儲能是推動能源轉型變革和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要支撐技術，有助于構建清潔低碳、安全高效的能源體系。隨著江蘇、河南、湖南、青海、福建等電網(wǎng)側百MW級電站相繼建設、投運，電網(wǎng)側儲能已然成了儲能產(chǎn)業(yè)的焦點。然而，2019年5月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《輸配電定價成本監(jiān)審辦法》明確規(guī)定電化學儲能費用不得計入輸配電定價成本，讓處于發(fā)展熱潮中電網(wǎng)側儲能急劇降溫。歷時一年，由于新能源高比例滲透和特高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展，帶來的系統(tǒng)波動等電網(wǎng)安全問題日益嚴重，電網(wǎng)對構建高比例、泛在化、可廣域協(xié)同的儲能需求越發(fā)迫切，電網(wǎng)側儲能呼之欲出。
北京懷柔5 MW/10 MW·h 儲能電站
海西州50 MW/100 MW·h儲能電站
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電網(wǎng)側儲能應用
隨著全球新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國已成為儲能技術發(fā)展的領軍國家，尤其是在電化學儲能方面。電網(wǎng)側儲能是區(qū)別于電源側和用戶側，在輸配電網(wǎng)中建設的儲能，作為電網(wǎng)中優(yōu)質的有功無功調(diào)節(jié)電源，其主要功能是有效提高電網(wǎng)安全水平，實現(xiàn)電能在時間和空間上的負荷匹配，增強可再生能源消納能力，在電網(wǎng)系統(tǒng)備用、緩解高峰負荷供電壓力和調(diào)峰調(diào)頻方面意義重大。近兩年投入的電網(wǎng)側示范項目也應運而生（見表1）。
表1 國內(nèi)外典型MW級電池儲能電站
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電網(wǎng)側儲能研究方法
從儲能選址角度分析，現(xiàn)有大部分研究都是將儲能選址配置整體建模，這種處理方式更偏重經(jīng)濟性指標而忽略技術性指標，選址的優(yōu)化結果缺乏理論依據(jù)。將儲能選址問題單獨進行建模求解的研究中，考慮的指標較為單一，而且沒有提及儲能的充放電狀態(tài)對指標的影響，沒有做到與儲能配置問題的有機結合。
從儲能配置角度分析，現(xiàn)有研究對儲能在電網(wǎng)側帶來的收益和作用考慮的不夠全面，涉及儲能對整個電網(wǎng)系統(tǒng)所帶來的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益的研究較少。
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電網(wǎng)側儲能需求分析
3.1 理論分析
由新能源出力引起的不確定性和波動性無法改變，用電負荷的峰谷特性也是客觀存在的，這對電力系統(tǒng)必須實時供需平衡造成困難。不僅如此，新能源對電網(wǎng)線路的載流能力、電壓穩(wěn)定、網(wǎng)絡損耗等也帶來了新的挑戰(zhàn)。風電出力與負荷曲線相比，存在明顯的反調(diào)峰特性，在負荷低谷時，風電大發(fā)，而負荷高峰時，風電發(fā)電量較低，風電出力和負荷曲線的反差特性也正是導致系統(tǒng)出現(xiàn)各種挑戰(zhàn)的根源。通過將風電出力與負荷曲線相比，可以看出存在明顯的反調(diào)峰特性，在負荷低谷時，風電大發(fā)，而負荷高峰時，風電發(fā)電量較低，風電出力和負荷曲線的反差特性也正是導致系統(tǒng)出現(xiàn)各種挑戰(zhàn)的根源。
3.2 時序指標分析
分析電網(wǎng)側對于儲能的需求，主要從線路負載率、節(jié)點電壓、網(wǎng)絡損耗3個方面進行介紹。從電網(wǎng)側的儲能需求分析可以看出，風電并網(wǎng)后，系統(tǒng)的3個指標發(fā)生變化：線路負載率升高，電壓波動程度加深，網(wǎng)損減小。但各指標的變化規(guī)律不易總結，這是因為系統(tǒng)的注入功率和電壓、網(wǎng)損等指標有復雜的耦合關系，所以需要將其解耦。實際上，風電出力對電力系統(tǒng)來說，最開始改變的只是風電接入節(jié)點的注入功率。
04
電網(wǎng)側儲能優(yōu)化規(guī)劃
將經(jīng)濟性納入考量是實現(xiàn)電網(wǎng)側儲能技術推廣應用的必然發(fā)展趨勢。國家層面對電力輔助服務給予了高度重視，從國家能源局綜合司發(fā)布的《關于2019年上半年電力輔助服務有關情況的通報》來看，對比各區(qū)域電力輔助服務補償費用情況以及分項電力輔助服務補償費用兩方面（見圖1、2），可以發(fā)現(xiàn)國家發(fā)改委等相關部門就推進電力輔助服務市場建設提出具體要求。目前，全國除西藏外31個省參與電力輔助服務補償?shù)陌l(fā)電企業(yè)共4566家，裝機容量共13.70億kW，補償費用共130.31億元，占上網(wǎng)電費總額的1.47%。
