聚焦儲能技術(shù)應(yīng)用本質(zhì)服務(wù)新能源高質(zhì)量發(fā)展

　　儲能是全球各國共同關(guān)注的戰(zhàn)略性新興技術(shù)，我國長期以來高度重視儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，自2017年國家五部委發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》以來，儲能呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢，特別是碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)提出后，新型儲能發(fā)展步伐提速。國家能源局公開數(shù)據(jù)顯示，截至2023年6月底，全國已建成投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模超過1733萬千瓦/3580萬千瓦時(shí)，平均儲能時(shí)長2.1小時(shí)，其中2023年新投運(yùn)裝機(jī)約863萬千瓦/1772萬千瓦時(shí)，相當(dāng)于此前歷年累計(jì)裝機(jī)規(guī)?？偤?。在儲能規(guī)模增速超常規(guī)發(fā)展的過程中也伴隨著利用成本高、應(yīng)用效果小、使用效率低等諸多問題的產(chǎn)生。要解決儲能發(fā)展的多重矛盾，需要認(rèn)識其根本性的驅(qū)動(dòng)因素，明確階段性功能定位，需要抓住儲能技術(shù)應(yīng)用的本質(zhì)，回歸電力系統(tǒng)發(fā)展儲能的初心。

　　新型儲能伴隨著新能源的發(fā)展具有階段性的功能定位

　　驅(qū)動(dòng)儲能發(fā)展的根本因素是新能源的大規(guī)模開發(fā)利用。在常規(guī)電源占主導(dǎo)的電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力充裕，儲能僅作為輔助性的調(diào)節(jié)設(shè)施。在能源轉(zhuǎn)型的大背景下，新能源大規(guī)模并網(wǎng)導(dǎo)致棄電矛盾突出，在系統(tǒng)調(diào)峰資源緊張時(shí)，儲能調(diào)峰成為一種可選擇的技術(shù)手段。在高比例新能源并網(wǎng)且煤電建設(shè)受限的情況下，電力供需緊張和峰谷差價(jià)推動(dòng)了儲能在電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的利用。“雙碳”目標(biāo)提出后，我國不再限制各地新能源發(fā)展規(guī)模，實(shí)施可再生能源電力配額制下的保障性并網(wǎng)和市場化并網(wǎng)機(jī)制，新能源配建儲能成為主流。當(dāng)前，儲能憑借其優(yōu)越的特性廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)發(fā)輸配用各個(gè)環(huán)節(jié)，發(fā)展與利用的矛盾也在各個(gè)領(lǐng)域體現(xiàn)，因此往往忽略了推動(dòng)儲能發(fā)展的根本性因素，那就是新能源的大規(guī)模發(fā)展。儲能應(yīng)緊密地與新能源相結(jié)合，要回歸到解決新能源發(fā)展利用過程中帶來的問題和矛盾上來。

　　能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略下儲能的發(fā)展利用具有階段性定位。國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于加快推進(jìn)新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源規(guī)〔2021〕1051號)對抽水蓄能和新型儲能做了總體定位，是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，對推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型、應(yīng)對極端事件、保障能源安全、促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展、支撐應(yīng)對氣候變化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要意義。推進(jìn)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是一項(xiàng)長期性、系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性的任務(wù)，儲能技術(shù)的應(yīng)用伴隨著能源轉(zhuǎn)型的不同階段具有不同的歷史使命。一方面，要著眼于系統(tǒng)需求。電力保供、新能源消納是當(dāng)前階段下的主要矛盾，系統(tǒng)迫切需要可靠的容量和深度的靈活調(diào)峰能力。另一方面，電力系統(tǒng)對儲能的利用要結(jié)合儲能自身技術(shù)的發(fā)展程度來把握。長周期、大容量、高安全、低成本的儲能技術(shù)短期內(nèi)難以突破，煤電仍然是基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源主力。面對系統(tǒng)級保供、大容量調(diào)峰要求，新型儲能在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性還達(dá)不到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的條件，只能作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)的輔助措施。當(dāng)前，新能源正由不可調(diào)電源向可調(diào)電源過渡，由新興電源向主力電源過渡、由保障性收購向市場化交易過渡，由集中式開發(fā)向集中式與分布式并舉過渡，因此，新型儲能應(yīng)找到當(dāng)前階段下的自身定位，即發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢重點(diǎn)滿足過渡期內(nèi)新能源發(fā)展利用的需求。

