加快新能源建設是落實國家綠色發(fā)展戰(zhàn)略的重要手段，但新能源超常規(guī)發(fā)展過程中產生的電網平衡難度加大、故障形態(tài)復雜等一系列新的問題，對電力系統(tǒng)靈活調節(jié)能力提出了更高要求，這就給儲能發(fā)展帶來了新機遇。儲能裝置可實現負荷削峰填谷，增加電網調峰能力，也可參與系統(tǒng)調頻調壓提高電網安全穩(wěn)定性。加強儲能統(tǒng)籌規(guī)劃和科學布局，加快儲能有效融入電力系統(tǒng)發(fā)、輸、用各環(huán)節(jié)的進程，對于保障電力可靠供應與新能源高效利用具有重大意義。

——國家電力調度控制中心黨委書記董昱

文丨北極星儲能網

2020年8月26-28日，由中國能源研究會、中關村管委會、中關村科學城管委會指導，中國能源研究會儲能專委會、中關村儲能產業(yè)技術聯盟、中國科學院工程熱物理研究所聯合主辦的“第九屆儲能國際峰會暨展覽會”在北京召開。峰會主題聚焦“聚儲能十年之勢，創(chuàng)產業(yè)十四五新機”，同期舉辦儲能聯盟十年紀念論壇。北極星儲能網、北極星電力APP對本次峰會進行全程直播。

在8月27日“第九屆儲能國際峰會暨展覽會”開幕式暨儲能聯盟成立十周年紀念論壇上，國家電力調度控制中心黨委書記董昱作“推動新能源與儲能協調有序發(fā)展”主旨報告。

國家電力調度控制中心黨委書記董昱

董昱：隨著我國能源清潔轉型發(fā)展的加速推進，以風電、光伏為代表的新能源發(fā)展取得了顯著成效，而且將在未來若干年內繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢。但新能源固有的隨機性強、波動性大和抗擾動能力差的特點，造成電力系統(tǒng)靈活調節(jié)資源嚴重不足，給電網安全穩(wěn)定運行帶來新挑戰(zhàn)。這也是新能源發(fā)展的“瓶頸”，而儲能技術的發(fā)展恰恰為突破這一“瓶頸”帶來了新機遇。儲能對于電力提高安全性、保供能力、促進新能源消納具有顯著的優(yōu)勢，對于保障我國能源安全也具有非常重要的意義。

新能源發(fā)展的三個階段

我國新能源發(fā)展大致分為三個階段：第一階段以1986年第一座商業(yè)運行風力發(fā)電場——山東榮城馬蘭風力發(fā)電場投運為標志，到2004年可以稱為探索起步階段。在這近20年的時間里，我國新能源發(fā)展總體比較平穩(wěn)，處于技術上的積累和儲備階段，因為總量小，對于電網運行的影響不大。

第二階段是快速發(fā)展階段。以2005年《可再生能源法》頒布為標志，國家提出對新能源實施全額保障性收購，并對新能源發(fā)電進行政策性補貼，有力促進了新能源的快速發(fā)展。從2005到2016年，我國新能源裝機快速增長，技術水平不斷提升，新能源用10年左右的時間從補充性電源成為主力電源之一。但由于發(fā)展中的統(tǒng)籌規(guī)劃不足，新能源無序發(fā)展和安全標準偏低的問題逐步暴露，突出表現為新能源棄電率大幅上升和新能源涉網安全性能不足。2016年國家電網區(qū)域內新能源棄電量達到465億千瓦時，新能源利用率只有83.7%，這也是有統(tǒng)計以來最低水平。電網運行中也多次發(fā)生新能源大規(guī)模集中脫網事件，嚴重威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

針對這些問題，2016年之后國家又出臺了一系列政策，建立風光監(jiān)測預警機制，促進新能源協調有序建設；隨著技術水平進步和設備造價降低，實施發(fā)電補貼退坡和平價競價上網；同時推動新能源涉網標準向常規(guī)電源看齊，提高安全運行保障能力。我國新能源發(fā)展在繼續(xù)保持高速增長的同時，也邁上了高質量發(fā)展新階段。

