用戶側(cè)儲(chǔ)能對電網(wǎng)的影響及經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

張 鯤 國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團(tuán)有限公司

在電力系統(tǒng)中，儲(chǔ)能技術(shù)可以用于各種場景，當(dāng)前常見的類型有3種，其中用戶側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用最為廣泛，包括電、氣儲(chǔ)能，既可以有效解決可再生能源的相關(guān)問題，又能提高電網(wǎng)的安全性。但是從當(dāng)前來看，由于電池成本高，國家或當(dāng)?shù)卣矝]有針對用戶側(cè)儲(chǔ)能，給予政策或資金上的支持，限制了用戶側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展和進(jìn)步。相信隨著儲(chǔ)能政策的引導(dǎo)，未來儲(chǔ)能市場成本會(huì)不斷降低，進(jìn)而推動(dòng)用戶側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展。同時(shí)，也會(huì)改變著電力系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步探討用戶側(cè)儲(chǔ)能的現(xiàn)狀，及對電網(wǎng)的影響，本文結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行簡單論述。

一、用戶側(cè)儲(chǔ)能的現(xiàn)狀

(一)用戶側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展

所謂用戶側(cè)儲(chǔ)能，是指將建立的儲(chǔ)能系統(tǒng)和用戶供能網(wǎng)絡(luò)連接，由用戶自己來接收、使用外來的信息。一般情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)建立在用戶家中或附近。和其他技術(shù)不同的是，用戶側(cè)儲(chǔ)能是直接面向用戶的，而且規(guī)模也比較小，能夠自主調(diào)控。在我國，用戶側(cè)儲(chǔ)能目前正起步，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年初，我國共有254MW的用戶側(cè)儲(chǔ)能容量，比以往的容量高出很多，說明用戶側(cè)儲(chǔ)能正在逐步增長。

(二)用戶側(cè)儲(chǔ)能存在的問題

第一，效益問題。據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，用戶側(cè)儲(chǔ)能的效益受各方面影響，常見有投資成本、峰谷的差價(jià)等。現(xiàn)階段，儲(chǔ)能電池成本高，峰谷價(jià)差低，投資回報(bào)周期長，甚至在電池壽命用盡后，成本也沒有回收。

第二，政策性問題。為了推動(dòng)電力市場的發(fā)展，國家出臺(tái)了很多推動(dòng)儲(chǔ)能發(fā)展的政策。從實(shí)際來看，很多省市并未出臺(tái)和用戶側(cè)儲(chǔ)能相關(guān)的內(nèi)容，比如充放電電價(jià)、補(bǔ)貼細(xì)則等。而且，也沒有真正建立相應(yīng)的市場機(jī)制。

第三，技術(shù)性問題。用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展的關(guān)鍵在于，優(yōu)化控制充電和放電，電能質(zhì)量。伴隨著用戶側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展，電網(wǎng)面臨的儲(chǔ)能設(shè)備越來越多，需要不斷提升操作水平，來整合用戶側(cè)儲(chǔ)能。然而受各因素影響，現(xiàn)有員工經(jīng)驗(yàn)不足，技能水平低，無法滿足電網(wǎng)的大規(guī)模充放電需求。

二、用戶側(cè)儲(chǔ)能對電網(wǎng)的影響

(一)電網(wǎng)靈活性

在用戶側(cè)儲(chǔ)能中，相應(yīng)裝置能夠在電網(wǎng)中獲得電量，也能向電網(wǎng)傳輸電量，這種雙向流動(dòng)的特征，使得電網(wǎng)更加具有靈活性。待用戶側(cè)儲(chǔ)能匯集一處后，用清潔型能源進(jìn)行發(fā)電，確保其在負(fù)荷狀態(tài)下，削峰填谷。

(二)削峰填谷

用戶有儲(chǔ)能設(shè)備后，為了減少成本，通常會(huì)采取這樣的操作：低谷期，對儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行充電處理；高峰期，再將儲(chǔ)能設(shè)備中的電放出來。對于個(gè)別受阻的電網(wǎng)，用戶側(cè)投資儲(chǔ)能的構(gòu)建，可延緩線路的建設(shè)升級(jí)，減少電網(wǎng)的投入成本。

