儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷三側(cè)應(yīng)用及相關(guān)政策綜述

孫雷

摘要：隨著人們生活質(zhì)量在不斷提高，對于電力的需求在不斷加大，儲(chǔ)能是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)化能量傳輸、消納清潔能源、改善電能質(zhì)量等的重要手段。首先分析比較各類儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，然后綜述儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策頂層設(shè)計(jì)、電力輔助服務(wù)新政、儲(chǔ)能參與需求響應(yīng)政策、用戶側(cè)儲(chǔ)能綠色發(fā)展價(jià)格機(jī)制，以及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，闡述儲(chǔ)能在電源側(cè)、輸電側(cè)、配電側(cè)、用戶側(cè)的研究應(yīng)用情況，分析V2G、虛擬電廠、共享儲(chǔ)能應(yīng)用模式，以及儲(chǔ)能投入產(chǎn)出效益情況，最后提出儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用趨勢判斷，給出了儲(chǔ)能發(fā)展政策建議，以及儲(chǔ)能投資回收和穩(wěn)健運(yùn)營機(jī)制，明確了儲(chǔ)能在提升源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)能力、推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要作用。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能;源網(wǎng)荷儲(chǔ);能源互聯(lián)網(wǎng);政策

引言

電能是現(xiàn)代社會(huì)中最重要的能源。鑒于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中時(shí)刻“供需平衡”的運(yùn)行原則以及能源供需時(shí)空的不均，造成了電力負(fù)荷的“峰谷”現(xiàn)象，導(dǎo)致電網(wǎng)時(shí)空上的輕載和過載并存，一方面網(wǎng)絡(luò)資源和設(shè)施利用率低，另一方面又要通過限電保證電網(wǎng)的安全。這與南方電網(wǎng)公司提出的讓人民從“用上電”到“用好電”的目標(biāo)尚有一段差距。而儲(chǔ)能技術(shù)的引進(jìn)將發(fā)揮電力“倉儲(chǔ)”功能，改變電力“產(chǎn)、運(yùn)、消”瞬時(shí)同步完成的特性，解決電力生產(chǎn)地與消費(fèi)地不匹配，電網(wǎng)通道不暢的問題，有效減少峰谷負(fù)荷差，保證供電的可靠性。

1儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)

目前，在新能源發(fā)電系統(tǒng)中常見的儲(chǔ)能技術(shù)主要有化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)、磁場儲(chǔ)能技術(shù)、電場儲(chǔ)能技術(shù)以及機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)等。其中，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)以鋰離子電池、鉛酸蓄電池為主，液流、鈉硫、鎳氫電池等技術(shù)的研究也取得了極大的突破。磁場儲(chǔ)能技術(shù)主要是指超導(dǎo)儲(chǔ)能。電場儲(chǔ)能技術(shù)主要包括電解電容儲(chǔ)能和超級(jí)電容儲(chǔ)能。機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)則以抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等為代表。

2儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1儲(chǔ)能技術(shù)在電源側(cè)的應(yīng)用

隨著分布式電源大規(guī)模并網(wǎng)，電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻資源不足的問題日益凸顯。在發(fā)電側(cè)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可與常規(guī)汽輪機(jī)組配合，利用其響應(yīng)速度快、短時(shí)功率調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等優(yōu)勢，發(fā)揮調(diào)頻調(diào)壓作用。在能量管理系統(tǒng)調(diào)度下，儲(chǔ)能裝置也可與風(fēng)、光的自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)配合，提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，減少棄光棄風(fēng)。此外，當(dāng)新能源并網(wǎng)點(diǎn)電壓瞬時(shí)跌落時(shí)，儲(chǔ)能裝置可提供緊急無功支撐，提高電網(wǎng)低電壓穿越能力。對于不同的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其出力控制策略及配置容量影響其平滑新能源出力效果。配置經(jīng)濟(jì)性好、利用率高的儲(chǔ)能系統(tǒng)十分關(guān)鍵。儲(chǔ)能技術(shù)平滑風(fēng)光出力波動(dòng)控制方法的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了各類控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)平抑風(fēng)光出力的波動(dòng)性和延長儲(chǔ)能系統(tǒng)元件的經(jīng)濟(jì)壽命，采用模糊控制規(guī)則調(diào)節(jié)儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力。針對單一儲(chǔ)能系統(tǒng)無法滿足電網(wǎng)響應(yīng)速度要求的問題，提出了相對高效的復(fù)合儲(chǔ)能配置方式來平滑風(fēng)電出力波動(dòng)。

2.2綜合智慧能源的服務(wù)對象

綜合智慧能源的主要服務(wù)對象，包括區(qū)域、園區(qū)、大型公共建筑等。在區(qū)域方面，根據(jù)當(dāng)?shù)啬茉促Y源稟賦、城市總體規(guī)劃和用能特點(diǎn)，從頂層設(shè)計(jì)角度進(jìn)行總體規(guī)劃，以規(guī)劃為引領(lǐng)，為城鎮(zhèn)提供一攬子的能源解決方案;在園區(qū)方面，各類園區(qū)往往聚集了當(dāng)?shù)卮笮凸I(yè)用戶，整體用能可觀，通過統(tǒng)一規(guī)劃能夠降低園區(qū)用戶的能源初始投資和運(yùn)營成本，根據(jù)客戶不同的用能需求，提供定制化能源方案;大型公共建筑包括商場、酒店、醫(yī)院、學(xué)校、交通樞紐、數(shù)據(jù)中心等，其在能源消耗和能源服務(wù)上都有巨大的需求。因此，對能源消費(fèi)量大、能源消費(fèi)要求高的用戶，需要優(yōu)化布局，實(shí)施能源品種之間的多能互補(bǔ)、梯級(jí)利用。

