工商業(yè)儲能發(fā)電側(cè)的3大配置原則

目前儲能技術(shù)的開發(fā)利用還處在多樣化發(fā)展階段，不同的儲能技術(shù)所具有的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢和局限性差異很大，故其適用于哪些領(lǐng)域，需要進一步具體分析。只有堅持技術(shù)上可行可靠、成本經(jīng)濟的路線，才能具有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的前景。因此，有必要對儲能技術(shù)的具體特性進行綜合評價，為儲能項目的技術(shù)選型提高參考。

儲能技術(shù)發(fā)展階段及發(fā)展趨勢

從全球來看，截至2022年底，抽水蓄能、傳統(tǒng)壓縮空氣、儲冷儲熱、鉛蓄電池、鋰離子電池都進入了商業(yè)化應(yīng)用；先進壓縮空氣、飛輪、液流電池處于推廣應(yīng)用階段，已非常接近商業(yè)化應(yīng)用；鈉離子電池、超級電容器等儲能技術(shù)處于示范應(yīng)用階段。
從中國來看，先進壓縮空氣儲能、全礬液流電池儲能、鈉離子儲能等技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用走在世界前列，處于************水平；鉛蓄電池、鋰離子電池、儲冷儲熱處于并跑階段；抽水蓄能、飛輪儲能、超級電容器在一些關(guān)鍵技術(shù)上落后于世界。
目前主流應(yīng)用儲能技術(shù)的主要性能比較如下表所示。當(dāng)前，磷酸鐵鋰為最主要的新型儲能技術(shù)，同煤電比較，初始投資成本與煤電持平，度電成本相對較高。從初始投資上看，近兩年，10萬千瓦2小時的磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)初始投資成本為2800~4400元/kW，30～60萬千瓦國產(chǎn)機組3500-4500元/kW，二者成本相差不大。從度電成本看，火電在電煤1000元/噸情況下度電成本為0.35~0.4元/kWh，儲能在“兩充兩放”情況下為度電成本為0.6~0.7元/kWh。

發(fā)電側(cè)儲能需求及配置原則

發(fā)電側(cè)配置儲能應(yīng)根據(jù)電源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并結(jié)合電網(wǎng)需求開展，宜以省級或地市級電網(wǎng)為單位開展。配置原則如圖2-1所示。

水電大省儲能需求

（1）儲能需求  

   1）長周期能量時移需求水電機組具有明顯的豐水期和枯水期，季節(jié)性負(fù)荷大的波動，枯水期電力缺口是由于電量不足導(dǎo)致的，儲能方面需要重點關(guān)注氫能等跨季節(jié)儲能系統(tǒng)或采用風(fēng)光水互補方案。目前的新型儲能時長大多在8小時以下，難以發(fā)揮裝機替代作用。  

   2）超短時抑制超低頻振蕩需求水電機組具有水錘效應(yīng)，對于含高比例水電電力系統(tǒng)，其頻率特性呈現(xiàn)弱阻尼性，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率容易發(fā)生超低頻率的持續(xù)振蕩現(xiàn)象（即超低頻振蕩），降低了電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定水平。儲能應(yīng)用于超低頻振蕩抑制，既不需要修改水電機組的原有控制系統(tǒng)，也不需要調(diào)整水電機組調(diào)速系統(tǒng)的控制死區(qū)、頻率放大倍數(shù)和PID參數(shù)等主要參數(shù)，從而有利于保留水電機組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量大和調(diào)節(jié)速率快的優(yōu)勢，進而不會影響電力系統(tǒng)的負(fù)荷快速跟蹤和頻率快速調(diào)整的能力。

（2）配置原則

   1）系統(tǒng)長周期調(diào)峰需求應(yīng)根據(jù)電力、電量、峰谷差分析確定。

   2）用于系統(tǒng)長周期調(diào)峰的儲能電站功率與能量配置規(guī)模宜考慮儲能利用率和經(jīng)濟效益，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟性比較后確定

火電大省儲能需求

（1）儲能需求

  截至到2020年底，我國山東、內(nèi)蒙古、江蘇、廣東、河南、山西、新疆、安徽八省煤電裝機容量都超過5000萬千瓦，占我國煤電總裝機容量的53.9%?；痣娧b機占比大的省份，儲能主要是滿足新能源消納、調(diào)頻、緊急功率支撐等。
（2）配置原則
  對于提供系統(tǒng)調(diào)峰、緊急功率支撐等應(yīng)用場景，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)需求預(yù)測結(jié)果，確定儲能電站的功率和能量規(guī)模、布局位置、建設(shè)時序。具體要求如下：

   1）儲能電站的配置功率和能量規(guī)模應(yīng)根據(jù)其多場景綜合支撐能力，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析確定；

   2）儲能電站的布局位置應(yīng)根據(jù)其應(yīng)用場景，結(jié)合電源分布、負(fù)荷分布和電網(wǎng)網(wǎng)架等因素，采用就近部署原則，重點選擇在負(fù)荷密集接入、新能源密集接入、大規(guī)模分布式電源匯集、大容量直流饋入、調(diào)峰調(diào)頻困難、電壓支撐能力不足等關(guān)鍵電網(wǎng)節(jié)點；

