中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月7—9日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司、國(guó)家能源局能源節(jié)約和科技裝備司、浙江省能源局聯(lián)合指導(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合232余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十二屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州洲際酒店召開(kāi)。本次大會(huì)由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)、中國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)組和中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
大會(huì)以"共創(chuàng)儲(chǔ)能新價(jià)值，共建市場(chǎng)新格局"為主題，聚焦新型儲(chǔ)能安全持續(xù)發(fā)展，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)充分探討，分享可持續(xù)政策機(jī)制、資本市場(chǎng)、新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來(lái)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的913家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，3317位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中154家企業(yè)展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測(cè)認(rèn)證等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
大會(huì)組委會(huì)邀請(qǐng)清華大學(xué)四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院張東輝所長(zhǎng)做“高比例新能源系統(tǒng)中儲(chǔ)能配置規(guī)模論證”專題報(bào)告，以下是發(fā)言主要內(nèi)容。
張東輝：謝謝各位一大早來(lái)聽(tīng)我們分享的觀點(diǎn)，高比例新能源系統(tǒng)中儲(chǔ)能配置規(guī)模論證，這個(gè)課題的主要目的是看看在以后在高比例新能源電力系統(tǒng)中，新能源多了以后，我們儲(chǔ)能配置的性能和規(guī)模到底該怎么論證，我們對(duì)這個(gè)事情也比較感興趣，也跟幾個(gè)電網(wǎng)公司合作開(kāi)展了這方面的合作，也給一些單位分享了我們的觀點(diǎn)。相關(guān)成果也發(fā)表了論文，大家可以參考。
我的分享分三部分：
一、新型電力系統(tǒng)下的儲(chǔ)能應(yīng)用背景。
現(xiàn)在儲(chǔ)能有幾個(gè)特點(diǎn)，類型多、作用多、應(yīng)用場(chǎng)景多，就弄得比較復(fù)雜，在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的儲(chǔ)能配置當(dāng)中，到目前為止用得比較成熟的是火電廠側(cè)配儲(chǔ)能參與調(diào)頻，電網(wǎng)側(cè)配儲(chǔ)能參與調(diào)峰，削峰填谷，在用戶側(cè)配儲(chǔ)能參與峰谷套利，這三個(gè)場(chǎng)景是商業(yè)模式比較成熟的。但現(xiàn)在應(yīng)用需求最大的是在新能源配儲(chǔ)能，但是現(xiàn)在的政策機(jī)制還比較阻塞，一直沒(méi)有順利進(jìn)展起來(lái)。
我國(guó)現(xiàn)在風(fēng)電光伏已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展期，基本上在“十四五”期間風(fēng)電光伏會(huì)翻倍，甚至?xí)A(yù)期發(fā)展。
在高比例新能源并網(wǎng)下的新型電力系統(tǒng)有兩個(gè)最主要的問(wèn)題，第一個(gè)是新能源消納的壓力加大，第二是電網(wǎng)可靠供電難度提高。這是兩個(gè)最核心的矛盾，我們一直說(shuō)我們要配儲(chǔ)能，配儲(chǔ)能是為了什么？是為了加快構(gòu)建適應(yīng)新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)，解決這兩個(gè)難題。最終的目的是達(dá)到電力功能更加清潔，綜合社會(huì)成本更低的目標(biāo)。