(三)電網(wǎng)可靠性

儲(chǔ)能裝置的存在，相當(dāng)于用戶為自己和電網(wǎng)提供了備用電源，便于用戶在停電時(shí)后自行供電。另一方面，對于微電網(wǎng)的運(yùn)行來講，用戶側(cè)儲(chǔ)能有助于提高其可靠性。

(四)檢修維護(hù)

規(guī)模化的接入電網(wǎng)后，在對電網(wǎng)進(jìn)行檢修、維護(hù)時(shí)，用戶側(cè)儲(chǔ)能會(huì)產(chǎn)生或多或少的影響。具體為：1.接入儲(chǔ)能后，電力系統(tǒng)的檢修、維護(hù)等相關(guān)操作，都變的比較靈活，確保用戶可以在的一定的時(shí)間內(nèi)自行供電，提升用電的安全性、可靠性。2.儲(chǔ)能裝置需要定期檢修和維護(hù)，使得供用電的維檢范圍和內(nèi)容得到擴(kuò)大。

總的來講，對于電網(wǎng)來講，用戶側(cè)儲(chǔ)能的應(yīng)用有好處，也有壞處。分析好處得知，可以確保供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)其發(fā)展到相應(yīng)的規(guī)模后，不僅電量的銷售額會(huì)增加，電力負(fù)荷也會(huì)隨之減少。此種情況下，在投資建設(shè)主配電網(wǎng)時(shí)，僅需要很少的費(fèi)用。分析壞處得知，電網(wǎng)檢修、調(diào)度過程中，應(yīng)用用戶側(cè)儲(chǔ)能會(huì)增加難度，而且相關(guān)設(shè)備的胡亂堆放和建設(shè)，又會(huì)帶來安全隱患，甚至擾動(dòng)電力系統(tǒng)，影響正常運(yùn)作。對此，相關(guān)部門要結(jié)合情況，制定并落實(shí)運(yùn)維制度與規(guī)范，統(tǒng)一調(diào)度、管控用戶側(cè)儲(chǔ)能。

三、用戶側(cè)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性分析

為了對用戶側(cè)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行更深層次的分析，下面以常見的典型用戶為對象，具體操作如下。

(一)商業(yè)用戶的用電特性

出于對商業(yè)用戶用電差異的考慮，于每個(gè)季度取一天進(jìn)行用電數(shù)據(jù)的比對。同時(shí)，為了分析節(jié)假日、工作日的用電情況(見下表1)，分別取星期一、星期二、星期天的用電情況，分析其用電特性。結(jié)果顯示，商業(yè)負(fù)荷有峰谷特征，峰谷負(fù)荷差大。節(jié)假日、工作日的負(fù)荷差異小，季節(jié)差異波動(dòng)小，春秋季的用電負(fù)荷比冬夏季要低，酷暑寒冬下的空調(diào)能耗高。自儲(chǔ)自用時(shí)，為了減少儲(chǔ)能的投資成本，只需要考慮自身的尖期用電量。對于電池充電、放電時(shí)的損耗，應(yīng)確保電池容量比尖期負(fù)荷要大，便于電池電能全部供給尖期。有剩余時(shí)，可供峰期使用。為了提高電池的利用率，還要結(jié)合實(shí)際情況，制定充電、放電的控制策略，可以每天充電、放電2次。

表1 某商業(yè)用戶用電量、電費(fèi)數(shù)據(jù)

(二)工業(yè)用戶的用電特性

第一，以某大工業(yè)用戶為例，接入電壓220kV。分析季節(jié)性用電發(fā)現(xiàn)，季節(jié)用電穩(wěn)定，不存在負(fù)荷峰谷。在一天的用電量中，尖期電量占比13.2%，電費(fèi)占總電費(fèi)的19.0%。說明：此類用戶在用電尖期，極少用量，隨之而來的電費(fèi)也就比較少。小容量的儲(chǔ)能設(shè)備和用電需求不相符，而大容量的儲(chǔ)能設(shè)備又會(huì)增加成本。單純的通過自充自用的方式，是無法實(shí)現(xiàn)自盈利的。