   3）儲能電站建設(shè)時序應(yīng)根據(jù)負(fù)荷逐年預(yù)測結(jié)果、電源與電網(wǎng)項目建設(shè)時序確定，滿足電力系統(tǒng)對儲能電站的逐年規(guī)劃配置需求。

新能源大省儲能需求

（1）儲能需求
隨著波動性可再生能源滲透率的提高而逐步增多，風(fēng)電、光伏出力的隨機性、波動性和不確定性導(dǎo)致了系統(tǒng)多時間尺度有功功率不平衡，主要包括平滑輸出功率波動、跟蹤計劃出力曲線、削峰填谷、輔助頻率調(diào)節(jié)、提供電網(wǎng)調(diào)峰等。
（2）配置原則

   1）風(fēng)電場、光伏發(fā)電站配置電化學(xué)儲能電站的額定功率和額定能量應(yīng)在分析風(fēng)電、光伏出力特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合平滑輸出功率波動、跟蹤計劃出力曲線、削峰填谷、輔助頻率調(diào)節(jié)、提供電網(wǎng)調(diào)峰、無功電壓支撐等應(yīng)用場景確定。

   2）風(fēng)電場、光伏發(fā)電站配置電化學(xué)儲能電站的額定功率與額定能量應(yīng)根據(jù)儲能的多應(yīng)用場景利用能力和綜合經(jīng)濟效益，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。

   3）風(fēng)電場、光伏發(fā)電站配置電化學(xué)儲能電站的建設(shè)時序應(yīng)結(jié)合風(fēng)電場、光伏發(fā)電站分批次建設(shè)情況，以及場站及其匯集站送出線路的輸送能力確定。

   4）單個風(fēng)電場、光伏發(fā)電站配置的電化學(xué)儲能電站并網(wǎng)點宜選擇在風(fēng)電場、光伏電站內(nèi)部。

   5）同一區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場、光伏發(fā)電站采用多場站匯集方式接入電網(wǎng)時，電化學(xué)儲能電站的額定功率和額定能量應(yīng)在分析匯集站的綜合出力特性基礎(chǔ)上確定，并網(wǎng)點宜選擇匯集站升壓變低壓側(cè)母線。

   6）不同區(qū)域風(fēng)電場、光伏發(fā)電站配置共享型電化學(xué)儲能電站時，電化學(xué)儲能電站的額定功率和額定能量應(yīng)在分析各場站出力疊加后的綜合出力特性基礎(chǔ)上確定，并網(wǎng)點應(yīng)根據(jù)電化學(xué)儲能電站建設(shè)位置及周邊電網(wǎng)接入條件綜合確定。
目前發(fā)電側(cè)儲能的應(yīng)用以單一技術(shù)為主，火儲聯(lián)合調(diào)頻商業(yè)化程度最高，但規(guī)模有限；新能源單獨配儲，成本由新能源場站單獨承擔(dān)，經(jīng)濟性最差；目前發(fā)電側(cè)的主要調(diào)節(jié)需求是2~4小時的調(diào)峰，大規(guī)模的共享儲能是目前及十四五發(fā)電側(cè)儲能的主要方式。
隨著新能源裝機的快速增長，單一的儲能系統(tǒng)已不能夠滿足市場需求。利用兩種或多種儲能技術(shù)配合應(yīng)用的混合儲能可實現(xiàn)性能上的優(yōu)勢互補，滿足不同應(yīng)用場景、不同運行工況下的差異化需求，避免單一型儲能功能制約和不足?；旌蟽δ芟到y(tǒng)將成為儲能行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
隨著新版“兩個細(xì)則”的逐漸落地，集中式新能源場站需具備慣量響應(yīng)、一次調(diào)頻、無功電壓支撐等功能，響應(yīng)快速、長壽命是這些場景的基本要求，飛輪、超級電容等功率型儲能需求將越來越大。
以上內(nèi)容節(jié)選自《雙碳背景下發(fā)電側(cè)儲能綜合價值評估及政策研究》，該報告由中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）和自然資源保護協(xié)會（NRDC）共同發(fā)布。報告重點圍繞發(fā)電側(cè)儲能3個典型應(yīng)用場景，開展發(fā)電側(cè)儲能技術(shù)適用度和綜合價值評價，在調(diào)研4個典型省份新型儲能發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析了發(fā)電側(cè)儲能面臨的利用率低、經(jīng)濟性差、成本疏導(dǎo)困難等問題，總結(jié)了發(fā)電側(cè)儲能在技術(shù)經(jīng)濟性、消防安全、市場化方面的挑戰(zhàn)，并提出了促進發(fā)電側(cè)儲能規(guī)?；?、市場化發(fā)展的政策建議。 
該研究項目的意義在于輔助項目開發(fā)者深刻把握發(fā)電側(cè)儲能典型應(yīng)用場景及技術(shù)需求；幫助利益相關(guān)者全面認(rèn)識儲能的價值，尤其在減煤、減碳方面；總結(jié)典型省份經(jīng)驗，輔助政策制定者制定和完善發(fā)電側(cè)儲能政策及市場規(guī)則。