電網側大容量儲能電站的應用與節能分析

王 坤 李國豪 甘智勇 張 利

（國網天津市電力公司電力科學研究院 天津 300384）

引言

儲能技術的研究和發展一直以來備受各國重視，儲能技術應用的程度決定著新能源的發展水平，儲能產業重要性可見一斑。隨著光伏FIT下降、戶用光儲補貼、稅收投資抵免、能源智能網絡化管控等因素驅動，全球主要儲能市場蓬勃發展，發展前景廣闊[1]。儲能作為新興產業，2007年之后一直保持較快增長。儲能技術呈現為抽水蓄能為主，電化學儲能增長迅猛，各類儲能技術同步發展；電網側、發電側儲能獨占鰲頭，用戶側與分布式儲能快速增長。中國儲能（除抽水蓄能外）產業尚處于發展的初期階段，壓縮空氣、飛輪儲能、蓄熱儲能市場容量很小，且進展緩慢；化學儲能增速加快，主要以鋰離子電池為主。隨著電力市場化改革的推進，我國電力輔助服務市場建設正在提速。但是，儲能電站獨立參與調頻、調峰的項目國內還比較少見，且仍處于試點摸索階段[2]。

1 電網側儲能系統結構

建設電網側集中式儲能電站，通過專線接入變電站，系統由儲能電池箱、中壓箱、環網箱、集控箱構成。一次系統圖如圖1所示。目前，儲能電站系統一般采用集裝箱型式，電池模組和電池架均按照標準模塊化設計，易于安裝、運輸、維護和進行系統擴容。

圖1 儲能系統一次拓撲圖

2 電網側儲能電站應用場景

電網側大容量儲能電站的應用可有效提高可再生能源利用比例，實現了資源的合理分配和新能源高效利用，減少了傳統化石能源的消耗，有助于優化我國能源結構，并且減少污染物排放達到節能減排的目的。其具體的應用場景如下：（1）提高可再生能源利用比例。儲能電站的快速響應靈活性能夠彌補風電的隨機性和間歇性，可以大幅提升電網對可再生能源的接納能力，減少低谷棄風等現象的出現，有效提高可再生能源利用比例。（2）儲能電站獨立調峰、調頻。實現獨立調峰，可在用電低谷階段吸收新能源棄發電量，在用電高峰階段放出，有效促進新能源消納；實現獨立調頻，使調頻跟蹤曲線快速響應指令曲線，有效避免調節反向、偏差和延遲等現象。（3）平衡優化售電容量偏差。儲能電站可以為配售電公司提供日內交易優化服務，降低用電偏差，進而降低配售電公司購電成本，儲能電站運營商和配售電公司分享這部分收益。（4）應急保障。當電網供電不足或其他特殊情況時，儲能系統還可以作為備用電源以供使用，減少因突然斷電帶來的經濟損失，提高用電質量。（5）需求響應。儲能裝置可提供對外接口平臺，上傳系統的運行狀態與相關必要數據，利用儲能的充、電特性以及功率的快速、精確響應特性，參與需求側響應，為提高電能運行管理水平和增強應急響應能力建立技術支撐。

3 電網側儲能電站運營模式

目前，電網側儲能電站具備多場景運營盈利模式，包括：（1）峰谷套利模式，儲能電站通過在電價谷期充電，電價峰期放電，又或是消納可再生能源的棄發電量，在電價峰期賣出，獲取電價差收益；（2）平衡優化售電容量偏差，降低售配電公司購電成本來獲取收益；（3）儲能電站建成后，可向電網提供可再生能源消納、調峰、調頻、緊急備用、電力需求響應等輔助服務獲取收益。

結語

針對國內外電網側儲能的發展現狀，總結了大容量儲能電站在電網側的應用場景，包括提高可再生能用利用比例、儲能電站獨立調峰、調頻、平衡優化售電容量偏差、應急保障和需求響應等。并通過峰谷套利、平衡優化售電容量偏差、向電網提供可再生能源消納、調峰、調頻、緊急備用、電力需求響應等輔助服務獲取收益，提升儲能電站的利用率與經濟性，實現電網側大型儲能電站的可持續運營。電網側大規模儲能的應用實現了資源的合理分配和新能源高效利用，有助于減少傳統化石能源的使用，達到節約能源和保護環境的目的。