　　新型儲能技術(shù)特點(diǎn)與新能源開發(fā)利用模式高度契合

　　在技術(shù)層面，我國堅(jiān)持儲能技術(shù)多元化發(fā)展，鼓勵(lì)通過技術(shù)創(chuàng)新探索適應(yīng)系統(tǒng)需求的儲能技術(shù)類型，目前形成了鋰離子電池、先進(jìn)壓縮空氣儲能、液流電池儲能、飛輪儲能、固態(tài)電池儲能等多種技術(shù)路線的儲能。鋰離子電池儲能具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高、單體容量小、配置靈活、建設(shè)周期短、技術(shù)相對成熟等特點(diǎn)，在各類新型儲能技術(shù)中占主導(dǎo)地位，占比超過90%。與鋰離子電池儲能等新型儲能技術(shù)特征類似，以風(fēng)電、光伏為主的新能源電站呈現(xiàn)單站容量小、項(xiàng)目數(shù)量大、開發(fā)周期短、布局分散、發(fā)電隨機(jī)波動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。新型儲能與新能源發(fā)電在技術(shù)特性上具有高度的契合互補(bǔ)優(yōu)勢，是其他靈活性資源難以在個(gè)性化、獨(dú)立化、規(guī)?；矫婕婢哌M(jìn)行替代的有效調(diào)節(jié)手段。

　　經(jīng)濟(jì)性層面，早期，為爭取新能源開發(fā)指標(biāo)，規(guī)避投資風(fēng)險(xiǎn)，新能源電站多選擇租賃儲能，部分場站自建儲能，但總體利用效率偏低。“十四五”以來，風(fēng)電機(jī)組、光伏組件、鋰離子電池造價(jià)持續(xù)降低，部分地區(qū)“新能源+儲能”已具備平價(jià)上網(wǎng)條件。電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲能電站、用戶側(cè)儲能主要以盈利為目的的商業(yè)化行為，市場化程度高、功能明確，權(quán)責(zé)利清晰。與電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲能不同，新能源場站側(cè)儲能是新能源電站的成本性投入，充分發(fā)揮儲能作用、服務(wù)新能源高質(zhì)量發(fā)展、提高新能源整體效益，是儲能價(jià)值的集中體現(xiàn)。

　　新能源配建儲能應(yīng)當(dāng)回歸到服務(wù)新能源高質(zhì)量發(fā)展上

　　一是新型儲能應(yīng)成為輔助新能源納入電力平衡的必要設(shè)施。新型電力系統(tǒng)的建設(shè)要在新能源安全可靠替代的基礎(chǔ)上實(shí)施，安全可靠替代的前提是新能源具備可調(diào)度性和穩(wěn)定可靠的容量輸出能力。美國加州、得州，我國東北、湖南等地均出現(xiàn)過極端天氣下或用電高峰時(shí)段新能源出力不足的情況，新能源發(fā)電不確定性導(dǎo)致的大裝機(jī)、小電力已成為調(diào)度計(jì)劃安排必須考慮的因素。目前新能源已分地區(qū)按不同容量比例納入系統(tǒng)平衡，出力曲線主要依賴氣象預(yù)測和歷史數(shù)據(jù)，日前預(yù)測精度不足85%。高峰時(shí)段新能源納入平衡值均低于預(yù)測值，主要目的是為防止新能源出力偏低，造成上備用不足，影響電力供應(yīng);低谷時(shí)段新能源納入平衡值等于或略高于預(yù)測值，主要目的是防止新能源出力偏高，造成下備用不足，影響新能源消納。冗余的開機(jī)不僅增加了電力系統(tǒng)運(yùn)行成本，也增加了新能源的消納壓力。新能源配置儲能可提高新能源發(fā)電的可計(jì)劃性、可調(diào)度性，通過氣象預(yù)測與可控調(diào)節(jié)相結(jié)合，使得納入平衡的新能源發(fā)電容量由不確定到相對確定，在此基礎(chǔ)上安排機(jī)組組合可最大程度實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度并保障系統(tǒng)運(yùn)行安全。若每個(gè)新能源電站均能夠提供可信的發(fā)電容量，極端情況下電力可靠供應(yīng)、常規(guī)情況下電力經(jīng)濟(jì)供應(yīng)均可得到有效保障，新能源才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的安全可靠替代。

　　二是新型儲能應(yīng)成為助力新能源履行主體電源責(zé)任的重要手段。2023年我國可再生能源裝機(jī)歷史性超過煤電裝機(jī)，根據(jù)國家能源局發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2023年10月底，太陽能和風(fēng)電裝機(jī)容量約9.4億千瓦，占全國累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量33.5%，預(yù)計(jì)2030年前，風(fēng)電、光伏將成為發(fā)電裝機(jī)的主體、發(fā)電量增量主體。新能源作為裝機(jī)主體應(yīng)承擔(dān)主力電源相應(yīng)的責(zé)任，在《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》等國家標(biāo)準(zhǔn)中提出新能源場站應(yīng)提供必要的慣量與短路容量支撐，35千伏及以上電壓等級并網(wǎng)的風(fēng)電、光伏均應(yīng)具備一次調(diào)頻功能。新版“兩個(gè)細(xì)則”已將省級及以上電力調(diào)度機(jī)構(gòu)直接調(diào)度的風(fēng)電、光伏發(fā)電納入與火電、水電同等的并網(wǎng)調(diào)度管理要求。以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)的新能源場站為滿足并網(wǎng)要求，需要進(jìn)行技術(shù)改造和降容量運(yùn)行，發(fā)電效果效益均受到影響。為最大化提升新能源場站發(fā)電效率并兼顧并網(wǎng)管理要求，應(yīng)充分發(fā)揮儲能的作用。儲能具有四象限電力輸出特性，可提供必要的容量支撐和一次調(diào)頻能力，在協(xié)助新能源場站履行電源義務(wù)的同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)電壓無功調(diào)節(jié)、抑制功率波動(dòng)、優(yōu)化電能質(zhì)量，真正助力新能源場站實(shí)現(xiàn)友好型并網(wǎng)。