二、高比例新能源系統(tǒng)中的儲(chǔ)能配置規(guī)劃
我們?cè)趥鹘y(tǒng)的電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)運(yùn)行的隨機(jī)性是相對(duì)比較小的，如果大家考慮在一次能源供給比較充足的情況下，其中系統(tǒng)運(yùn)行的隨機(jī)性比較小，基本上唯一的隨機(jī)性就是隨著溫度、天氣的不確定，導(dǎo)致某些時(shí)段出現(xiàn)了供電的緊張。所以說(shuō)在這種情況下，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中儲(chǔ)能規(guī)劃可以采用邊界化處理，比如說(shuō)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)也有儲(chǔ)能，就是抽水蓄能，抽水蓄能就是采用邊界化的處理，要滿足兩個(gè)條件，第一個(gè)是提升系統(tǒng)的調(diào)峰能力，第二個(gè)是提升系統(tǒng)的在最大負(fù)荷的供電能力。這是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)劃的邊界化處理方式。
但是在高比例新能源系統(tǒng)下，儲(chǔ)能配置有巨大的需求，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)下儲(chǔ)能配置可能是經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，在高比例新能源系統(tǒng)下，就不光是經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，是靈活性配置的必需要求。
立足于提升系統(tǒng)靈活性。這里面有兩個(gè)需求，一是容量型儲(chǔ)能配置的需求，主要是解決系統(tǒng)的調(diào)峰問(wèn)題，新能源出力的不可控，會(huì)帶來(lái)一些反調(diào)峰特性，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)階段性的電量過(guò)剩，甚至在某些時(shí)候出現(xiàn)電量供應(yīng)不足。這個(gè)時(shí)候就有容量型出來(lái)。
第二個(gè)是系統(tǒng)慣量下降，系統(tǒng)安全穩(wěn)定特征發(fā)生劇烈變化，不僅是大家一直很關(guān)心的新型電力系統(tǒng)下的頻率穩(wěn)定問(wèn)題，還包括在局部新能源大規(guī)模接入下系統(tǒng)的其他穩(wěn)定問(wèn)題，比如新能源發(fā)生的震蕩等等?？赡苄枰β市偷膬?chǔ)能發(fā)揮作用。
容量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能兩種，在新型電力系統(tǒng)下應(yīng)用的主要是容量型儲(chǔ)能，從規(guī)模來(lái)說(shuō)容量型儲(chǔ)能是占多數(shù)的，我們新型電力系統(tǒng)面臨最大的問(wèn)題是調(diào)峰和新能源消納的問(wèn)題。
如果要論證規(guī)模，這幾個(gè)儲(chǔ)能因?yàn)槿萘啃秃凸δ苄蛢?chǔ)能性能特點(diǎn)有很大的區(qū)別，技術(shù)特點(diǎn)也有很大的區(qū)別，代價(jià)也有很大的區(qū)別，所以從規(guī)模論證來(lái)說(shuō)應(yīng)該要區(qū)分開(kāi)來(lái)論證。
首先論證需求規(guī)模最大的是容量型儲(chǔ)能，從削峰填谷容量需求，就要優(yōu)化儲(chǔ)能的裝機(jī)規(guī)模，再優(yōu)化它的配置容量，這些都是需求。再結(jié)合我們配置在電網(wǎng)里面，要兼顧一些其他的作用，比如說(shuō)兼顧一些供電，比如在江蘇某些地方環(huán)節(jié)阻塞，有些電網(wǎng)安全，這也是它很重要的作用。
第二個(gè)是調(diào)頻需求，調(diào)頻分一次調(diào)頻和二次調(diào)頻，一次調(diào)頻和二次調(diào)頻需求還是很不一樣的，二次調(diào)頻是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的動(dòng)作，一次調(diào)頻是間隔時(shí)間比較長(zhǎng)的動(dòng)作。所以我們優(yōu)先論證二次調(diào)頻需求，現(xiàn)在儲(chǔ)能主要配置在火電廠側(cè)，配合火電廠進(jìn)行二次調(diào)頻。
我們的容量需求和二次調(diào)頻的儲(chǔ)能，它的本質(zhì)上有相當(dāng)一部分也可以兼顧一次調(diào)頻的需求，因?yàn)橐淮握{(diào)頻響應(yīng)的頻次比較低，兩三個(gè)小時(shí)響應(yīng)一次。
所以最終我們把這幾個(gè)地方結(jié)合起來(lái)，容量型儲(chǔ)能最終規(guī)模需求，還有一次調(diào)頻、二次調(diào)頻，以及其他局部配置需求，以前大家也做了專題去研究這個(gè)事情，但后面這些不占當(dāng)前儲(chǔ)能配置主要的部分。
