為貫徹落實“四個革命,一個合作”能源戰略思想,推進西北區域能源行業供給側結構性改革,推動《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》實施,促進規模化儲能技術在西北電網的應用,西北能源監管局聯合清華大學共同開展了“規模化儲能在西北電網的應用分析與政策建議”課題研究。針對西北電力系統特點,課題全面分析了西北電網對儲能的需求,結合西北區域實際,提出了規模化儲能在西北電網應用的路徑及相關政策建議。
一、儲能發展現狀
(一)儲能技術概況
儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術主要可以分為儲(chu)(chu)(chu)(chu)電(dian)(dian)和儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱、儲(chu)(chu)(chu)(chu)冷(leng)技(ji)術,其中儲(chu)(chu)(chu)(chu)電(dian)(dian)技(ji)術一般(ban)包(bao)括(kuo)物(wu)理儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(如抽水儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)、壓縮空(kong)氣儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)、飛輪儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)等(deng))、化學儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(如鉛(qian)酸電(dian)(dian)池、液流電(dian)(dian)池、鈉硫電(dian)(dian)池、鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池等(deng))、電(dian)(dian)磁(ci)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(如超(chao)導(dao)電(dian)(dian)磁(ci)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)、超(chao)級電(dian)(dian)容器儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)等(deng))。
其中,抽水(shui)蓄能(neng)(neng)(neng)(neng)是目(mu)前(qian)廣泛應(ying)用、技術成熟和(he)(he)(he)裝機容量最大(da)的(de)(de)(de)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)類型(xing)。壓(ya)縮空(kong)氣儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)站(zhan)雖(sui)然可以(yi)達數百(bai)兆瓦至吉瓦的(de)(de)(de)規(gui)模(mo),但目(mu)前(qian)全世界在(zai)運(yun)的(de)(de)(de)大(da)規(gui)模(mo)壓(ya)縮空(kong)氣儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)站(zhan)只(zhi)有少數幾個,新型(xing)大(da)規(gui)模(mo)壓(ya)縮空(kong)氣儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)技術還不成熟。以(yi)鋰離子(zi)和(he)(he)(he)鉛(qian)酸(碳)為代表的(de)(de)(de)化學(xue)電(dian)(dian)池(chi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)在(zai)近(jin)幾年獲得了(le)大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用,投建(jian)項目(mu)數量最多,成本下降較(jiao)快(kuai),具有廣闊應(ying)用前(qian)景(jing),但目(mu)前(qian)的(de)(de)(de)成本仍然偏高。其它可大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用的(de)(de)(de)化學(xue)電(dian)(dian)池(chi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)技術包括液流電(dian)(dian)池(chi)和(he)(he)(he)鈉硫電(dian)(dian)池(chi)等(deng),目(mu)前(qian)受(shou)制于成本和(he)(he)(he)技術雙重因(yin)素制約,近(jin)幾年投建(jian)項目(mu)數量和(he)(he)(he)總(zong)規(gui)模(mo)遠小于鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)。飛輪儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)在(zai)技術上很(hen)受(shou)關注,也(ye)有少數較(jiao)大(da)規(gui)模(mo)的(de)(de)(de)商業項目(mu),但目(mu)前(qian)在(zai)國(guo)內尚無大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用。電(dian)(dian)磁儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)主(zhu)要用于提(ti)高電(dian)(dian)網的(de)(de)(de)輸電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)力和(he)(he)(he)提(ti)升電(dian)(dian)力系統的(de)(de)(de)穩(wen)定性,目(mu)前(qian)還處(chu)于論證和(he)(he)(he)試點應(ying)用階段。