　　三是新型儲能應(yīng)成為支撐新能源全面參與電力市場的關(guān)鍵工具。國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》(發(fā)改體改〔2022〕118號)提出構(gòu)建適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的市場機(jī)制，到2030年，新能源全面參與市場交易。新能源參與電力市場是全球各個(gè)國家共同面對的難題，一方面，新能源發(fā)電具有隨機(jī)波動(dòng)性，市場交易組織困難，實(shí)際出力曲線與計(jì)劃曲線偏差大，導(dǎo)致考核費(fèi)用或履約成本較高;另一方面，新能源出力多集中在午時(shí)或夜間等負(fù)荷低谷時(shí)段，市場出清價(jià)格低甚至出現(xiàn)負(fù)電價(jià)，大大降低新能源發(fā)電收益。盈利能力直接關(guān)系到新能源的可持續(xù)發(fā)展，關(guān)系到能源轉(zhuǎn)型的步伐，這也是謹(jǐn)慎推進(jìn)新能源參與電力市場的重要原因。隨著新能源成本快速下降以及裝機(jī)規(guī)模的提升，推動(dòng)新能源參與電力市場是大勢所趨。新能源場站配建新型儲能可有效提升發(fā)電計(jì)劃準(zhǔn)確性，減小新能源實(shí)時(shí)出力與計(jì)劃曲線的偏差，可根據(jù)電力供需情況和氣候變化靈活安排發(fā)電計(jì)劃并調(diào)整市場報(bào)價(jià)。真正的市場主體是要成為市場活動(dòng)的主動(dòng)參與者和競價(jià)者，做好儲能的充放電策略，可化被動(dòng)為主動(dòng)，在一定程度上提升新能源電站入市交易的自主決策能力，微觀上可實(shí)現(xiàn)新能源電站收益最大化，宏觀上更是可推動(dòng)整個(gè)電力市場建設(shè)。

　　四是新型儲能應(yīng)成為解決分布式電源并網(wǎng)消納的重要措施。近年來，光伏組件成本大幅下降，分布式光伏開發(fā)流程簡單，非技術(shù)成本低，裝機(jī)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。2023年1~10月，我國新增分布式光伏裝機(jī)6700萬千瓦，同比增長90%，占光伏新增裝機(jī)的52%。分布式光伏大量集中并網(wǎng)，部分地區(qū)午間時(shí)段出力占負(fù)荷比重超過40%，系統(tǒng)調(diào)峰壓力激增，分布式光伏棄電、限電已不可避免。此外，分布式光伏多安裝于配網(wǎng)末端，超配和電力返送導(dǎo)致配電變壓器、配電線路過載，設(shè)備損耗加大，電能質(zhì)量問題突出。系統(tǒng)調(diào)峰和配電網(wǎng)承載力已成為分布式光伏開發(fā)的雙重約束。從能源開發(fā)利用來看，分布式發(fā)電就地消納是最經(jīng)濟(jì)最高效的利用方式，一味地依靠大電網(wǎng)調(diào)峰和配網(wǎng)擴(kuò)容升級改造勢必增加整個(gè)系統(tǒng)調(diào)峰壓力和供電成本。在配電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵線路上配置儲能可充分發(fā)揮其杠桿調(diào)節(jié)作用，也更有利于發(fā)揮儲能配置靈活的技術(shù)優(yōu)勢，減少占用大電網(wǎng)調(diào)峰資源，減少電能向上一級變壓器返送，最大限度實(shí)現(xiàn)就地平衡，真正提高資源就地開發(fā)、就地就近利用水平。

　　推動(dòng)儲能發(fā)展的根本因素是新能源的大規(guī)模開發(fā)利用，我國“雙碳”目標(biāo)縱深推進(jìn)，解決大規(guī)模、高比例新能源并網(wǎng)消納問題需要從源、網(wǎng)、荷不同環(huán)節(jié)共同發(fā)力，儲能的作用貫穿各環(huán)節(jié)之中，儲能的利用既要落地系統(tǒng)層面更要落到新能源本身。當(dāng)前，新能源配建儲能已成為新型儲能增量主體，應(yīng)充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，著眼未來應(yīng)用需求，回歸到服務(wù)我國新能源高質(zhì)量發(fā)展這一根本目的上。

　　本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2023年12期，作者單位：國網(wǎng)能源研究院有限公司