我們講儲(chǔ)能配置規(guī)模，重點(diǎn)講一下容量型儲(chǔ)能怎么配置，我們的思路。容量型儲(chǔ)能主要是明確系統(tǒng)級(jí)整體配置規(guī)模，確保系統(tǒng)規(guī)劃投資和整體的運(yùn)行綜合成本較低，這里面有一個(gè)觀點(diǎn)，就是新能源棄電要合理?xiàng)夒姡摋壘偷脳?。以提升新能源消納能力及系統(tǒng)安全可靠性為主要優(yōu)化目標(biāo)，在初步確定儲(chǔ)能配置規(guī)模的時(shí)候，我們?cè)賰?yōu)化儲(chǔ)能的落點(diǎn)、規(guī)模、論證。
這里面一個(gè)通用的方法是雙層策略方法，上層是儲(chǔ)能規(guī)劃模型，下層是各個(gè)運(yùn)行場(chǎng)景下的優(yōu)化策略的優(yōu)化模型，通過(guò)下層優(yōu)化模型為規(guī)劃模型做輸入，從而產(chǎn)生迭代，最終得到最優(yōu)的規(guī)劃方案，這是一個(gè)通用的模型。但是這個(gè)通用模型可能對(duì)具體規(guī)劃計(jì)算人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)用的代價(jià)和難度可能是不一樣的。
我們這邊在前期做研究，雙層模型也寫了一篇文章，還沒(méi)有發(fā)表。前面作為一個(gè)簡(jiǎn)單規(guī)劃模型，我們發(fā)表了文章，提了一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)劃模型，大家可以試用一下。我們提了目標(biāo)函數(shù)，就是儲(chǔ)能配置的代價(jià)，加上新能源的棄電代價(jià)，加上負(fù)荷的限電比例，這里面沒(méi)有考慮電網(wǎng)投資等其他東西，因?yàn)檫@些東西綜合來(lái)說(shuō)都是應(yīng)該要去加入的。
我們的儲(chǔ)能規(guī)劃論證原則，第一個(gè)是少量新能源棄電和負(fù)荷不滿足，應(yīng)作為靈活性調(diào)控常規(guī)手段考慮。第二個(gè)是儲(chǔ)能配置規(guī)模研究建議采用全時(shí)段的時(shí)序生產(chǎn)模擬。第三是儲(chǔ)能配置規(guī)模研究需要基于合理的開(kāi)機(jī)方式，因?yàn)楝F(xiàn)有常規(guī)機(jī)組規(guī)模比較大，所以要基于合理的開(kāi)機(jī)方式。
這是我們的示例，總體上是通過(guò)全時(shí)段的時(shí)序生產(chǎn)模擬，來(lái)得到新能源棄電和負(fù)荷限電，通過(guò)各個(gè)配置方案。
這里面有兩個(gè)要點(diǎn)，第一個(gè)要點(diǎn)是在時(shí)序生產(chǎn)模擬中要模擬電網(wǎng)的合理開(kāi)機(jī)方式，因?yàn)楹侠黹_(kāi)機(jī)方式十分關(guān)鍵，在現(xiàn)有的系統(tǒng)下，我們的主要靈活性資源來(lái)自于常規(guī)機(jī)組，其次是儲(chǔ)能，但儲(chǔ)能的絕大部分靈活性資源還是抽蓄，再其次才是新型儲(chǔ)能。所以電網(wǎng)中的開(kāi)機(jī)方式，本身就是一個(gè)很大的優(yōu)化課題。
第二個(gè)是儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)充放電策略，現(xiàn)在很多公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中，很多儲(chǔ)能充放電策略是不能閉環(huán)的，它的充電和放電在什么時(shí)候充，什么時(shí)候放，是有很大的策略優(yōu)化空間的，如果你的策略優(yōu)化空間不好，最后得到的儲(chǔ)能配置規(guī)模可能就有問(wèn)題。
我們有一個(gè)典型的案例，這個(gè)典型案例是一個(gè)省級(jí)電網(wǎng)的案例，這個(gè)電網(wǎng)規(guī)模比較大，大概200GW，有很大規(guī)模的配置風(fēng)電、光伏、海洋風(fēng)電等等，我們自己當(dāng)時(shí)論證的參數(shù)，這些參數(shù)供大家參考，也有公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)，如果大家有興趣可以搜文獻(xiàn)。
