雙碳背景下光伏電廠儲能系統供廠用電可行性分析

馬思源 雷咸道 馬 磊 張學良

（中國三峽新能源（集團）股份有限公司）

0 引言

隨著全球能源結構調整和碳減排目標的提出，光伏電廠作為一種清潔、可再生的能源形式，得到了廣泛發展和應用。然而，光伏電廠存在電力波動性大、發電不可控等問題，這給電力系統的穩定供應帶來了一定的挑戰。為了解決這一問題，儲能系統被引入到光伏電廠中，以實現對電力的存儲和調節，提供穩定可靠的電力供應。

1 儲能電站技術布局和運行模式

1.1 光伏電廠儲能系統的技術布局

1.1.1 儲能設備選型

光伏電廠儲能系統主要采用電池儲能技術，包括鋰離子電池、鈉硫電池等。在選擇儲能設備時，需考慮其能量密度、充放電效率、循環壽命、安全性等因素，以確保系統的高效運行。

1.1.2 儲能設備數量

儲能設備的數量取決于光伏電廠的裝機容量、發電功率和需求側負荷的情況。通常情況下，光伏電廠儲能系統的容量應根據需要進行合理規劃，以確保儲能系統能夠滿足供廠用電的需求。

1.1.3 儲能設備布置

儲能設備的布置應考慮到光伏電廠的場地條件和擴建空間等因素。通常情況下，儲能設備可布置在離光伏電廠較近的地方，以減少輸電損耗，并便于儲能電力的供應和調度。

1.1.4 儲能控制與管理系統

儲能電站還需要配備相應的控制與管理系統，包括儲能設備的監測、控制、調度等功能。這些系統可以實現對儲能設備的智能管理，根據電網負荷情況和光伏發電情況進行合理的充放電控制，以實現對電力供應的優化調度。

1.2 光伏電廠儲能系統的運行模式

1.2.1 小功率平衡調節模式

當光伏發電和負荷需求之間出現短時的不平衡時，儲能系統可以通過快速放電或充電來實現快速調節，以實現電力平衡。這種模式適用于對電力調節要求較低的情況，儲能系統的容量相對較小。

1.2.2 峰谷填平模式

光伏電廠儲能系統可以根據負荷需求的變化，選擇在負荷高峰時段充電，儲存多余的電力，然后在負荷低谷時段放電，向電網供應電力，以填平負荷波動帶來的峰谷差異。這種模式可以使光伏電廠更好地適應負荷需求變化，提高系統效能和穩定性。

1.2.3 儲備容量模式

光伏電廠儲能系統可以作為備用電源，在電力供應出現故障或緊急情況時，迅速切換為主供電源，以保障關鍵設備和重要負荷的正常運行。這種模式對儲能系統的容量要求較高，需要保證儲能系統能夠滿足額外的負荷需求，并能夠在短時間內快速啟動和運行。

1.2.4 參與電力市場交易模式

光伏電廠儲能系統也可以參與電力市場交易，根據電力市場的價格信號進行充放電調度，以實現經濟運行和獲得收益。儲能系統可以在電價較低時充電，然后在電價較高時放電，以獲得更高的經濟收益。

2 光伏電廠儲能系統供廠用電的經濟效益分析

2.1 成本效益分析

光伏電廠儲能系統供廠用電的成本效益分析是評估系統投資回報和運營成本的重要手段。以下是一些主要的成本和效益因素需要考慮投資成本、運營成本及效益。通過對上述成本和效益因素的綜合分析，可以評估光伏電廠儲能系統供廠用電的經濟效益。根據實際情況，進行全面的評估和比較，確定最優的運營策略和投資決策，以獲得最大的經濟效益。同時，還可以通過制定合理的電價政策和政府支持措施，提高光伏電廠儲能系統的經濟性和市場競爭力。

2.2 收益效益分析

光伏電廠儲能系統供廠用電的收益效益分析是評估系統運行過程中所能帶來的經濟回報和效益的重要指標。以下是一些主要的收益和效益因素需要考慮降低電力購買成本、提高電力銷售收入、增加電力供應可靠性和穩定性、靈活應對電力市場變化、環境效益等。