2.3微電網(wǎng)的儲(chǔ)能能源互聯(lián)網(wǎng)

售電市場全面開放是電力市場未來發(fā)展的必然，在這未來的趨勢下，并網(wǎng)型微電網(wǎng)運(yùn)營商可以創(chuàng)建售電公司，在售電側(cè)市場形成新的競爭力，建設(shè)并運(yùn)營為電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化服務(wù)內(nèi)容，提高服務(wù)的多樣性，優(yōu)化能源的消費(fèi)模式，提高能源消費(fèi)效率，建立交流社區(qū)，讓用戶在其中自由的交流和討論，收集用戶的信息，了解用戶的用能需求，為解決用戶的問題，提供個(gè)性化的方案制定服務(wù)。微電網(wǎng)的儲(chǔ)能互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，可以給用戶提供配套化的服務(wù)，用于微網(wǎng)中的分布式能源、需求側(cè)管理等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)性的微電網(wǎng)對購售電的價(jià)格變化特別敏感，從長時(shí)間的發(fā)展來看，發(fā)電的成本增加，電價(jià)不斷上升，但是儲(chǔ)能的成本是會(huì)一直降低的，這將有助于手電商的自發(fā)自售的發(fā)展和比例的增大，購電電價(jià)差是微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益的來源，微電網(wǎng)通過購買電力差額來獲取差額利潤。微電網(wǎng)可以利用微電閃的電力資源建成虛擬電源商，建立自己的電力生產(chǎn)，是大電網(wǎng)的補(bǔ)充，在電能的市場有自己的競爭供應(yīng)價(jià)，能夠取得利潤。

2.4儲(chǔ)能技術(shù)在配電側(cè)的應(yīng)用

隨著分布式電源、多元化負(fù)荷快速發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性越來越高。儲(chǔ)能系統(tǒng)對提高分布式電源滲透率，提升配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性具有積極作用。在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，通常利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在負(fù)荷低谷時(shí)儲(chǔ)能，在負(fù)荷高峰時(shí)發(fā)電，平滑負(fù)荷曲線，延緩設(shè)備擴(kuò)容，提高電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。針對分布式電源接入引起的電壓質(zhì)量問題，在不利用常規(guī)無功補(bǔ)償裝置的條件下，綜合協(xié)調(diào)儲(chǔ)能、有載調(diào)壓變壓器、分布式能源等設(shè)備，大幅提高分布式電源滲透率。針對主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)壓問題，提出一種含傳統(tǒng)調(diào)壓設(shè)備與分布式儲(chǔ)能的配電網(wǎng)兩階段電壓控制策略，在減輕傳統(tǒng)調(diào)壓設(shè)備負(fù)擔(dān)的同時(shí)，能夠滿足電壓調(diào)節(jié)需求。針對含儲(chǔ)能裝置的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題，提出基于錐優(yōu)化的配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，為上述問題的解決提供了參考。

2.5綜合智慧能源的商業(yè)模式

商業(yè)模式是綜合智慧能源項(xiàng)目成功落地的關(guān)鍵要素，科學(xué)合理的商業(yè)模式是項(xiàng)目業(yè)主投資的基本前提，也是項(xiàng)目產(chǎn)品和服務(wù)價(jià)值實(shí)現(xiàn)的保障。選擇商業(yè)模式，應(yīng)體現(xiàn)以下基本原則：一是有利于為當(dāng)?shù)靥峁┛茖W(xué)高效的能源供應(yīng)服務(wù);二是為用戶提供一體化的能源使用體驗(yàn);三是有利于公平開放;四是項(xiàng)目業(yè)主合理的投資回報(bào)。

2.6能源互聯(lián)網(wǎng)

通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和能源的融合，將能源設(shè)備和系統(tǒng)終端通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來，建設(shè)綜合智慧能源控制平臺(tái)，對能源生產(chǎn)、傳輸、交易、消費(fèi)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控和利用，促進(jìn)能源行業(yè)全價(jià)值鏈的數(shù)據(jù)、信息交互和協(xié)作，實(shí)現(xiàn)能源利用更高效、生產(chǎn)運(yùn)營更智能、消費(fèi)服務(wù)更多元，為客戶提供智能調(diào)控、需求響應(yīng)、價(jià)格預(yù)測、能源數(shù)據(jù)挖掘等多種服務(wù)，促進(jìn)能源領(lǐng)域信息共享與交融，構(gòu)建有競爭力的綜合智慧能源生態(tài)圈。

結(jié)語

隨著儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展、單位造價(jià)逐步下降、相關(guān)配套政策日趨完善，預(yù)計(jì)電源側(cè)儲(chǔ)能可通過提高電源尤其是新能源利用率、峰谷分時(shí)電價(jià)、輔助服務(wù)費(fèi)用補(bǔ)償?shù)确绞綄?shí)現(xiàn)投資回收和盈利;電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能可采用共享儲(chǔ)能等模式實(shí)現(xiàn)投資回收和盈利;用戶側(cè)儲(chǔ)能可通過峰谷分時(shí)電價(jià)、輔助服務(wù)費(fèi)用補(bǔ)償、降低容量電費(fèi)等方式實(shí)現(xiàn)投資回收和盈利。此外，儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，將進(jìn)一步提升“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”的協(xié)調(diào)互動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)多能流系統(tǒng)的互聯(lián)互補(bǔ)和協(xié)同優(yōu)化，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性，推動(dòng)形成“清潔低碳、安全可靠、泛在互聯(lián)、高效互動(dòng)、智能開放”的能源互聯(lián)網(wǎng)。

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