1、 我國電網靈活調節(jié)電源占比較低
電網系統正在經歷著從傳統能源向新能源轉型，在享受著新能源的清潔、低成本的同時，電網靈活性降低的問題也愈發(fā)突出。風電+光伏在發(fā)電量中占比，已由 2012年的 2%，提升至 2020 年的 9.3%，并且根據《2021 風電光伏建設管理辦法（征求意見稿）》，此比例將提升至 11%。風電、光伏由于發(fā)電輸出依賴于可預測性較差的自然資源，出力波動性較大，與用電負荷相關性很低，需要搭配具有調頻、調峰性能的機組，以避免對電網造成的沖擊。
提升電網靈活性主要依賴調峰和調頻能力，實現此功能需依賴電池儲能、 抽水蓄能、燃氣電站等靈活調節(jié)電源。根據中電聯數據， 我國此類靈活電源裝機比例不足 6%，“三北”地區(qū)新能源裝機顯著高于全國平均水平，但靈活調節(jié)電源更是不足 3%，電網調節(jié)能力大打折扣。相較其他國家，天然氣發(fā)電比例較高的歐美國家普遍靈活電源比重較高，如美國（靈活電源占比 49%）、西班牙（34%）、德國（18%）。
2 、居民用電比例提升增加負荷波動
我國經過多年快速發(fā)展，整體用電量逐年增長，電力消費結構也在不斷變化， 縱向對比來看，雖然第二產業(yè)用電仍然占到總用電量的 68%以上，但第一產業(yè)、第二產業(yè)用電量持續(xù)下降， 居民、第三產業(yè)用電占比不斷提高， 2020 年第三產業(yè)、居民用電量占比已達到 16%、 15%。
雖然我國居民用電占比正在提升，但從用電結構、人均用電量兩個維度橫向對比歐 美亞發(fā)達國家， 我國居民用電仍然具有非常大提升空間：
? 我國產業(yè)結構仍然以工業(yè)為主，服務業(yè)、消費正在快速發(fā)展過程中，電力消費結構同樣如此， 未來城市化、產業(yè)轉型均會提升第三產業(yè)、居民用電比例。
? 從人均用電量角度橫向對比， 我國人均居民用電量大幅低于發(fā)達國家，僅為美國的 16%，日本的 33%，但中國人均用電量增速遠超發(fā)達國家，在經濟快速發(fā)展帶動消費的背景下，居民用電量絕對值將保持持續(xù)上升勢頭。
未來我國第三產業(yè)、居民用電占比預計將繼續(xù)提升，電網也需要從適應工業(yè)負荷過渡到適應民用負荷。工業(yè)、工商業(yè)、居民用電因為使用習慣的不同，負荷特征截然不同，工業(yè)、工商業(yè)用電因為規(guī)模較大、運行規(guī)律穩(wěn)定，相對負荷較易預測， 而居民用電因為規(guī)模小且零散，運行極其不規(guī)律，因此負荷預測難度較大。而且由于夏季酷暑、冬季極寒等極端天氣影響，更加劇了負荷的波動性。
極端天氣導致電網峰值負荷大幅升高。在全球變暖、燃煤供暖逐步取消的背景下，由于空調、電采暖設備的集中使用，峰值負荷被進一步提升，對電網造成了極大的瞬時沖擊， 導致停電。今年 1 月國內極寒天氣下，多地創(chuàng)出歷史新高負荷峰值， 1月 7 日國網區(qū)域 11 個省級電網負荷創(chuàng)歷史新高， 而美國德克薩斯州也因為極寒天氣導致電力短缺，最高電價甚至達到 65 元/kWh。
而由于居民用電比例的持續(xù)增長，小型化、不規(guī)律的用戶終端占比將不斷提升，用電負荷波動性將進一步增大。通過對比過去 10 年主要省市的用電負荷及用電量數據，可以發(fā)現大部分省市用電負荷增速已高于用電量增速，我們認為這種趨勢未來仍將延續(xù)，電網將面臨更加復雜的挑戰(zhàn)。
3 、儲能是提升電網靈活性的剛需選擇
我國電網的靈活性裝機較低、居民用電比例不斷上升的特征，決定了電網提升靈活性將成為接下來發(fā)展剛需。而電池儲能憑借著其極快的響應速率、靈活的配置方式，正在電網靈活性提升中作用愈發(fā)突出，配置儲能可以實現以下功能：
? 提供系統慣量支撐，補充電網調頻能力。傳統火電、水電、核電、天然氣等發(fā)電方式都通過發(fā)電機輸出電能，當電網出現頻率波動時，憑借著汽輪機組的轉動慣量可以延緩頻率波動趨勢。但風電機組轉速慢，轉動慣量較小，而光伏發(fā)電無轉動設備，不具備轉動慣量，當電網頻率突變時，響應能力大幅下降。未來新能源占比提升，將使系統轉動慣量降低 30%以上。儲能具有出色的響應速率，可以在電網頻率波動時提升電網慣量支撐，并且自動響應進行一次調頻、二次調頻。
? 保障短時尖峰負荷供電，大幅節(jié)省電網投資。傳統電網投資需建設能夠滿足尖峰負荷的容量，但尖峰往往持續(xù)時間非常短，例如 2019 年江蘇最大負荷為 1.05 億千瓦，超過95%最高負荷持續(xù)時間只有55小時，在全年運行市場占比僅有0.6%，但滿足此尖峰負荷供電所需投資高達 420 億。而如果采用 500 萬千瓦/2 小時的電池儲能來保障尖峰負荷供電，所需投資約 200 億，投資額大幅節(jié)省。
? 促進新能源消納，進行電網容量靈活調度。傳統火電、核電、天然氣等發(fā)電方式，輸出功率和燃料供給相關，也就意味著可以人為控制，而風電、光伏輸出功率與資源相關，可預測性較差，而且無法控制，新能源占比的提升，降低了電網靈活性。從負荷特性來看，居民用電晚上負荷最高，而隨著居民用電占比提升，光伏 白天輸出功率最高、夜間為零的特點與負荷之間背離將愈發(fā)明顯，增加儲能系統實現白天發(fā)電量向夜晚用電高峰轉移，促進了新能源消納，也為電網調峰增加了手段。