3 光伏電廠儲能系統在雙碳背景下的可行性

3.1 雙碳背景對光伏電廠儲能系統的推動作用

3.1.1 高含量可再生能源整合

光伏電廠作為一種清潔可再生能源發電方式，可以有效降低二氧化碳排放和環境污染。而儲能系統可以幫助光伏電廠解決間歇性發電的問題，將多余的光伏電力儲存起來，使得可再生能源的消納和利用率更高，實現能源系統的高含量可再生能源整合。

3.1.2 調峰填谷和電力調度能力

雙碳背景下，隨著電力系統需求的變化，電力調度和供應的靈活性成為關鍵。儲能系統可以通過充放電的調度，實現對光伏電力的調峰填谷，供給負荷波動峰谷差異，提高電力系統調度的靈活性和效率。

3.1.3 穩定電力供應和應急支持

光伏電廠儲能系統可以作為備用電源，在緊急情況或電力故障時提供可靠的電力供應和支持。在供電不穩定或電力系統故障時，儲能系統能夠快速切換為主要供電源，保障關鍵設備和重要負荷的正常運行。

3.1.4 電力市場參與和收益優化

雙碳背景下，電力市場對于可再生能源的需求逐漸增加，同時雙碳政策也為可再生能源電力提供了更多的市場機會。儲能系統可以利用市場調峰需求和儲能技術的優勢，進行電力市場交易，最大化光伏電廠儲能系統的經濟效益。

3.1.5 綠色金融和政策支持

在雙碳背景下，綠色金融和政策支持成為推動能源轉型的重要方向。儲能系統作為光伏電廠可再生能源發電的重要組成部分，符合低碳金融和可持續發展方向的需求，可以獲得更多的金融支持和政策扶持，降低投資成本和風險。

3.2 涇源縣項目的可行性分析

3.2.1 光伏資源豐富度

涇源縣是否具有豐富的光伏資源是項目可行性的重要考量因素。需要考慮太陽輻射、日照時間等因素，以確定該地區是否適合光伏電廠建設。對于光伏資源豐富度的評估，需要考慮以下因素：

① 太陽輻射：涇源縣的太陽輻射水平是評估光伏資源豐富度的重要指標之一。太陽輻射水平較高意味著更豐富的光能可供光伏電廠利用。

② 日照時間：評估涇源縣的日照時間長度和穩定性。光伏電廠需要充足的日照時間來產生電力，較長的日照時間可以提高光伏發電的潛力。

③ 云量和氣候條件：評估涇源縣的云量和氣候條件對光伏發電的影響。云量較少的地區能夠獲得更多的太陽輻射，有利于光伏電廠的發電效益。

3.2.2 儲能系統需求

涇源縣的電力需求和供應特點需要進行評估。確定是否存在需求差異和電力供給不穩定等情況，需要儲能系統來提供調峰填谷、緩解電力波動等服務。評估涇源縣的電力需求和供應特點是確定儲能系統需求的關鍵因素，可考慮以下幾個方面：

① 電力需求特點：分析涇源縣的電力需求特點，包括負荷峰谷差異、負荷波動性、季節性變化等。如果涇源縣存在明顯的負荷峰谷差異，或負荷波動大，儲能系統可以提供調峰填谷和平滑負荷的能力。

② 電力供應特點：評估涇源縣的電力供應特點，包括供電系統的穩定性、可靠性以及供電能力。如果涇源縣存在電力供應不穩定或電力供應能力不足的情況，儲能系統可以在緊急情況下作為備用電源提供可靠的電力供應。

③ 可再生能源消納需求：如果涇源縣有大量可再生能源發電設施，如光伏電廠或風電場，儲能系統可以幫助消納可再生能源，提高可再生能源的利用率，減少功率波動。

④ 能源政策和市場需求：考慮國家或地方的能源政策和市場需求對儲能系統的影響。根據政策和市場需求，儲能系統可能需要提供額外的功能，如參與電力市場交易、提供調頻或備用電力等服務。

3.2.3 技術可行性

光伏電廠和儲能系統的技術成熟度對項目可行性至關重要。需要評估可用的光伏技術和儲能技術，包括光伏組件的效率、儲能設備的容量和性能等。評估光伏電廠和儲能系統的技術可行性時，可以考慮以下方面：

① 光伏技術：評估可用的光伏技術，包括傳統多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等。需要考慮光伏組件的效率、壽命、可靠性和成本等因素，以確定最適合涇源縣項目的光伏技術。