總體來說，我國用了30多年的時間，新能源發(fā)展從無到有、從零起步，從跟跑者發(fā)展成為新能源裝機和發(fā)電的世界第一大國，在不斷推動能源轉型的過程中，為實現綠色可持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻。

新能源發(fā)展趨勢

截止到今年7月底，國網經營區(qū)新能源裝機累計達3.65億千瓦時，裝機占比22.9%，成為了國家電網第二大電源。從未來發(fā)展趨勢看，預測十四五和未來相當長的一段時期，新能源仍將保持高速增長態(tài)勢。到2025年，國家電網新能源裝機容量將達到7.5億千瓦，比現在的規(guī)模翻番；到了2035年，裝機總量達到20.3億千瓦。從占比來看，2025年新能源裝機占比達到36%，到了2035年數字達到了61%，超越火電成為絕對的主力電源。未來5年國家電網經營區(qū)內新能源年均新增裝機在6000萬千瓦以上，而2025年至2035年這一數字將達到1.2億千瓦。

新能源發(fā)展存在問題

新能源在超高速發(fā)展情況下也帶來了一些問題。

第一個方面是新能源固有特點帶來的問題。電力系統(tǒng)是一個超大規(guī)模的非線性時變能量平衡系統(tǒng)，電能以光速傳播，發(fā)電、輸電、用電瞬時完成，而且要時刻保持平衡。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)采取的生產組織模式是“源隨荷動”，或者通俗的講叫發(fā)電跟著用電走。在發(fā)電側，常規(guī)發(fā)電機組可以進行精準的控制；在用電側，千家萬戶的用電是不能控的，但是根據日常經驗的積累、大數據的分析、天氣預報和節(jié)假日及不同季節(jié)負荷特性，可以對第二天用電趨勢做出一個比較準確的預測，這個預測準確率高于95%。這樣用一個精準可控的發(fā)電系統(tǒng)去匹配一個基本可測的用電系統(tǒng)，并在實際運行過程中滾動調節(jié)，實現電力系統(tǒng)安全可靠運行。

但是新能源大規(guī)模接入，應該說從根本上改變了“源隨荷動”的運行模式。在新能源高占比電力系統(tǒng)中，發(fā)電側因為集中式的風電光伏大規(guī)模接入以后，新能源的隨機性、波動性影響巨大，“天熱無風”、“云來無光”，發(fā)電出力無法按需控制。同時在用電側，大量分布式新能源接入以后，用電負荷預測準確性也大幅下降，所以傳統(tǒng)的技術手段和生產模式已經無法適應高占比新能源電網的運行需求。

同時，新能源大規(guī)模發(fā)展也對電網安全運行帶來了一定的風險。從本質上講新能源是電力電子設備，不具備傳統(tǒng)發(fā)的電機的機械轉動慣量，本身抗擾動性能就差，而整個系統(tǒng)轉動慣量下降后，全系統(tǒng)抗故障沖擊的能力也大大降低。舉個不太貼切例子，過去電網是一艘航空母艦，現在改成了一個小噸位的貨輪加上無數艘小帆船來運行，大海里邊一個大浪過來以后，首先小帆船就翻了，小噸位貨輪也會產生大幅搖擺，對電網安全造成巨大的影響。

第二個方面是我國能源結構本身存在的問題。我國以煤電為主，這是由我國煤炭資源豐富但缺油少氣的自然稟賦所決定的。在這種情況下，我國靈活調節(jié)電源，包括燃油機組、燃氣機組以及抽蓄機組占比遠低于世界平均水平。特別是新能源富集的三北地區(qū)，靈活調節(jié)占比不到4%，遠遠低于美國、日本等國家。

一方面是新能源快速發(fā)展要求系統(tǒng)提供更多的可調節(jié)資源，另一方面則是火電為主的電源結構帶來的調節(jié)資源先天不足，導致我國電力系統(tǒng)運行的最大難點或者說風險就是調頻調峰資源明顯不足。我們預測到2025年國家電網區(qū)域內系統(tǒng)靈活調節(jié)資源的需求將達到6.8億千瓦，包括4億千瓦峰谷差的調節(jié)，還有2.8億用來平衡新能源的隨機波動?？紤]電力系統(tǒng)已有調節(jié)能力和在建的抽水蓄能機組以及對火電機組進行靈活性改造，預測到2025年電力系統(tǒng)調節(jié)能力的缺口仍有八千萬到一億千瓦左右缺口，而且主要集中在新能源富集的“三北”地區(qū)。