除儲(chu)電(dian)技(ji)術(shu)之外(wai)(wai),氫(qing)儲(chu)能由于具有(you)可(ke)大規模存儲(chu)的(de)優點(dian)(dian),在歐洲較早(zao)地(di)受(shou)(shou)到關注(zhu)和試(shi)點(dian)(dian),近(jin)幾年在國(guo)內也(ye)(ye)(ye)開始(shi)受(shou)(shou)到重視,但(dan)目(mu)前尚處于起步階段。儲(chu)熱(re)技(ji)術(shu)也(ye)(ye)(ye)是(shi)近(jin)幾年國(guo)內投資(zi)(zi)的(de)熱(re)點(dian)(dian),從源(yuan)端(duan)到荷(he)端(duan)都有(you)不(bu)少(shao)實際應(ying)用項目(mu)。儲(chu)熱(re)(蓄冷(leng))相(xiang)對于化學電(dian)池儲(chu)能,更容易大規模能量存儲(chu)且投資(zi)(zi)相(xiang)對較低,在有(you)熱(re)需(xu)求的(de)地(di)點(dian)(dian),可(ke)大規模推廣(guang)應(ying)用。此外(wai)(wai),太陽能熱(re)發(fa)電(dian)也(ye)(ye)(ye)離(li)不(bu)開儲(chu)熱(re)系(xi)統。
(二)相關政策
以英國(guo)和美國(guo)為代表的(de)(de)發(fa)(fa)達國(guo)家對儲(chu)(chu)能(neng)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)非(fei)常(chang)重視(shi),出臺了非(fei)常(chang)具體和有力(li)的(de)(de)儲(chu)(chu)能(neng)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)激勵(li)政策(ce),促進了儲(chu)(chu)能(neng)示范項目(mu)和商業項目(mu)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)。雖(sui)然英美等發(fa)(fa)達國(guo)家發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)儲(chu)(chu)能(neng)有電力(li)市場和輔(fu)助(zhu)服(fu)務市場的(de)(de)支(zhi)撐,但專門制定針對儲(chu)(chu)能(neng)的(de)(de)準入(ru)條件和考慮(lv)儲(chu)(chu)能(neng)靈活性(xing)的(de)(de)補償機制是不可或缺(que)的(de)(de)。除對儲(chu)(chu)能(neng)項目(mu)的(de)(de)投資(zi)(zi)進行補貼之外(wai),國(guo)外(wai)對促進儲(chu)(chu)能(neng)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)主要措施包括建立準許儲(chu)(chu)能(neng)參(can)與的(de)(de)容量市場、獨立儲(chu)(chu)能(neng)項目(mu)參(can)與調頻輔(fu)助(zhu)服(fu)務、配(pei)售電公司(si)投資(zi)(zi)儲(chu)(chu)能(neng)的(de)(de)配(pei)額制政策(ce)等。
2017年(nian)10月,我國(guo)發布《關于促進(jin)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)技(ji)術與(yu)產(chan)業發展的(de)指導意(yi)見》,明確了促進(jin)我國(guo)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)技(ji)術與(yu)產(chan)業發展的(de)重要(yao)意(yi)義(yi)、總體(ti)要(yao)求、重點任務(wu)和(he)(he)保障措施。目前,我國(guo)商業化儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)項(xiang)目主要(yao)參與(yu)調(diao)峰和(he)(he)調(diao)頻(pin)(pin)輔(fu)助(zhu)服(fu)務(wu)市場,且(qie)與(yu)火電(dian)機組或(huo)新(xin)能(neng)源發電(dian)場站配合運行,尚(shang)無大規模獨立儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)系統(tong)(抽(chou)水蓄能(neng)電(dian)站和(he)(he)微電(dian)網(wang)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)項(xiang)目除外)參與(yu)大電(dian)網(wang)輔(fu)助(zhu)服(fu)務(wu)的(de)項(xiang)目。雖然已有一些省(區)開始實施或(huo)出(chu)臺了調(diao)峰、調(diao)頻(pin)(pin)輔(fu)助(zhu)服(fu)務(wu)政(zheng)策,但儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)的(de)準入條件、身份和(he)(he)充(chong)放(fang)電(dian)價格還需(xu)進(jin)一步明確。
二、儲能技術促進西北五省(區)電網發展
