储能是电力系统中的关键一环,能应用在“发、输、配、用”任意一个环节。电力即发即用,以新能源为主体的新型电力系统中“源网荷”波动加剧,以上各环节推进配储,则可以平滑电力波动性,储能可起到系统稳定器的效用。
根据储能系统安装的地方,我们将储能应用场景分为发电侧、电网侧、用户侧三大主要类型。随着共享储能兴起,发电侧与电网侧储能界限逐渐模糊,我们根据受益方不同,将新能源配储归类为发电侧储能、用于调峰调频的储能为电网侧储能、用于分布式光储一体化及削峰填谷储能为用户侧储能。各应用场景储能商业模式各异,各具应用必要性。
新能源发电不稳定,无法完全按照电网调度指令出力,储能电站将其多发电量进行存储,并在出力低谷时放出,以此协助新能源消纳,并通过多发的弃风、弃光电量获取收益。
现阶段,我们国家新能源发电占比较低,消纳问题并不突出,仅靠弃风、弃光电量上网无法补足储能费用,此商业模式经济性较差。在新能源高比例接入下,电力系统净负荷将呈现“鸭型曲线”,在新能源发电衰退期需有足够的爬坡资源,并最终在光伏出力为0的阶段满足叠加光伏和风电的净负荷。
碳中和情景下,火电等可调节电源占比较低,储能凭借其快速、精准调节的特性,将成为最合适的爬坡资源,并可通过白天利用新能源发电高峰期存储的电量满足夜间用电需求。
储能主要通过电力辅助服务市场实现在电网侧的价值。辅助服务是市场主体(包括发电厂商、电力用户、储能企业)为维护电力系统的安全稳定运行,向系统提供的服务性产品,最重要的包含调峰、调频、备用容量等。
电力系统要足够灵活性,以确保电力系统保持供需平衡。现阶段,我国电力系统供需两侧波动性同时增大,对电网灵活性提出更加高的要求。用电侧,我国居民用电比例近年来一直上升,而居民用电相对工商业、大工业波动性更大,更加难以预测;发电侧,新能源发电占比不断的提高,而风光电发电波动性较传统机组更大。
储能调节灵活、响应速度快,是优质的灵活性资源,随着各地辅助服务市场逐渐完善,储能开始频繁参与辅助服务市场,商业模式更加多元化。
我国电力负荷峰谷差较大,而电力现货市场尚不完善,故推出调峰辅助服务,以调峰补偿的方式,推动电力系统供需平衡。未来电力现货市场逐渐完善,调峰将逐步退出辅助服务市场。
储能调频较传统手段更高效,是维持电网稳定的必要手段。调频服务是机组能在极短的时间内跟踪用电负荷变化,提供调频服务的机组通过接受发电自动控制信号上调或下调其出力,通常情况下,这一调节过程在几秒钟时间内完成。
调频服务的目的是纠正系统出现的频率偏差,维持电力系统频率的稳定。我国电力系统的额定功率为50Hz,对3GW以上的大容量系统,正常频率偏差运行值为±0.2Hz,小系统则为±0.5Hz。
储能具有快速响应、精确跟踪的特点,比传统调频手段更高效。目前我国主要以大型火电机组作为电网调频电源,通过调整电源出力来响应系统频率变化。但火电机组调频性能较差,其响应时滞长、机组爬坡速率低,不适合短时调频。
电化学储能响应速度快、调节精度高,在额定功率范围内,可以在1秒内以99%以上的景度完成指定功率的输出。电化学储能的AGC跟踪曲线几乎能与AGC指令曲线重合,而火电机组有极大几率会出现延时调节、偏差调节甚至反向调节的情况。
储能用于峰谷电价套利,用户都能够在电价较低的谷期利用储能存储电能,在用电高峰期使用存储好的电能,避免直接大规模使用高价的电网电能,以此来降低电力使用成本,并实现峰谷电价套利。
两部制电价下,供电部门会以最大需量为依据,每月收取一定的基本电价。公司能够利用储能系统来进行容量费用管理,在不影响正常生产的情况下,降低最高用电功率,以此来降低容量费用。
从应用现在的状况来看,国内以新能源配储为主,全球则以电源侧辅助服务为最大应用场景。根据CESA,目前全球与中国电力系统储能均以新能源配储、电源辅助服务、电网侧储能为主,其中,全球三者占比分别为33%、37%、24%,分布较为均衡,中国则分别为45%、29%、22%,新能源配储占比明显高于其他场景。
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