中國儲能網(wǎng)訊：在眾多儲能技術(shù)中，電化學(xué)儲能是抽水蓄能以外，發(fā)展最快、相對成熟的儲能技術(shù)，隨著成本持續(xù)下降，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，在某些領(lǐng)域電化學(xué)儲能已初具商業(yè)化應(yīng)用條件。2018年中國儲能應(yīng)用市場最大的亮點是電網(wǎng)側(cè)儲能市場的崛起，項目激增帶動儲能在輸配電領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。根據(jù)目前公開的規(guī)劃，可以預(yù)期，電網(wǎng)側(cè)儲能還將迎來快速發(fā)展。為此，我們專訪了國網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計研究所高級工程師時智勇，對電網(wǎng)側(cè)儲能發(fā)展進(jìn)行解析和探討。
記者:請您介紹一下儲能市場應(yīng)用的現(xiàn)狀。
時智勇：從整個電力系統(tǒng)的角度看，儲能的應(yīng)用場景可分為電源側(cè)儲能、電網(wǎng)側(cè)儲能、用戶側(cè)儲能三類。
儲能在電源側(cè)的應(yīng)用類型包括平滑出力波動、跟蹤調(diào)度計劃指令、提升新能源消納水平以及聯(lián)合調(diào)頻輔助服務(wù)等。其中，在火電廠內(nèi)部安裝儲能設(shè)施與火電機(jī)組聯(lián)合參與調(diào)頻輔助服務(wù)是我國當(dāng)前政策環(huán)境下獨(dú)特的應(yīng)用形式。儲能與火電機(jī)組捆綁參與調(diào)頻服務(wù)，可實現(xiàn)快速響應(yīng)調(diào)度指令，對于提高電網(wǎng)調(diào)節(jié)速率、響應(yīng)時間等有一定促進(jìn)作用。大規(guī)模波動性可再生能源發(fā)電的接入，增加了電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化和調(diào)度控制難度，新能源場站配置一定比例的儲能設(shè)施，可平滑新能源出力波動，顯著提升跟蹤計劃曲線能力，有效解決因隨機(jī)性和不可預(yù)測性導(dǎo)致的棄風(fēng)、棄光問題。
電網(wǎng)側(cè)儲能可以歸納為如下幾個特征：一是直接面向公共電網(wǎng)的獨(dú)立儲能電站，可集中布置也可分散布置，可接入輸電網(wǎng)也可接入配電網(wǎng)；二是必須接受調(diào)度機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一調(diào)度，可以通過市場參與電力、電量或者輔助服務(wù)交易，但應(yīng)服從統(tǒng)一調(diào)度并履行電網(wǎng)安全運(yùn)行基本義務(wù)；三是儲能設(shè)施的功率、容量有一定的準(zhǔn)入門限，其設(shè)計和布置應(yīng)服從電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃。電網(wǎng)側(cè)儲能可有效提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，在調(diào)峰調(diào)頻、系統(tǒng)備用、改善電能質(zhì)量以及緩解高峰負(fù)荷供電壓力、延緩輸配電設(shè)施升級擴(kuò)容等多個方面具有重要作用。
用戶側(cè)儲能即在用戶側(cè)安裝的儲能設(shè)施，是目前儲能商業(yè)化應(yīng)用最為成熟的領(lǐng)域。一方面，用戶為了減少用能成本，利用峰谷電價差進(jìn)行套利以及需量電費(fèi)管理，主要集中在江蘇、北京、廣東、浙江等峰谷電價差較大地區(qū)；另一方面，用戶為了提高供電可靠性和電能質(zhì)量自行安裝的儲能設(shè)施。用戶側(cè)儲能是商業(yè)模式創(chuàng)新最為活躍的領(lǐng)域，在提高分布式電源自發(fā)自用率、需求側(cè)響應(yīng)、微電網(wǎng)、綜合能源服務(wù)等方面，儲能的應(yīng)用價值有望得到充分挖掘。
記者：過去一年電網(wǎng)側(cè)儲能發(fā)展進(jìn)展如何？
時智勇：電網(wǎng)側(cè)儲能在2018年實現(xiàn)了階躍式發(fā)展，其中江蘇和甘肅市場值得關(guān)注。6月，江蘇鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲能電站并網(wǎng)運(yùn)行，是我國目前容量最大的電網(wǎng)側(cè)儲能項目，分丹陽、揚(yáng)中、鎮(zhèn)江新區(qū)等8個儲能電站，分散布置，統(tǒng)一調(diào)度，總規(guī)模為101 兆瓦/202兆瓦時。項目投運(yùn)有效緩解了夏季鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)負(fù)荷高峰供電壓力。江蘇第二批電網(wǎng)側(cè)儲能電站將在蘇州、南京、鹽城等地建設(shè)，總規(guī)模約202兆瓦/352兆瓦時，目前四大儲能電站項目已進(jìn)入招標(biāo)階段。此外，河南、青海、湖南、廣東等地區(qū)也陸續(xù)投運(yùn)項目。縱觀現(xiàn)已投運(yùn)的電網(wǎng)側(cè)儲能項目，多由電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)企業(yè)投資建設(shè)，電網(wǎng)公司通過簽訂租賃協(xié)議的方式運(yùn)營儲能電站?？梢哉f2018年電網(wǎng)側(cè)儲能的快速發(fā)展是電網(wǎng)企業(yè)對儲能技術(shù)應(yīng)用的大膽嘗試，從另一個角度也可以看出儲能的核心價值在電網(wǎng)運(yùn)行的某些領(lǐng)域逐漸得到凸顯。