第一個(gè)是論證開(kāi)機(jī)方式，這個(gè)東西其實(shí)在學(xué)術(shù)上做開(kāi)機(jī)方式和實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行做開(kāi)機(jī)方式是兩個(gè)概念，實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中開(kāi)機(jī)方式基本上是跟著檢修方式去走，跟著檢修方式的優(yōu)化，以前是采用很復(fù)雜的學(xué)術(shù)方法，其實(shí)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行不是這樣。所以我們的開(kāi)機(jī)方式，首先要求最大的開(kāi)機(jī)規(guī)模和最小開(kāi)機(jī)規(guī)模，在我們系統(tǒng)中可以運(yùn)行的最大開(kāi)機(jī)規(guī)模和最小開(kāi)機(jī)規(guī)模，再考慮生產(chǎn)實(shí)際，生產(chǎn)實(shí)際中不可能一天一個(gè)開(kāi)機(jī)方式，基本上都是階段性的，有可能十天一個(gè)開(kāi)機(jī)方式，十五天一個(gè)開(kāi)機(jī)方式。所以最終我們論證出來(lái)藍(lán)色的是最大開(kāi)機(jī)方式，紅色是最小開(kāi)機(jī)方式，最終算下來(lái)黑色是我們想得到的，我們做邊界條件輸入的開(kāi)機(jī)方式。
第二個(gè)是儲(chǔ)能配置效果對(duì)比，我們?nèi)陼r(shí)序生產(chǎn)模擬，采用配置儲(chǔ)能有多大的效果，在這么一個(gè)系統(tǒng)中，如果我們不配置儲(chǔ)能，新型電力系統(tǒng)棄電率是6.3%，如果配置了足夠多的抽蓄，加上足夠多的新型儲(chǔ)能，新能源棄電可以降到3%?，F(xiàn)在大家有一個(gè)觀點(diǎn)，新能源棄電率要控制在5%以下。這是兩個(gè)曲線，是全年的，可以發(fā)現(xiàn)如果不配置儲(chǔ)能，全年很多時(shí)候都會(huì)發(fā)生新能源棄電，配置儲(chǔ)能，全年棄電的概率和量都小了很多，但是新能源棄電率是必不可少的，尤其在2月份新能源大發(fā)，負(fù)荷規(guī)模很小的情況下，這個(gè)時(shí)候新能源棄電是必不可少的。
配置儲(chǔ)能效果對(duì)比方面，以2月份為例，藍(lán)色是未安裝儲(chǔ)能的功率不平衡，儲(chǔ)能是怎么動(dòng)作的？SOC曲線是什么樣的，在2月份新能源嚴(yán)重過(guò)剩的情況下，我們可以通過(guò)合理的儲(chǔ)能充放電策略，可以有效減少新能源棄電。但是這里要說(shuō)一下，如果要完全解決2月份新能源棄電的問(wèn)題，這不是我們現(xiàn)在采用的短時(shí)間的新型儲(chǔ)能能解決的事情，如果完全采用短時(shí)間4個(gè)小時(shí)的新型儲(chǔ)能去解決，可能配置的量要增大100倍才能解決這個(gè)問(wèn)題，這個(gè)明顯不現(xiàn)實(shí)，可能要利用一些長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能，比如氫能。
配置儲(chǔ)能規(guī)模的案例，這個(gè)目標(biāo)函數(shù)只是一個(gè)示范，在實(shí)際的規(guī)劃和運(yùn)行中，采用什么樣的目標(biāo)函數(shù)，是跟它的立場(chǎng)有關(guān)系的，政府采用一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，電網(wǎng)側(cè)采用一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，有可能第三方又采用一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，所以每個(gè)人論證出來(lái)的儲(chǔ)能配置規(guī)模不一樣，區(qū)別很大，這是一個(gè)很重要的因素。
三、結(jié)語(yǔ)
1）新型電力系統(tǒng)下新能源并網(wǎng)比例高、規(guī)模大，對(duì)各類靈活性資源需求也大，儲(chǔ)能是提升系統(tǒng)的新能源消納和電力可靠安全供應(yīng)能力的關(guān)鍵支撐。
2）高比例新能源系統(tǒng)中的儲(chǔ)能配置要區(qū)分容量型和功率型，其中容量型儲(chǔ)能規(guī)模占主要部分。
3）在高比例新能源系統(tǒng)中進(jìn)行容量型儲(chǔ)能總體配置規(guī)模論證，不建議采用傳統(tǒng)電網(wǎng)邊界規(guī)劃方法，可采用規(guī)劃運(yùn)行兩階段方法，運(yùn)行層可以采用時(shí)序生產(chǎn)模擬方法。
4）規(guī)模論證中其他靈活性資源運(yùn)行方式（如常規(guī)機(jī)組開(kāi)停機(jī)）以及儲(chǔ)能充放電策略是關(guān)鍵因素。
5）儲(chǔ)能的系統(tǒng)分析模型十分關(guān)鍵，包括經(jīng)濟(jì)分析模型和運(yùn)行策略、控制策略和暫態(tài)分析模型、調(diào)頻模型、時(shí)序模擬模型。
最后簡(jiǎn)單介紹一下我們所，我們是清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院下面的系統(tǒng)混合仿真研究所，我們做各類儲(chǔ)能模型建模和對(duì)系統(tǒng)影響分析，包括我們有全套自主開(kāi)發(fā)的機(jī)電和電磁暫態(tài)分析軟件，也有全自主開(kāi)發(fā)的時(shí)序生產(chǎn)模擬軟件。謝謝大家！
