中國儲能網(wǎng)訊：9月7—9日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司、國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司、浙江省能源局聯(lián)合指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合232余家機構共同支持的第十二屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。本次大會由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會、中國科學院電工研究所儲能技術組和中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
大會以"共創(chuàng)儲能新價值，共建市場新格局"為主題，聚焦新型儲能安全持續(xù)發(fā)展，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機制、資本市場、新型儲能系統(tǒng)集成技術、供應鏈體系、商業(yè)模式、標準、示范項目應用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應用。
來自行業(yè)主管機構、國內(nèi)外駐華機構、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的913家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，3317位嘉賓參加了本屆大會，其中154家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
大會組委會邀請清華大學四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院張東輝所長做“高比例新能源系統(tǒng)中儲能配置規(guī)模論證”專題報告，以下是發(fā)言主要內(nèi)容。
張東輝：謝謝各位一大早來聽我們分享的觀點，高比例新能源系統(tǒng)中儲能配置規(guī)模論證，這個課題的主要目的是看看在以后在高比例新能源電力系統(tǒng)中，新能源多了以后，我們儲能配置的性能和規(guī)模到底該怎么論證，我們對這個事情也比較感興趣，也跟幾個電網(wǎng)公司合作開展了這方面的合作，也給一些單位分享了我們的觀點。相關成果也發(fā)表了論文，大家可以參考。
我的分享分三部分：
一、新型電力系統(tǒng)下的儲能應用背景。
現(xiàn)在儲能有幾個特點，類型多、作用多、應用場景多，就弄得比較復雜，在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的儲能配置當中，到目前為止用得比較成熟的是火電廠側(cè)配儲能參與調(diào)頻，電網(wǎng)側(cè)配儲能參與調(diào)峰，削峰填谷，在用戶側(cè)配儲能參與峰谷套利，這三個場景是商業(yè)模式比較成熟的。但現(xiàn)在應用需求最大的是在新能源配儲能，但是現(xiàn)在的政策機制還比較阻塞，一直沒有順利進展起來。
我國現(xiàn)在風電光伏已經(jīng)進入快速發(fā)展期，基本上在“十四五”期間風電光伏會翻倍，甚至會超預期發(fā)展。
在高比例新能源并網(wǎng)下的新型電力系統(tǒng)有兩個最主要的問題，第一個是新能源消納的壓力加大，第二是電網(wǎng)可靠供電難度提高。這是兩個最核心的矛盾，我們一直說我們要配儲能，配儲能是為了什么？是為了加快構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)，解決這兩個難題。最終的目的是達到電力功能更加清潔，綜合社會成本更低的目標。
二、高比例新能源系統(tǒng)中的儲能配置規(guī)劃
我們在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)運行的隨機性是相對比較小的，如果大家考慮在一次能源供給比較充足的情況下，其中系統(tǒng)運行的隨機性比較小，基本上唯一的隨機性就是隨著溫度、天氣的不確定，導致某些時段出現(xiàn)了供電的緊張。所以說在這種情況下，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中儲能規(guī)劃可以采用邊界化處理，比如說傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)也有儲能，就是抽水蓄能，抽水蓄能就是采用邊界化的處理，要滿足兩個條件，第一個是提升系統(tǒng)的調(diào)峰能力，第二個是提升系統(tǒng)的在最大負荷的供電能力。這是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)劃的邊界化處理方式。
