隨著新能源占比增加，電網(wǎng)穩(wěn)定性要求與新能源波動性愈發(fā)凸顯的矛盾。
數(shù)據(jù)顯示，2019年，我國非化石能源占能源消費比重達15.3%，提前一年完成“十三五”規(guī)劃目標。到2019年底，我國可再生能源發(fā)電裝機達到7.94億千瓦，同比增長9%，約占全部電力裝機的39.5%，同比上升1.1個百分點，可再生能源的清潔能源替代作用日益突顯;風(fēng)電、光伏發(fā)電首次“雙雙”突破2億千瓦。
風(fēng)電的出力日內(nèi)波動幅度最高可達80%，出力高峰出現(xiàn)在凌晨前后，從上午開始逐漸回落，午后到最低點，“逆負荷”特性更明顯。光伏的日內(nèi)波動幅度100%，峰谷特性鮮明，正午達到當日波峰，正午前后均呈均勻回落態(tài)勢，夜間出力為0。風(fēng)電光伏出力受氣象因素影響較大，然而氣象因素無法做長期預(yù)測。即使做短期預(yù)測，風(fēng)速、風(fēng)向和云量等因素變化也非常復(fù)雜，難以準確預(yù)測。這使得風(fēng)電和光伏出力準確性下降，給電網(wǎng)運行調(diào)度造成了難度。儲能的出現(xiàn)讓電力可以被存儲，可以看做是“電力倉庫”，通過電力時移維持電網(wǎng)平衡。
儲能是更優(yōu)質(zhì)的靈活性資源。電力靈活性資源的供應(yīng)主體較少，傳統(tǒng)意義上的主體為煤電、燃機，近年來出現(xiàn)了新的主體——電儲能。相對于前兩種資源，儲能更環(huán)保，且具備優(yōu)異的調(diào)節(jié)性能、靈活的安裝方式和高質(zhì)量的調(diào)節(jié)能力等多種優(yōu)勢，必將成為未來最主要的靈活性資源。
首先，穩(wěn)定電網(wǎng)。電網(wǎng)的特殊性就在于電力供需實時平衡。我國的電網(wǎng)是世界上電壓等級最高、輸送容量最大、線路長度最長的電網(wǎng)，電網(wǎng)的穩(wěn)定性要求極高。即使是最細微的供需失衡也會導(dǎo)致電網(wǎng)的頻率波動，而電網(wǎng)的頻率只能限定在極小的范圍內(nèi)波動(國網(wǎng)規(guī)定不超過±0.2Hz)，因此需要調(diào)度系統(tǒng)通過實時調(diào)節(jié)各類電源的發(fā)電出力維持頻率不超過穩(wěn)定極限。
其次，實現(xiàn)新能源價值。儲能可以使得新能源成為電網(wǎng)友好型優(yōu)質(zhì)電源，同時幫助新能源實現(xiàn)多種價值，包括滿足電網(wǎng)硬性要求、平滑出力曲線、提供輔助服務(wù)等。
隨著光伏風(fēng)電發(fā)電比例不斷增大，電網(wǎng)的調(diào)頻需求越來越大。傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)頻往往通過火電機組或水電機組來實現(xiàn)，風(fēng)電和光伏發(fā)電機組不僅本身不具備調(diào)節(jié)能力，其出力的間歇性還增加了電網(wǎng)的調(diào)頻負擔。
為了緩解調(diào)頻壓力，國內(nèi)包括山西在內(nèi)已經(jīng)有多個省份出臺政策，要求新能源(風(fēng)電場、光伏發(fā)電站)通過保留有功備用或者配置儲能，同時通過快速響應(yīng)改造實現(xiàn)一次調(diào)頻功能，只有具備一次調(diào)頻功能的場站才可并網(wǎng)運行。
調(diào)頻功能要求發(fā)電機組具備發(fā)電出力的雙向調(diào)節(jié)能力，也就是具備能量備用功能，如采用預(yù)留發(fā)電容量方式，對新能源機組則意味著永久性不能滿發(fā)。這對于新能源機組來說無疑會造成大量的發(fā)電量浪費，導(dǎo)致經(jīng)濟性下降。采用配置儲能方案，系統(tǒng)響應(yīng)速度更快。在接收到調(diào)頻指令后，儲能裝置快速響應(yīng)，達到穩(wěn)定的技術(shù)指標;等風(fēng)電光伏出力逐步跟上后，逐漸減少儲能出力。通過靈活的充放電方案，無需限制發(fā)電。即使在發(fā)電峰值，也具備提升出力的能力。為保證儲能的高效利用，優(yōu)化儲能配置，可以將儲能設(shè)備按容量分為大容量儲能和小容量儲能兩部分。在電網(wǎng)頻率頻繁波動的區(qū)域，頻繁動作小容量儲能裝置;在小儲能不能滿足要求時，再用大容量儲能補充。
這樣可以最大程度減少全部儲能裝置的動作次數(shù)，實現(xiàn)儲能裝置的經(jīng)濟利用。物理儲能和化學(xué)儲能的混合儲能方式也是優(yōu)化儲能配置的方式之一。
最后，提高新能源消納。并不是所有的新能源電站都一定要配置儲能系統(tǒng)，比較適合配置儲能的場景包括棄風(fēng)棄光率較高的地區(qū)，以及電網(wǎng)要求的以配置儲能作為并網(wǎng)前置條件的大型電站項目。另一個趨勢是在新能源匯集后集中配置儲能，目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)提出在風(fēng)電、光伏匯集并網(wǎng)點設(shè)置集中儲能裝置，以最大程度提高儲能系統(tǒng)的利用率。預(yù)計儲能滲透率將會逐步提高，但并不會達到100%，最終滲透率取決于靈活性資源的發(fā)展及電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度能力。
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