② 儲能技術：評估可用的儲能技術，包括鋰離子電池、鈉硫電池、流動電池、超級電容器等。需要考慮儲能設備的容量、充放電效率、循環壽命、功率輸出等性能指標，并與項目需求進行匹配。

③ 光伏-儲能系統的集成技術：考慮光伏電廠與儲能系統的集成技術，包括并網運行、電力調度和控制。確定光伏-儲能系統的運行模式、優化策略和監控系統等，以確保系統的高效運行和可靠性。

④ 經驗和案例：分析已有的光伏電廠和儲能系統項目的實施經驗和成功案例，了解光伏和儲能技術在實際應用中的表現和效果。參考其他類似項目的先進技術和最佳實踐，為涇源縣項目的技術選擇和實施提供參考。

3.2.4 投資成本和回收期

需要進行項目的投資成本和回收期的評估。包括光伏電廠和儲能系統的設備購置和安裝成本，電網接入和配套設施的成本，以及運營維護成本。同時需要考慮電力銷售收入和其他潛在的經濟收益。對于投資成本和回收期的評估，可以考慮以下幾個主要因素：

① 設備購置和安裝成本：評估光伏電廠和儲能系統的設備購置和安裝成本，包括光伏組件、儲能設備、逆變器、變壓器、電纜配套等。需要考慮不同技術和品牌的成本差異，并結合項目規模和技術選擇進行具體估算。

② 電網接入和配套設施成本：考慮光伏電廠和儲能系統與電網的接入所需的變電站、升級設備、輸電線路和配套設施等成本。這些成本通常需要根據實際情況進行具體評估和預算。

③ 運營維護成本：評估光伏電廠和儲能系統的運營和維護成本，包括日常巡檢、維修保養、設備更換、人員培訓等。需要考慮設備壽命、運行維護方案和人力成本，以合理估計項目的長期運營費用。

④ 電力銷售收入：分析涇源縣項目的電力銷售收入，包括售電價格、用電主體和購電合同等?？筛鶕嚓P政策和市場條件，合理預測電力銷售收入的金額和持續性。

⑤ 其他經濟收益：除了電力銷售收入外，還需考慮其他潛在的經濟收益，如可再生能源補貼、碳排放交易、綠色金融支持等。這些收益將有助于降低項目投資風險和提高回報率。

3.2.5 環境效益和政策支持

涇源縣項目的環境效益對項目可行性也有影響。光伏電廠和儲能系統的建設可以減少溫室氣體排放和環境污染，符合雙碳背景的政策導向。評估支持政策和激勵措施，包括潛在的綠色金融和補貼政策。評估光伏電廠和儲能系統的環境效益和政策支持時，可以考慮以下幾個方面：

① 溫室氣體排放減少：光伏電廠和儲能系統的建設可以替代傳統的化石燃料發電，減少二氧化碳等溫室氣體的排放。評估項目的減排潛力，考慮可持續發展和碳中和目標的要求。

② 環境污染減少：光伏電廠和儲能系統的建設也可以減少空氣污染和水污染。評估項目對大氣和水體質量的影響，考慮減少污染物的排放及相關環境效益。

③ 綠色金融和補貼政策：分析國家和地方的綠色金融政策及相關補貼政策，了解是否存在支持光伏電廠和儲能系統建設的金融和政策支持。這些支持政策可以降低項目的資金成本，并提供更有利的經濟環境。

④ 雙碳背景政策：考慮國家雙碳背景政策的要求，如碳排放交易市場、碳中和目標等。評估項目在雙碳背景政策框架下的可行性和符合性。

基于以上分析因素，可以對涇源縣項目的可行性進行綜合評估。需要綜合考慮光伏資源豐富度、儲能需求、技術可行性、投資成本和回收期、環境效益和政策支持等因素，以確定涇源縣項目的可行性和經濟可行性，為決策者提供科學依據和決策建議。

4 結束語

通過對三峽能源寧夏涇源縣一期100MW/200MWh共享儲能電站項目的分析，可得出光伏電廠儲能系統供廠用電的可行性結論。光伏電廠儲能系統可以有效解決光伏發電的波動性問題，提高電力供應的穩定性和可靠性，同時在雙碳背景下具有良好的應用前景。這對推動全球能源轉型、實現碳減排目標具有重要意義。