聚焦儲能技術應用本質(zhì)服務新能源高質(zhì)量發(fā)展

　　儲能是全球各國共同關注的戰(zhàn)略性新興技術，我國長期以來高度重視儲能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，自2017年國家五部委發(fā)布《關于促進儲能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》以來，儲能呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢，特別是碳達峰碳中和目標提出后，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，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模超過1733萬千瓦/3580萬千瓦時，平均儲能時長2.1小時，其中2023年新投運裝機約863萬千瓦/1772萬千瓦時，相當于此前歷年累計裝機規(guī)模總和。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，需要認識其根本性的驅(qū)動因素，明確階段性功能定位，需要抓住儲能技術應用的本質(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)設施。在能源轉(zhuǎn)型的大背景下，新能源大規(guī)模并網(wǎng)導致棄電矛盾突出，在系統(tǒng)調(diào)峰資源緊張時，儲能調(diào)峰成為一種可選擇的技術手段。在高比例新能源并網(wǎng)且煤電建設受限的情況下，電力供需緊張和峰谷差價推動了儲能在電網(wǎng)側和用戶側的利用。“雙碳”目標提出后，我國不再限制各地新能源發(fā)展規(guī)模，實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)機制，新能源配建儲能成為主流。當前，儲能憑借其優(yōu)越的特性廣泛應用于電力系統(tǒng)發(fā)輸配用各個環(huán)節(jié)，發(fā)展與利用的矛盾也在各個領域體現(xiàn)，因此往往忽略了推動儲能發(fā)展的根本性因素，那就是新能源的大規(guī)模發(fā)展。儲能應緊密地與新能源相結合，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《關于加快推進新型儲能發(fā)展的指導意見》(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)的重要技術和基礎裝備，對推動能源綠色轉(zhuǎn)型、應對極端事件、保障能源安全、促進能源高質(zhì)量發(fā)展、支撐應對氣候變化目標實現(xiàn)具有重要意義。推進實現(xiàn)“雙碳”目標是一項長期性、系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性的任務，儲能技術的應用伴隨著能源轉(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)對儲能的利用要結合儲能自身技術的發(fā)展程度來把握。長周期、大容量、高安全、低成本的儲能技術短期內(nèi)難以突破，煤電仍然是基礎保障性和系統(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、經(jīng)濟性還達不到大規(guī)模商業(yè)化應用的條件，只能作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)的輔助措施。當前，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，新型儲能應找到當前階段下的自身定位，即發(fā)揮技術優(yōu)勢重點滿足過渡期內(nèi)新能源發(fā)展利用的需求。

　　新型儲能技術特點與新能源開發(fā)利用模式高度契合

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

　　經(jīng)濟性層面，早期，為爭取新能源開發(fā)指標，規(guī)避投資風險，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，風電機組、光伏組件、鋰離子電池造價持續(xù)降低，部分地區(qū)“新能源+儲能”已具備平價上網(wǎng)條件。電網(wǎng)側獨立儲能電站、用戶側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，權責利清晰。與電網(wǎng)側、用戶側儲能不同，新能源場站側儲能是新能源電站的成本性投入，充分發(fā)揮儲能作用、服務新能源高質(zhì)量發(fā)展、提高新能源整體效益，是儲能價值的集中體現(xiàn)。

　　新能源配建儲能應當回歸到服務新能源高質(zhì)量發(fā)展上

　　一是新型儲能應成為輔助新能源納入電力平衡的必要設施。新型電力系統(tǒng)的建設要在新能源安全可靠替代的基礎上實施，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段新能源出力不足的情況，新能源發(fā)電不確定性導致的大裝機、小電力已成為調(diào)度計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測和歷史數(shù)據(jù)，日前預測精度不足85%。高峰時段新能源納入平衡值均低于預測值，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;低谷時段新能源納入平衡值等于或略高于預測值，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。冗余的開機不僅增加了電力系統(tǒng)運行成本，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)電的可計劃性、可調(diào)度性，通過氣象預測與可控調(diào)節(jié)相結合，使得納入平衡的新能源發(fā)電容量由不確定到相對確定，在此基礎上安排機組組合可最大程度實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度并保障系統(tǒng)運行安全。若每個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、常規(guī)情況下電力經(jīng)濟供應均可得到有效保障，新能源才能實現(xiàn)真正意義上的安全可靠替代。

　　二是新型儲能應成為助力新能源履行主體電源責任的重要手段。2023年我國可再生能源裝機歷史性超過煤電裝機，根據(jù)國家能源局發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2023年10月底，太陽能和風電裝機容量約9.4億千瓦，占全國累計發(fā)電裝機容量33.5%，預計2030年前，風電、光伏將成為發(fā)電裝機的主體、發(fā)電量增量主體。新能源作為裝機主體應承擔主力電源相應的責任，在《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》等國家標準中提出新能源場站應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)的風電、光伏均應具備一次調(diào)頻功能。新版“兩個細則”已將省級及以上電力調(diào)度機構直接調(diào)度的風電、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。以電力電子技術為基礎的新能源場站為滿足并網(wǎng)要求，需要進行技術改造和降容量運行，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的同時，還可實現(xiàn)電壓無功調(diào)節(jié)、抑制功率波動、優(yōu)化電能質(zhì)量，真正助力新能源場站實現(xiàn)友好型并網(wǎng)。

　　三是新型儲能應成為支撐新能源全面參與電力市場的關鍵工具。國家發(fā)展改革委、國家能源局《關于加快建設全國統(tǒng)一電力市場體系的指導意見》(發(fā)改體改〔2022〕118號)提出構建適應新型電力系統(tǒng)的市場機制，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國家共同面對的難題，一方面，新能源發(fā)電具有隨機波動性，市場交易組織困難，實際出力曲線與計劃曲線偏差大，導致考核費用或履約成本較高;另一方面，新能源出力多集中在午時或夜間等負荷低谷時段，市場出清價格低甚至出現(xiàn)負電價，大大降低新能源發(fā)電收益。盈利能力直接關系到新能源的可持續(xù)發(fā)展，關系到能源轉(zhuǎn)型的步伐，這也是謹慎推進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規(guī)模的提升，推動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)電計劃準確性，減小新能源實時出力與計劃曲線的偏差，可根據(jù)電力供需情況和氣候變化靈活安排發(fā)電計劃并調(diào)整市場報價。真正的市場主體是要成為市場活動的主動參與者和競價者，做好儲能的充放電策略，可化被動為主動，在一定程度上提升新能源電站入市交易的自主決策能力，微觀上可實現(xiàn)新能源電站收益最大化，宏觀上更是可推動整個電力市場建設。

　　四是新型儲能應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，非技術成本低，裝機呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。2023年1~10月，我國新增分布式光伏裝機6700萬千瓦，同比增長90%，占光伏新增裝機的52%。分布式光伏大量集中并網(wǎng)，部分地區(qū)午間時段出力占負荷比重超過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，超配和電力返送導致配電變壓器、配電線路過載，設備損耗加大，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)擴容升級改造勢必增加整個系統(tǒng)調(diào)峰壓力和供電成本。在配電網(wǎng)關鍵節(jié)點、關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”目標縱深推進，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。當前，新能源配建儲能已成為新型儲能增量主體，應充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，著眼未來應用需求，回歸到服務我國新能源高質(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