但是在高比例新能源系統(tǒng)下，儲能配置有巨大的需求，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)下儲能配置可能是經(jīng)濟性的問題，在高比例新能源系統(tǒng)下，就不光是經(jīng)濟性問題，是靈活性配置的必需要求。
立足于提升系統(tǒng)靈活性。這里面有兩個需求，一是容量型儲能配置的需求，主要是解決系統(tǒng)的調(diào)峰問題，新能源出力的不可控，會帶來一些反調(diào)峰特性，就會導致系統(tǒng)出現(xiàn)階段性的電量過剩，甚至在某些時候出現(xiàn)電量供應不足。這個時候就有容量型出來。
第二個是系統(tǒng)慣量下降，系統(tǒng)安全穩(wěn)定特征發(fā)生劇烈變化，不僅是大家一直很關心的新型電力系統(tǒng)下的頻率穩(wěn)定問題，還包括在局部新能源大規(guī)模接入下系統(tǒng)的其他穩(wěn)定問題，比如新能源發(fā)生的震蕩等等?？赡苄枰β市偷膬δ馨l(fā)揮作用。
容量型儲能和功率型儲能兩種，在新型電力系統(tǒng)下應用的主要是容量型儲能，從規(guī)模來說容量型儲能是占多數(shù)的，我們新型電力系統(tǒng)面臨最大的問題是調(diào)峰和新能源消納的問題。
如果要論證規(guī)模，這幾個儲能因為容量型和功能型儲能性能特點有很大的區(qū)別，技術特點也有很大的區(qū)別，代價也有很大的區(qū)別，所以從規(guī)模論證來說應該要區(qū)分開來論證。
首先論證需求規(guī)模最大的是容量型儲能，從削峰填谷容量需求，就要優(yōu)化儲能的裝機規(guī)模，再優(yōu)化它的配置容量，這些都是需求。再結合我們配置在電網(wǎng)里面，要兼顧一些其他的作用，比如說兼顧一些供電，比如在江蘇某些地方環(huán)節(jié)阻塞，有些電網(wǎng)安全，這也是它很重要的作用。
第二個是調(diào)頻需求，調(diào)頻分一次調(diào)頻和二次調(diào)頻，一次調(diào)頻和二次調(diào)頻需求還是很不一樣的，二次調(diào)頻是長時間連續(xù)的動作，一次調(diào)頻是間隔時間比較長的動作。所以我們優(yōu)先論證二次調(diào)頻需求，現(xiàn)在儲能主要配置在火電廠側(cè)，配合火電廠進行二次調(diào)頻。
我們的容量需求和二次調(diào)頻的儲能，它的本質(zhì)上有相當一部分也可以兼顧一次調(diào)頻的需求，因為一次調(diào)頻響應的頻次比較低，兩三個小時響應一次。
所以最終我們把這幾個地方結合起來，容量型儲能最終規(guī)模需求，還有一次調(diào)頻、二次調(diào)頻，以及其他局部配置需求，以前大家也做了專題去研究這個事情，但后面這些不占當前儲能配置主要的部分。
我們講儲能配置規(guī)模，重點講一下容量型儲能怎么配置，我們的思路。容量型儲能主要是明確系統(tǒng)級整體配置規(guī)模，確保系統(tǒng)規(guī)劃投資和整體的運行綜合成本較低，這里面有一個觀點，就是新能源棄電要合理棄電，該棄就得棄。以提升新能源消納能力及系統(tǒng)安全可靠性為主要優(yōu)化目標，在初步確定儲能配置規(guī)模的時候，我們再優(yōu)化儲能的落點、規(guī)模、論證。
這里面一個通用的方法是雙層策略方法，上層是儲能規(guī)劃模型，下層是各個運行場景下的優(yōu)化策略的優(yōu)化模型，通過下層優(yōu)化模型為規(guī)劃模型做輸入，從而產(chǎn)生迭代，最終得到最優(yōu)的規(guī)劃方案，這是一個通用的模型。但是這個通用模型可能對具體規(guī)劃計算人員來說，應用的代價和難度可能是不一樣的。
我們這邊在前期做研究，雙層模型也寫了一篇文章，還沒有發(fā)表。前面作為一個簡單規(guī)劃模型，我們發(fā)表了文章，提了一個簡單的規(guī)劃模型，大家可以試用一下。我們提了目標函數(shù)，就是儲能配置的代價，加上新能源的棄電代價，加上負荷的限電比例，這里面沒有考慮電網(wǎng)投資等其他東西，因為這些東西綜合來說都是應該要去加入的。
我們的儲能規(guī)劃論證原則，第一個是少量新能源棄電和負荷不滿足，應作為靈活性調(diào)控常規(guī)手段考慮。第二個是儲能配置規(guī)模研究建議采用全時段的時序生產(chǎn)模擬。第三是儲能配置規(guī)模研究需要基于合理的開機方式，因為現(xiàn)有常規(guī)機組規(guī)模比較大，所以要基于合理的開機方式。
這是我們的示例，總體上是通過全時段的時序生產(chǎn)模擬，來得到新能源棄電和負荷限電，通過各個配置方案。