西北地(di)區化石能源(yuan)和風(feng)光等(deng)自然資源(yuan)豐富,發(fa)電裝機容量(liang)目前已達到最高負荷的三倍。由于(yu)可再生能源(yuan)發(fa)電裝機容量(liang)大(da),電網的輸(shu)電容量(liang)、調峰能力(li)(li)和負荷需求不足,導致大(da)規模棄(qi)風(feng)棄(qi)光問題。投(tou)資儲能系統可增加電網調峰能力(li)(li)、緩解(jie)輸(shu)電通(tong)道阻塞(sai),有(you)望(wang)成為解(jie)決西北電網新能源(yuan)發(fa)電消納問題的重要途徑。
(一)提高外送電力的調節能力
由于西北地區風光資源(yuan)(yuan)豐(feng)富,未來可再生能(neng)源(yuan)(yuan)發電裝機容量還將進一(yi)步(bu)增長,對區域外(wai)消納可再生能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)依賴性將越(yue)(yue)來越(yue)(yue)大,可以集中(zhong)配建(jian)大規模儲能(neng)系(xi)統,主要(yao)包(bao)括抽水蓄能(neng)、壓縮(suo)空氣儲能(neng)和化學電池儲能(neng),提升可再生能(neng)源(yuan)(yuan)出力的(de)(de)可控性和在電力市場(chang)中(zhong)的(de)(de)競爭力。
(二)提升火電機組的調峰能力
西北電(dian)網(wang)中的(de)供(gong)(gong)熱(re)機(ji)組裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容量大(da),在供(gong)(gong)暖期的(de)調峰能(neng)力(li)受(shou)限,對(dui)電(dian)網(wang)調峰能(neng)力(li)和可再(zai)生(sheng)能(neng)源發電(dian)消(xiao)納的(de)影響顯著。在電(dian)廠側安(an)裝(zhuang)(zhuang)熱(re)水儲熱(re)系統(tong)或電(dian)鍋爐系統(tong),可實現(xian)大(da)容量儲熱(re),從而提升供(gong)(gong)熱(re)期間(jian)機(ji)組的(de)調峰能(neng)力(li)。
(三)降低斷面受阻
西北電(dian)(dian)網覆蓋的(de)地理范(fan)圍廣,西電(dian)(dian)東送和北電(dian)(dian)南送的(de)距離遠,在可再生能(neng)源集中接(jie)入的(de)區域,可以(yi)配置大規模儲(chu)能(neng)系統(主要包(bao)括化學電(dian)(dian)池、儲(chu)熱發(fa)電(dian)(dian)和壓縮空氣(qi)儲(chu)能(neng)),從(cong)而(er)減小因為斷面(mian)受阻(zu)而(er)引起的(de)棄(qi)風棄(qi)光(guang)電(dian)(dian)量。
(四)提升電網的安全性和穩定性
隨著西北可(ke)再生(sheng)能源發電(dian)(dian)的(de)(de)(de)進一步發展,在(zai)線的(de)(de)(de)傳統機組容量減(jian)小導致(zhi)系統的(de)(de)(de)慣(guan)性降低,可(ke)能危(wei)及電(dian)(dian)網的(de)(de)(de)安全(quan)性和(he)穩定性,可(ke)配置(zhi)快(kuai)速響應的(de)(de)(de)儲(chu)能系統來平(ping)抑(yi)頻率的(de)(de)(de)波動,提升西北電(dian)(dian)網的(de)(de)(de)安全(quan)穩定性。
(五)降低電網的峰谷差
在峰(feng)谷(gu)差(cha)相(xiang)對(dui)較大的地(di)區,對(dui)實施峰(feng)谷(gu)電(dian)(dian)價且電(dian)(dian)力用戶負(fu)荷峰(feng)谷(gu)差(cha)顯(xian)著的電(dian)(dian)力用戶,鼓勵由用戶或(huo)第三方投資儲能(neng)系(xi)統,進行(xing)價格套利或(huo)參與市場競爭(zheng),從而降低(di)電(dian)(dian)網的峰(feng)谷(gu)差(cha)。
三、規模化儲能在西北電網的應用分析與政策建議
(一)規模化儲能在西北電網應用的路徑
對(dui)(dui)儲能(neng)(neng)(neng)系統(tong)在西北電(dian)網(wang)(wang)(wang)中(zhong)(zhong)的應用,建議主(zhu)要發展四種應用類(lei)型:增加調峰能(neng)(neng)(neng)力、降低通道受阻、提升(sheng)電(dian)網(wang)(wang)(wang)安(an)全和用戶(hu)能(neng)(neng)(neng)量管理。兼顧儲能(neng)(neng)(neng)在源(yuan)(yuan)、網(wang)(wang)(wang)、荷側(ce)的發展,源(yuan)(yuan)端(duan)儲能(neng)(neng)(neng)包括大規(gui)模(mo)獨立(li)儲能(neng)(neng)(neng)電(dian)站、在火電(dian)廠內(nei)配(pei)(pei)置(zhi)(zhi)儲能(neng)(neng)(neng)、在新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)場(chang)站側(ce)配(pei)(pei)置(zhi)(zhi)儲能(neng)(neng)(neng),網(wang)(wang)(wang)側(ce)配(pei)(pei)置(zhi)(zhi)儲能(neng)(neng)(neng)主(zhu)要包括電(dian)網(wang)(wang)(wang)的電(dian)源(yuan)(yuan)送出端(duan)、輸送容(rong)量受限斷面和配(pei)(pei)電(dian)網(wang)(wang)(wang)中(zhong)(zhong)配(pei)(pei)置(zhi)(zhi)分布式儲能(neng)(neng)(neng),用戶(hu)側(ce)儲能(neng)(neng)(neng)主(zhu)要針對(dui)(dui)工商業(ye)用戶(hu)。