圖1 各區(qū)域電力輔助服務補償費用情況
圖2 分項電力輔助服務補償費用
可以看出，政府為促進電儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)揮其市場機制作用搭建了平臺，為儲能在輔助服務應用領域提供了多渠道盈利的可能性。
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總結與展望
目前，國內(nèi)電網(wǎng)側儲能技術的發(fā)展尚處于完善期，相關政策法規(guī)亟待進一步完善。隨著新能源大規(guī)模發(fā)展、能源轉型持續(xù)深化和儲能技術不斷成熟，未來電網(wǎng)側儲能的規(guī)模化發(fā)展必將成為趨勢。因此，構建基于需求分析的電網(wǎng)側儲能經(jīng)濟性評估系統(tǒng)尤為必要，依托系統(tǒng)對儲能全壽命周期投資成本和運維成本進行評估，從而提升電網(wǎng)側儲能效益利用價值，提升儲能技術的經(jīng)濟性。具體建議主要有：
1）考慮儲能技術對能源的生產(chǎn)和消費的革命性意義及對產(chǎn)業(yè)的帶動作用，建議“十四五”期間，國家層面推動形成更加良好的政策環(huán)境，持續(xù)支持儲能技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
2）注重頂層設計、規(guī)劃先行，研發(fā)區(qū)域電網(wǎng)分布式儲能系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃軟件，實現(xiàn)對電網(wǎng)側儲能選址以及優(yōu)化配置計算，并提高運算速度和準確度，可為儲能技術在電網(wǎng)側的應用更具通用性和可操作性。
3）從安全效益、經(jīng)濟效益、社會效益等角度進行綜合衡量，統(tǒng)籌不同技術類型和應用需求，應依據(jù)不同應用場合，確定好邊界條件，量身制定相應典型方案和配套政策，合理安排儲能建設時序與規(guī)模，引導儲能有序發(fā)展。
4）建立完善的標準體系，規(guī)范電化學儲能并網(wǎng)接入、調(diào)度運行等全過程管理，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)的安全、友好互動。
5）建立以效益評估為基礎的合理成本疏導機制，在科學合理評估的前提下，將儲能建設成本納入輸配電價核算，助力建立合理的儲能價值發(fā)現(xiàn)方式和回收機制，為儲能提供良好的市場生存環(huán)境。
6）電網(wǎng)側儲能技術實現(xiàn)持續(xù)、健康發(fā)展離不開產(chǎn)、學、研、用各環(huán)節(jié)人才梯隊建設，應盡快落實相應的人才培養(yǎng)和保障制度，為儲能技術發(fā)展提供堅強支撐。
作者簡介
李建林，博士，二級教授，博導。中國可再生能源學會儲能專委會副主任委員，北京先進碳材料產(chǎn)業(yè)促進會儲能主委會主任委員，國網(wǎng)吉林電科院儲能領域首席技術專家，安徽省自動化學會儲能專委會主任，華東儲能領跑者聯(lián)盟副理事長，中國電機工程學會需求響應組副組長，電力系統(tǒng)自動化、電網(wǎng)技術、電工技術學報、電網(wǎng)技術、高電壓技術、太陽能學報等權威雜志編委，電氣應用雜志編委會副主任委員。從2009年開始至今，一直從事大規(guī)模儲能技術研究。先后承擔儲能領域國家級項目多項，其中，國家重點研發(fā)計劃項目1項，國家863課題4項，國家自然基金項目3項，國家電網(wǎng)公司儲能方向重大項目10項，各級網(wǎng)省公司項目10余項。近年來在國內(nèi)外核心期刊發(fā)表文章150余篇，其中100余篇被SCI/EI檢索，授權發(fā)明專利50余項。負責起草儲能領域行業(yè)標準10余項，著有《大規(guī)模儲能技術》、《智能電網(wǎng)中的風光儲關鍵技術》、《儲能系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)頻技術》等著譯作10余部。在儲能領域獲省部級一、二等獎項10余次。
周喜超，高工，國網(wǎng)綜合能源服務集團科技研發(fā)中心高級研究員，從事大規(guī)模儲能技術研究與工程應用，曾負責江蘇淮安儲能項目前期工作。先后參與國家863課題1項，國家能源局課題1項，國家電網(wǎng)公司儲能方向課題6項，參與編寫行業(yè)標準1項，企業(yè)標準2項。近年來在國內(nèi)外發(fā)表SCI/EI檢索文章20余篇，授權發(fā)明專利10余項，軟件著作權3項，獲中國電力建協(xié)成果一等獎2項，省級科技成果三等獎3項。