總之，新能源超常規(guī)發(fā)展改變了電力系統(tǒng)技術特性，也給安全運行帶來的平衡難度加大、故障形態(tài)復雜等一系列問題，這種變化需求恰恰給儲能發(fā)展帶來了新的機遇。儲能裝置可以實現削峰填谷，增加調峰能力，應該說是現在電力系統(tǒng)運行中迫切需要的，因此需要加快儲能融入發(fā)輸用各環(huán)的節(jié)進程，保障電力可靠安全運行和新能源的高效利用。

儲能應用前景和挑戰(zhàn)

從廣義上講，電力系統(tǒng)中應用的儲能主要包括抽水蓄能和電化學儲能。目前我國儲能還是以抽水蓄能為主，電化學儲能占比比較低。目前國家電網經營區(qū)在運抽蓄裝機規(guī)模2091萬千瓦，而在運電化學儲能規(guī)模是71萬千瓦，占比約為3%。電化學儲能雖然目前總體規(guī)模不是很大，但是發(fā)展速度非?？欤迥昊旧媳３至四昃?0%左右的增長，并在發(fā)電、電網和用電側都得到了廣泛的應用。

下面用三個實例向大家介紹一下。

第一個項目是河北省的張北風光儲輸示范項目，這是國家電網比較早建成的綜合試驗項目，一共建成44萬千瓦的風電，10萬千瓦的光伏，還有3.2萬千瓦/9.6萬千瓦時儲能裝置，在電化學儲能方面涵蓋了鋰離子、鉛酸、液流等目前主流電化學電池的類型，也是目前全球電池類型最多的儲能電站。

這個電站最大的特點是第一次實現了風電、光伏、儲能綜合協調利用，具備平滑新能源出力、削峰填谷、跟蹤計劃、系統(tǒng)調頻四大功能，而且率先應用了儲能虛擬同步技術，可以把整個風光儲輸電站看作一個黑匣子，對外就是一個同步發(fā)電機，而且調節(jié)性能明顯優(yōu)于常規(guī)火電發(fā)電機組，從而有效改善了新能源的涉網特性。

第二個項目是江蘇省的電網側儲能項目，這個項目規(guī)模是10萬千瓦/20萬千瓦時，全部采用了磷酸鐵鋰電池，對分散在8處不同儲能站實施協調統(tǒng)一控制，并且接入江蘇電網源網荷儲，也是目前世界上已經建成的最大電網側儲能電站。在夏季和冬季電網運行最高峰的時候，采用日前調度計劃模式，對電網高峰電力提供支撐，從而提高了輸電使用效率，延緩了投資。在春秋季電網運行的平段，控制中采用上下調節(jié)，提高電網的靈活調節(jié)的裕度，從而提高電網安全運行水平。在節(jié)假日電網運行的最低谷，這個時候需要反向調節(jié)，盡可能壓低電網的出力，通過儲能來吸納電能以后，可以為新能源增加發(fā)電的空間，從而提高新能源消納率。

第三個項目青海省共享儲能項目，這個項目最大特點就是把區(qū)塊鏈技術和儲能裝置實現了有機的結合。我們知道從物理上來講，因為電力系統(tǒng)的復雜性，我們是無法準確獲知發(fā)電發(fā)到哪里去，現在用的電到底從哪里來的，這測量不出也計算不準的。但是儲能系統(tǒng)如果參與市場交易，就需要發(fā)電、充電和放電，有一個準確的匹配關系。這個項目就是很好的應用區(qū)塊鏈技術，為我們在新能源發(fā)電與儲能裝置充電和放電打上了標識，這樣可以建立起發(fā)電、充電和放電的匹配關系，從而提高了交易的數據安全性和有效力，促進了新能源的發(fā)展。