考(kao)慮的(de)儲(chu)(chu)能類(lei)型(xing)(xing)既包(bao)括大(da)規模抽水蓄(xu)能、壓縮空氣儲(chu)(chu)能、大(da)容量儲(chu)(chu)熱(re)(冷)、太陽能熱(re)發電(dian)、大(da)規模制氫、化學電(dian)池(chi)(chi)(chi)儲(chu)(chu)能,也包(bao)括功率型(xing)(xing)飛輪儲(chu)(chu)能和電(dian)磁儲(chu)(chu)能。化學電(dian)池(chi)(chi)(chi)儲(chu)(chu)能的(de)類(lei)型(xing)(xing)有多種,現階段主要(yao)考(kao)慮的(de)應(ying)用類(lei)型(xing)(xing)包(bao)括鋰電(dian)池(chi)(chi)(chi)、鉛酸(suan)(碳(tan))電(dian)池(chi)(chi)(chi)、液(ye)流電(dian)池(chi)(chi)(chi)。
將不同類型儲(chu)能(neng)(neng)的推(tui)(tui)廣應用分為四(si)個(ge)階段(duan),即“當(dang)前”、“2019-2020年(nian)”、“2021-2025年(nian)”、“2026-2030年(nian)”。其中,抽水蓄能(neng)(neng)和化學電池儲(chu)能(neng)(neng)在現階段(duan)已開(kai)始(shi)推(tui)(tui)廣應用,下(xia)一步可(ke)開(kai)展大(da)(da)規(gui)(gui)模儲(chu)熱(re)和太陽能(neng)(neng)熱(re)發電技術(shu)的應用推(tui)(tui)廣。在“十(shi)四(si)五(wu)”期(qi)間,新型壓縮(suo)空氣和飛輪(lun)儲(chu)能(neng)(neng)的應用有望突破,而在2025年(nian)以后,大(da)(da)規(gui)(gui)模制氫和電磁儲(chu)能(neng)(neng)有望獲得大(da)(da)規(gui)(gui)模應用。
(二)西北電網應用儲能的政策建議
1.西北(bei)地區(qu)可再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)(fa)電(dian)以(yi)集中(zhong)開發(fa)(fa)為主,在(zai)同(tong)一片區(qu)往(wang)往(wang)接入的可再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)(fa)電(dian)容量較大,易(yi)導(dao)致輸電(dian)通道受阻,建議(yi)制定(ding)相關政策措施支持在(zai)新能(neng)源(yuan)(yuan)場站群端投資大規模共享(xiang)型儲能(neng)系統。
2.在電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)中安裝儲能(neng)(neng)(neng)系統(tong)可實現降(jiang)低輸(shu)配(pei)電(dian)(dian)設備投(tou)資、提(ti)高(gao)(gao)電(dian)(dian)力(li)系統(tong)靈活性、為(wei)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)提(ti)供輔助服務(wu)等多(duo)重(zhong)價值(zhi),建議鼓勵西北各省(區)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)企業(ye)投(tou)資儲能(neng)(neng)(neng),實施電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)企業(ye)投(tou)資儲能(neng)(neng)(neng)的配(pei)額(e)制,提(ti)高(gao)(gao)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的輸(shu)配(pei)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)力(li)和電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)安全穩定性。
3.各省(sheng)(區)應(ying)對接入不同電壓(ya)等(deng)級和不同地點的儲(chu)能(neng)系統(tong)充(chong)放(fang)電價進行(xing)統(tong)籌考(kao)慮(lv),建議區分(fen)儲(chu)能(neng)所處的電壓(ya)等(deng)級,為(wei)鼓勵(li)接入配電網側的儲(chu)能(neng)系統(tong)運行(xing),可以(yi)采用分(fen)時充(chong)放(fang)電價格。
4.在各省(區)逐步(bu)建立調(diao)峰、調(diao)頻(pin)輔助服(fu)務市場的(de)背(bei)景下,應(ying)準許獨立儲(chu)能(neng)參與(yu)的(de)調(diao)峰、調(diao)頻(pin)輔助服(fu)務市場,并合理(li)考慮(lv)儲(chu)能(neng)的(de)市場準入條(tiao)件、運行(xing)控(kong)制方式(shi)和補償方式(shi),允許多個(ge)分布式(shi)儲(chu)能(neng)系統聚合參與(yu)輔助服(fu)務市場。
5.加強(qiang)對用(yong)戶(hu)側(ce)(ce)儲(chu)能(neng)投(tou)資的(de)(de)審查和(he)監管(guan),提高(gao)用(yong)戶(hu)側(ce)(ce)儲(chu)能(neng)投(tou)資的(de)(de)規范性、安全性;鼓勵用(yong)戶(hu)側(ce)(ce)儲(chu)能(neng)參與需求側(ce)(ce)響應計劃。