另一個值得關(guān)注的省份是甘肅。2018年底，甘肅省首個網(wǎng)域大規(guī)模720兆瓦時電池儲能電站試驗示范項目獲批。該項目跨越源、網(wǎng)、荷三個領(lǐng)域，按照“分期建設(shè)、分布接入、統(tǒng)一調(diào)度”的原則實施，在酒泉、嘉峪關(guān)、武威、張掖等地建設(shè)，計劃2019年建成，后續(xù)將根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰需要及市場情況繼續(xù)擴(kuò)建。示范項目建成后，將成為國內(nèi)最大、商業(yè)化運(yùn)營的儲能虛擬電廠。該項目之所以備受關(guān)注，除了容量規(guī)模最大以外還具有如下特點：投資主體為非電網(wǎng)企業(yè),交易對象包括新能源場站、電網(wǎng)企業(yè)、電力用戶，參與市場橫跨現(xiàn)貨電量市場、輔助服務(wù)、新能源發(fā)電雙邊協(xié)議，是真正意義上的商業(yè)化儲能電站。該項目能否盈利將成為電網(wǎng)側(cè)儲能商業(yè)模式創(chuàng)新的風(fēng)向標(biāo)，也會在一定程度上倒逼儲能參與電力市場的相關(guān)市場機(jī)制的完善。
電網(wǎng)側(cè)儲能產(chǎn)業(yè)支持政策和標(biāo)準(zhǔn)也加快出臺。我國一直以來高度重視儲能發(fā)展，從戰(zhàn)略規(guī)劃、技術(shù)創(chuàng)新、示范應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面部署推動儲能發(fā)展。隨著電力體制改革的推進(jìn)以及地方推動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意愿增強(qiáng)，各地出臺了多項政策推動儲能發(fā)展，主要包括以下方面：一是多個地區(qū)和省市出臺了輔助服務(wù)市場運(yùn)營規(guī)則，儲能獲得市場主體地位被允許進(jìn)入調(diào)峰、調(diào)頻市場。二是將儲能作為需求側(cè)響應(yīng)資源，納入需求側(cè)響應(yīng)管理，更靈活地發(fā)揮儲能在負(fù)荷側(cè)調(diào)峰作用。三是監(jiān)管部門和電網(wǎng)企業(yè)相繼出臺儲能的規(guī)范意見。部分區(qū)域的能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)通過修改“兩個細(xì)則”，新增電化學(xué)儲能電站并網(wǎng)運(yùn)行管理相關(guān)規(guī)定。前不久南方電網(wǎng)公司發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)電化學(xué)儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》征求意見稿，國家電網(wǎng)公司也出臺了《國家電網(wǎng)公司關(guān)于促進(jìn)電化學(xué)儲能健康發(fā)展的指導(dǎo)意見（試行）》，電網(wǎng)企業(yè)對儲能技術(shù)應(yīng)用的關(guān)注和推動將大大促進(jìn)電網(wǎng)側(cè)儲能的發(fā)展。
在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，我國已經(jīng)成立全國電力儲能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，全面推進(jìn)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。目前我國已發(fā)布儲能國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二十余項。在儲能設(shè)備方面，已發(fā)布《電力儲能用鉛炭電池》、《電力儲能用鋰離子電池》、《電化學(xué)儲能系統(tǒng)儲能變流器技術(shù)規(guī)范》等多項國家標(biāo)準(zhǔn)；在儲能電站并網(wǎng)方面，已發(fā)布《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》、《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試規(guī)范》兩項國家標(biāo)準(zhǔn)；在儲能電站設(shè)計與運(yùn)行方面，已發(fā)布《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》和《電化學(xué)儲能電站運(yùn)行指標(biāo)及評價》兩項國家標(biāo)準(zhǔn)；儲能電站調(diào)度運(yùn)行、安全防護(hù)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在加快推進(jìn)。