第二，以某大工業(yè)用戶為例，接入電壓10kV。通過對季節(jié)性用電、工作日和休息日用電進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，季節(jié)性用電波動(dòng)較大，8月份的用電量較高，這可能和當(dāng)?shù)氐奶鞖庀嚓P(guān)。工作日、休息日的用電負(fù)荷有明顯的差異，和工作性質(zhì)相關(guān)。分析一天的用電情況發(fā)現(xiàn)，在用電尖期，電量占總量的10.5%，電量占總費(fèi)用的13.5%。雖然該工業(yè)用戶的負(fù)荷曲線有峰谷特性，但用電多集中于電價(jià)的平期和峰期，儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性低。另一方面，負(fù)荷季節(jié)差異大，工作日、休息日的差異也比較大，自充自用下的設(shè)備利用率不高，投資回報(bào)周期長，經(jīng)濟(jì)性比較低。

(三)非居民用戶的用電特性

以某醫(yī)院為例，非居民。通過對季節(jié)行用電進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，8月份的用電量高于其他月份，也和當(dāng)?shù)氐臍鉁赜嘘P(guān)；在工作日、節(jié)假日的用電量分析中，發(fā)現(xiàn)工作日的用電量高于節(jié)假日，而且用電高峰在上午，可能和醫(yī)院的工作時(shí)間相關(guān)。分析用電量、電費(fèi)發(fā)現(xiàn)(見下表2)，尖期的用電量占全天電量的12.3%，電費(fèi)占全天費(fèi)用的16.0%。此外，分析用電負(fù)荷發(fā)現(xiàn)，負(fù)荷曲線存在峰谷，但幅度不大，儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性低。而且，季節(jié)性用電差異明顯，節(jié)假日、工作日的用電差異同樣明顯，儲(chǔ)能設(shè)備的使用率不高。

表2 某醫(yī)院用電量、電費(fèi)數(shù)據(jù)

(四)各類用戶儲(chǔ)能發(fā)展的可能性

第一，工商業(yè)用戶。通過分析工商業(yè)用戶的用電情況，發(fā)現(xiàn)每天的用電量在峰期、尖期最多。得出此結(jié)論：工商業(yè)用戶發(fā)展用戶側(cè)儲(chǔ)能的潛力最大。但是，也有個(gè)別用戶存在季節(jié)上的差異，儲(chǔ)能效益低下。對此，可以采用季節(jié)性互補(bǔ)的措施，也就是由不同季節(jié)的、用電量大的企業(yè)相結(jié)合，來提高設(shè)備的使用效率，提高儲(chǔ)能的收益。

第二，大工業(yè)用戶。此類用戶可以分為兩種：負(fù)荷有峰谷，負(fù)荷沒有峰谷。對于前者而言，若用電量體現(xiàn)在電價(jià)的峰期和尖期，說明該用戶可以配置儲(chǔ)能；而后者由于尖期的電費(fèi)、用電量少，不具備發(fā)展儲(chǔ)能的條件。隨著儲(chǔ)能政策的越發(fā)完善化、合理化，大工業(yè)用戶也可以對其進(jìn)行投資，但是要立足于自身情況，不要盲目跟風(fēng)。

第三，非居民用戶。此類用戶的負(fù)荷有峰谷，用電量體現(xiàn)在電價(jià)的平期和峰期。季節(jié)差異大，工作日、節(jié)假日也有差值，若配備儲(chǔ)能，設(shè)備的使用率也不會(huì)很高，通常不會(huì)發(fā)展儲(chǔ)能。

第四，居民用戶。和工商業(yè)用戶一樣，居民用戶也有發(fā)展儲(chǔ)能的可能。然而，由于居民用戶的電價(jià)制度相同，很難從中謀取利益。所以，他們也不會(huì)在儲(chǔ)能的發(fā)展上投入過多的時(shí)間和精力。

四、結(jié)語

綜上所述，用戶側(cè)儲(chǔ)能在緩解電力供應(yīng)、使用矛盾，減少能源消耗上，發(fā)揮著重要的作用。要求各級(jí)部門立足實(shí)際，規(guī)范管理流程，并采用各種手段鼓勵(lì)發(fā)展儲(chǔ)能，比如整合儲(chǔ)能資源，提前規(guī)劃發(fā)展規(guī)模；制定技術(shù)規(guī)范，建立統(tǒng)一的監(jiān)管系統(tǒng)；加大政策補(bǔ)貼等，從而減少能源的費(fèi)用，降低成本。