這里面有兩個要點，第一個要點是在時序生產(chǎn)模擬中要模擬電網(wǎng)的合理開機方式，因為合理開機方式十分關鍵，在現(xiàn)有的系統(tǒng)下，我們的主要靈活性資源來自于常規(guī)機組，其次是儲能，但儲能的絕大部分靈活性資源還是抽蓄，再其次才是新型儲能。所以電網(wǎng)中的開機方式，本身就是一個很大的優(yōu)化課題。
第二個是儲能的協(xié)調(diào)充放電策略，現(xiàn)在很多公開發(fā)表的文獻中，很多儲能充放電策略是不能閉環(huán)的，它的充電和放電在什么時候充，什么時候放，是有很大的策略優(yōu)化空間的，如果你的策略優(yōu)化空間不好，最后得到的儲能配置規(guī)?？赡芫陀袉栴}。
我們有一個典型的案例，這個典型案例是一個省級電網(wǎng)的案例，這個電網(wǎng)規(guī)模比較大，大概200GW，有很大規(guī)模的配置風電、光伏、海洋風電等等，我們自己當時論證的參數(shù)，這些參數(shù)供大家參考，也有公開發(fā)表的文獻，如果大家有興趣可以搜文獻。
第一個是論證開機方式，這個東西其實在學術上做開機方式和實際生產(chǎn)運行做開機方式是兩個概念，實際生產(chǎn)運行中開機方式基本上是跟著檢修方式去走，跟著檢修方式的優(yōu)化，以前是采用很復雜的學術方法，其實實際生產(chǎn)運行不是這樣。所以我們的開機方式，首先要求最大的開機規(guī)模和最小開機規(guī)模，在我們系統(tǒng)中可以運行的最大開機規(guī)模和最小開機規(guī)模，再考慮生產(chǎn)實際，生產(chǎn)實際中不可能一天一個開機方式，基本上都是階段性的，有可能十天一個開機方式，十五天一個開機方式。所以最終我們論證出來藍色的是最大開機方式，紅色是最小開機方式，最終算下來黑色是我們想得到的，我們做邊界條件輸入的開機方式。
第二個是儲能配置效果對比，我們?nèi)陼r序生產(chǎn)模擬，采用配置儲能有多大的效果，在這么一個系統(tǒng)中，如果我們不配置儲能，新型電力系統(tǒng)棄電率是6.3%，如果配置了足夠多的抽蓄，加上足夠多的新型儲能，新能源棄電可以降到3%?，F(xiàn)在大家有一個觀點，新能源棄電率要控制在5%以下。這是兩個曲線，是全年的，可以發(fā)現(xiàn)如果不配置儲能，全年很多時候都會發(fā)生新能源棄電，配置儲能，全年棄電的概率和量都小了很多，但是新能源棄電率是必不可少的，尤其在2月份新能源大發(fā)，負荷規(guī)模很小的情況下，這個時候新能源棄電是必不可少的。
配置儲能效果對比方面，以2月份為例，藍色是未安裝儲能的功率不平衡，儲能是怎么動作的？SOC曲線是什么樣的，在2月份新能源嚴重過剩的情況下，我們可以通過合理的儲能充放電策略，可以有效減少新能源棄電。但是這里要說一下，如果要完全解決2月份新能源棄電的問題，這不是我們現(xiàn)在采用的短時間的新型儲能能解決的事情，如果完全采用短時間4個小時的新型儲能去解決，可能配置的量要增大100倍才能解決這個問題，這個明顯不現(xiàn)實，可能要利用一些長時間的儲能，比如氫能。
配置儲能規(guī)模的案例，這個目標函數(shù)只是一個示范，在實際的規(guī)劃和運行中，采用什么樣的目標函數(shù)，是跟它的立場有關系的，政府采用一個目標函數(shù)，電網(wǎng)側(cè)采用一個目標函數(shù)，有可能第三方又采用一個目標函數(shù)，所以每個人論證出來的儲能配置規(guī)模不一樣，區(qū)別很大，這是一個很重要的因素。
三、結語
1）新型電力系統(tǒng)下新能源并網(wǎng)比例高、規(guī)模大，對各類靈活性資源需求也大，儲能是提升系統(tǒng)的新能源消納和電力可靠安全供應能力的關鍵支撐。
2）高比例新能源系統(tǒng)中的儲能配置要區(qū)分容量型和功率型，其中容量型儲能規(guī)模占主要部分。
3）在高比例新能源系統(tǒng)中進行容量型儲能總體配置規(guī)模論證，不建議采用傳統(tǒng)電網(wǎng)邊界規(guī)劃方法，可采用規(guī)劃運行兩階段方法，運行層可以采用時序生產(chǎn)模擬方法。
4）規(guī)模論證中其他靈活性資源運行方式（如常規(guī)機組開停機）以及儲能充放電策略是關鍵因素。
5）儲能的系統(tǒng)分析模型十分關鍵，包括經(jīng)濟分析模型和運行策略、控制策略和暫態(tài)分析模型、調(diào)頻模型、時序模擬模型。
最后簡單介紹一下我們所，我們是清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院下面的系統(tǒng)混合仿真研究所，我們做各類儲能模型建模和對系統(tǒng)影響分析，包括我們有全套自主開發(fā)的機電和電磁暫態(tài)分析軟件，也有全自主開發(fā)的時序生產(chǎn)模擬軟件。謝謝大家！