記者：電網(wǎng)側(cè)儲能在電力系統(tǒng)中發(fā)揮哪些作用？
時智勇：主要體現(xiàn)在如下兩個方面。
一方面，延緩線路擴(kuò)容改造或新建輸配電設(shè)施，提高電網(wǎng)投資效益。城市負(fù)荷中心用電總量逐年上升，峰谷差日益增大，階段性功率尖峰提高，輸電線路局部短時阻塞突出。但土地資源緊張，地下綜合管廊利用飽和，難以新建電源點、變電站和擴(kuò)建通道。若在負(fù)荷附近安裝儲能設(shè)施，低谷時段充電，高峰時段放電，緩解線路周期性阻塞或降低過載水平，達(dá)到延緩線路擴(kuò)容改造或新建輸配電設(shè)施的目的。同時，對于保障制茶、農(nóng)耕季節(jié)性負(fù)荷供電，保障邊防、山區(qū)、農(nóng)牧區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)供電，移動式儲能或者基于儲能的微電網(wǎng)將是更加經(jīng)濟(jì)的供電方式。
另一方面，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷演化，電網(wǎng)運(yùn)行對快速靈活性調(diào)節(jié)資源的需求日益迫切。以風(fēng)電、光伏為代表的間歇性、隨機(jī)性新能源大規(guī)模并網(wǎng)，對電網(wǎng)安全運(yùn)行和穩(wěn)定控制提出了很大挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)亟需快速的、靈活的調(diào)節(jié)性資源以應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型下電源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)形態(tài)的轉(zhuǎn)變。以美國加州為例，自2015年起，加州光伏裝機(jī)規(guī)模逐步增大，可再生能源發(fā)電占負(fù)荷需求比重達(dá)70%，在轉(zhuǎn)入夜間的2～3小時內(nèi)光伏下降與負(fù)荷上升疊加后使得凈負(fù)荷曲線十分陡峭，被稱作“鴨型曲線”。經(jīng)統(tǒng)計，2018年上半年每日16時～19時實際最大爬坡功率已超過14000兆瓦，電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)較為困難，對以儲能為代表的快速調(diào)節(jié)資源需求日益凸顯。南澳州特斯拉電池儲能快速響應(yīng)電網(wǎng)故障事件，意大利國家輸電網(wǎng)公司儲能項目在高比例新能源并網(wǎng)系統(tǒng)中頻率響應(yīng)事件等實際案例表明，電化學(xué)儲能快速的響應(yīng)特性和雙向調(diào)節(jié)能力在提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平方面發(fā)揮著重要作用。
記者：電網(wǎng)側(cè)儲能的容量如何確定，電化學(xué)儲能是否會取代抽水蓄能？
時智勇：與用戶側(cè)或者電源側(cè)儲能不同，電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)從電網(wǎng)需求出發(fā)，明確儲能功能定位，根據(jù)電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性與電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。用于調(diào)峰的儲能，根據(jù)電力平衡測算調(diào)峰需求以確定儲能總?cè)萘?，根?jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和負(fù)荷分布確定分散布置還是集中布置，根據(jù)布局方式，確定容量分配比例；用于調(diào)頻的儲能，根據(jù)電源負(fù)荷曲線，全面分析系統(tǒng)頻率特性，計算系統(tǒng)對快速調(diào)頻資源的總需求，統(tǒng)籌常規(guī)調(diào)頻資源，做到響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)精度達(dá)到合理區(qū)間的經(jīng)濟(jì)配置；部分文獻(xiàn)對儲能用于提升系統(tǒng)暫態(tài)支撐、提高跨區(qū)直流輸電能力、優(yōu)化系統(tǒng)潮流分布、減少棄風(fēng)棄光等多方面做了分析，并提出了容量配置方法。無論電網(wǎng)側(cè)儲能被賦予何種功能定位，都應(yīng)以電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行為基礎(chǔ)，全局考慮電力系統(tǒng)多個環(huán)節(jié)，做到儲能容量配置的最優(yōu)化。