青海共享儲能服務市場從去年6月18號正式運行，很好支撐了青海省綠色發(fā)展的各項行動，青海在2018年首次實現連續(xù)7天綠電運行，在去年和今年分別達到15天和31天。特別是今年5月9號到8月16號，青海省開展了綠電三江源百日活動，整個青海三江源地區(qū)所有用電均來自于水風光等綠色能源，實現了連續(xù)100天用電零碳排放的世界記錄，為全球能源轉型發(fā)展提供了中國樣板。

儲能運行的主要商業(yè)模式

在電源側，一是在新能源場站配置儲能，獲取利潤的主要模式是通過儲能裝置改善新能源場站運行特性，從而減少棄風棄光，減少運行中被考核。這對于棄電嚴重和新能源上網電價高地區(qū)的場站具有較好的投資前景。二是在火電廠配置儲能，參與調峰調頻輔助服務市場。獲取利潤的關鍵在于市場本身的補償力度以及能夠獲取到的市場份額有多少。由于在一定時期內市場總體調節(jié)資源是基本相當的，如果市場出清價格高和調節(jié)需求大則具有獲利空間，反之回報率就會下降。

在電網側，需要有大量的儲能資源提供調頻調峰、系統(tǒng)備用和故障調節(jié)等公共服務，但現在面臨的主要問題是政策支撐不足。如果作為獨立的儲能電站接入公共電網，當前的商業(yè)化運作模式還是處于探索階段；如果開展共享儲能，為新能源場站提供調峰服務，現在也基本上是一場一策，一事一議，收益存在很大不確定性。

在用戶側，獲取儲能收益的主要模式就是利用峰谷價差，低谷充電，高峰放電，獲取價差的收益，這里面主要要看本地峰谷電價差是多少，以及本地企業(yè)自身經營的情況來決定收益的回報率。

儲能發(fā)展存在問題

結合運行的一些要求，我們感覺現在儲能裝置應用需求非常強烈、前景也十分廣闊，但也存在一些問題需要認真研究，主要是以下四個方面：

第一是政策的因素，就是儲能發(fā)展的政策還需要進一步完善，怎么樣能夠適應行業(yè)長期的持續(xù)健康發(fā)展，相關的配套的政策，激勵的措施還需要進一步強化。

第二是儲能發(fā)展的目標和技術路線還有待明確，儲能除了電化學儲能以外還有抽水蓄能儲能，目前抽水蓄能總體造價低于電化學儲能，但是建設周期比較長，另外合適開發(fā)的站點有限。這樣兩種不同技術路線，什么時間段、什么樣的規(guī)模來開發(fā)，需要國家有一個明確的技術路線。

第三是儲能的技術標準有待進一步健全。

第四是儲能的關鍵技術有待突破。特別是儲能電站的安全性，儲能電站屬于重資產的設備，特別在電網側往往是多站合一建設，儲能站依托于樞紐變電站和數據中心站，三站合一建設，隨著5G發(fā)展，未來加上5G的基站可能是四站合一。一旦發(fā)生火災事故，對人身安全、設備安全、電網安全、數據安全、通信安全都造成巨大的危害，所以儲能站本體安全必須得到保障。

促進新能源與儲能協調有序相關建議

第一個是加強頂層設計，促進新能源和儲能協調有序發(fā)展。第二完善政策機制，建設儲能分類管理的體系，不同類型怎么樣發(fā)展，怎么樣去確定它的規(guī)模，怎么樣建立商業(yè)回報、投資模式。第三健全標準體系，深化技術研究。第四創(chuàng)新應用模式，助力能源互聯網建設。

總之儲能發(fā)展和電網運行發(fā)展密切相關，目前應該說迎來了難得的發(fā)展機遇期，但是也存在一些問題，這些問題的解決需要社會各界共同努力。非常感謝中關村儲能產業(yè)技術聯盟提供這樣非常好的平臺，大家來共同交流。希望各方共同密切合作，我們共同研究解決推動新能源和儲能發(fā)展問題，共同促進我國能源清潔轉型發(fā)展。謝謝！