電價準許收入予以疏導，將降低電網公司應用儲能的積極性。作為非電網企業(yè)投資建設，以盈利為目標參與市場化運行的儲能項目，其可持續(xù)發(fā)展具體要綜合考慮儲能項目自身的技術經濟效益。受到稀有金屬價格、基礎技術革新速度、生產工藝等限制，儲能成本短期內不會大幅下降。參與市場的電網側儲能設施，相關機制將起關鍵作用。儲能作為電力系統(tǒng)一位成員，在參與容量、電量、輔助服務等市場過程中，首先能夠作為主體被納入到市場中去，其次需要一個公平的、體現儲能價值的價格機制，最后儲能的多重價值能夠得以釋放，真正發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用。
從儲能自身來看，還存在消防安全風險。去年國內外均發(fā)生過多起電化學儲能著火事件，盡管儲能已采用安全性較高的集裝箱式設計，但仍無法完全杜絕電池單元在過充或過放、短路及機械破壞時可能導致的電池內部熱失控，繼而引發(fā)燃燒或者爆炸。電網設備和電網運行對消防問題高度關注，對電化學儲能的應用相應也格外謹慎，儲能裝置在接入電網時，需要制定詳細的安全防護措施，避免發(fā)生事故影響電網運行。消防水平的不斷提升也進一步提高了儲能的成本，加大了在電網側規(guī)模化應用的難度。
儲能給電網運行調節(jié)帶來了有力支撐，但儲能的接入也會給電網造成一定負面影響，并非越多越好。一方面，儲能本體通過變流器接入電網，加劇電網電力電子化水平，從而引起局部電壓波動和諧波污染。另一方面，儲能規(guī)模應用雖可以緩解尖峰用電需求，代替部分火電開機，但也會改變系統(tǒng)的短路容量和轉動慣量，而大規(guī)模儲能接入電網，若出現同充同放現象，對電網造成巨大沖擊。因此，電網側儲能容量、布局需進行系統(tǒng)規(guī)劃，接入電網需接受統(tǒng)一調度，并履行相應義務。
盡管電網側儲能發(fā)展剛剛起步，技術經濟性有待提高，政策機制還有待完善，但儲能在電網運行中的作用是不容否定的。緊扣電網需求，找準儲能定位，電網側儲能終會在規(guī)模和價值上得到大幅提升。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2019年2月22日第7期