電網(wǎng)中電化學(xué)儲能與抽水蓄能具有很多相似之處，均可實現(xiàn)削峰填谷、調(diào)頻、緊急事故備用、黑啟動等功能，但短期內(nèi)，并不代表電化學(xué)儲能可完全替代抽水蓄能。抽水蓄能具有于容量大、技術(shù)成熟、安全性較高、生命周期長、經(jīng)濟(jì)性好等特點，從設(shè)計、施工、制造安裝、運(yùn)維等各環(huán)節(jié)均實現(xiàn)國產(chǎn)化，在調(diào)峰、促進(jìn)新能源消納方面發(fā)揮著重要作用。電化學(xué)儲能優(yōu)勢在于響應(yīng)速度快、布置靈活、建設(shè)周期短，在快速調(diào)頻、支撐系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定等方面具有重要價值，在電力系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)關(guān)鍵時刻的杠桿效應(yīng)更加顯著。電化學(xué)儲能與抽水蓄能技術(shù)特點不同，功能定位不同，二者相輔相成，相互補(bǔ)充，應(yīng)從電網(wǎng)運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性整體最優(yōu)為目標(biāo)進(jìn)行合理配置。
記者：儲能發(fā)展存在哪些困難，還有哪些方面需要進(jìn)行完善？
時智勇：電網(wǎng)側(cè)儲能目前還有一些問題需要面對。
電網(wǎng)側(cè)儲能本身不是電源，在電網(wǎng)運(yùn)行中不是必需品。其投資若不能通過輸配電價準(zhǔn)許收入予以疏導(dǎo)，將降低電網(wǎng)公司應(yīng)用儲能的積極性。作為非電網(wǎng)企業(yè)投資建設(shè)，以盈利為目標(biāo)參與市場化運(yùn)行的儲能項目，其可持續(xù)發(fā)展具體要綜合考慮儲能項目自身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。受到稀有金屬價格、基礎(chǔ)技術(shù)革新速度、生產(chǎn)工藝等限制，儲能成本短期內(nèi)不會大幅下降。參與市場的電網(wǎng)側(cè)儲能設(shè)施，相關(guān)機(jī)制將起關(guān)鍵作用。儲能作為電力系統(tǒng)一位成員，在參與容量、電量、輔助服務(wù)等市場過程中，首先能夠作為主體被納入到市場中去，其次需要一個公平的、體現(xiàn)儲能價值的價格機(jī)制，最后儲能的多重價值能夠得以釋放，真正發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用。
從儲能自身來看，還存在消防安全風(fēng)險。去年國內(nèi)外均發(fā)生過多起電化學(xué)儲能著火事件，盡管儲能已采用安全性較高的集裝箱式設(shè)計，但仍無法完全杜絕電池單元在過充或過放、短路及機(jī)械破壞時可能導(dǎo)致的電池內(nèi)部熱失控，繼而引發(fā)燃燒或者爆炸。電網(wǎng)設(shè)備和電網(wǎng)運(yùn)行對消防問題高度關(guān)注，對電化學(xué)儲能的應(yīng)用相應(yīng)也格外謹(jǐn)慎，儲能裝置在接入電網(wǎng)時，需要制定詳細(xì)的安全防護(hù)措施，避免發(fā)生事故影響電網(wǎng)運(yùn)行。消防水平的不斷提升也進(jìn)一步提高了儲能的成本，加大了在電網(wǎng)側(cè)規(guī)?；瘧?yīng)用的難度。
儲能給電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)帶來了有力支撐，但儲能的接入也會給電網(wǎng)造成一定負(fù)面影響，并非越多越好。一方面，儲能本體通過變流器接入電網(wǎng)，加劇電網(wǎng)電力電子化水平，從而引起局部電壓波動和諧波污染。另一方面，儲能規(guī)模應(yīng)用雖可以緩解尖峰用電需求，代替部分火電開機(jī)，但也會改變系統(tǒng)的短路容量和轉(zhuǎn)動慣量，而大規(guī)模儲能接入電網(wǎng)，若出現(xiàn)同充同放現(xiàn)象，對電網(wǎng)造成巨大沖擊。因此，電網(wǎng)側(cè)儲能容量、布局需進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，接入電網(wǎng)需接受統(tǒng)一調(diào)度，并履行相應(yīng)義務(wù)。
盡管電網(wǎng)側(cè)儲能發(fā)展剛剛起步，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性有待提高，政策機(jī)制還有待完善，但儲能在電網(wǎng)運(yùn)行中的作用是不容否定的。緊扣電網(wǎng)需求，找準(zhǔn)儲能定位，電網(wǎng)側(cè)儲能終會在規(guī)模和價值上得到大幅提升。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2019年2月22日第7期
