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作者:an888    发布于:2024-08-14 17:26    文字:【】【】【

  国家明确构建以新能源为主体的新型电力系统,需要实现以风电、光伏为主的新能源成为电能供应的主体。随机性、间歇性、波动性是新能源基本、正常的特性。从电力系统理解,新能源拥有以下特征:随机性是指实际出力值与预测值之间的偏差;间歇性指发电时有时无;波动性指年、月、日、小时、分钟的发电出力变化。以上三者可以并称为新能源的“三性”。新能源的不稳定性给能源供应带来了挑战,因此储能技术的发展变得愈加重要。储能技术可以协助解决新能源的波动性问题,还能提高能源的可靠性和可持续性,因此,很多人将储能理解成了实现以新能源为主体的电力系统的关键抓手甚至唯一手段,这方面个人认为部分人员存在一定的误解,不利于新能源与储能的发展。

  新能源有随机性、间歇性和波动性,用户的用电也有一定的随机性、间歇性和波动性。新能源的三性是没法消灭的,我们可从从供给侧、需求侧、电网侧多方面进行处理,有以下一些手段去适应。

  2023年8月29日,中国南方电网有限责任公司专家委员会专职委员郑耀东在第十届中国国际光储充大会上提出:调度管理优化,也许比储能更重要!

  郑耀东用新疆新能源利用的情况作为案例进行了说明,“该地的新能源利用率从2016年的63%到现在96%以上,依靠的并非是储能,而是调度管理、优化。”该案例显示,2022年新疆电化学储能的累计放电量,仅占该地新能源累计发电总量的0.0047%,数据表明储能远不足以支撑消纳。

  郑耀东指出,新能源“三性”并非新能源弃电产生的根本原因,专家、学者以及储能倡导者不应过度强调新能源“三性”,只要把这些特性平衡好即可。

  要大规模发展高比例新能源,未来电力市场主体将从单一化向多元化转变。现阶段的调度系统是随着新能源的接入而不断升级的。随着对新型电力系统运行和控制体系的了解加深,调度系统意识到,要加强新能源以及外部环境的检测分析,目前如风光发电预测等也开始接入,提升事态感知能力和风险控制能力,依托现有的先进信息通讯技术手段,调度实现海量广义的新能源总体协调控制。

  还有跨省、跨区域电力协调等。国家大力建设能源互联网就有这方面的功能与考虑。会不断加强

  二、发电侧提高灵活调节电源占比(此部分煤电灵活性调节介绍篇幅较长)我国灵活性调节电源装机占比不足6%,远低于欧美国家水平,增加灵活性调节电源占比是提升新型电力系统灵活性的关键。当然,这个可以是增加储能,但实际更经济可行的是进行煤电的灵活性改造,煤电改造潜力巨大。(1)煤电灵活性改造,平衡新能源出力波动

  在“需要平衡”的前提下,我们当然可以设想最严苛的场景,无非是:1、负荷很大,但新能源不出力;或2新能源满出力,同时负荷很低在这两种场景。首先考验支撑性的煤电容量,是否在新能源不出力的情况下,依然能覆盖负荷;其次考验新能源满出力时,煤电能否压到很低的出力,同时还不熄火 (这就是煤电灵活化改造)。

  2023年11月10日,国家发展改革委、国家能源局正式发布《关于建立煤电容量电价机制的通知》(以下简称《通知》),明确自2024年1月1日起,我国建立煤电容量电价机制。业内人士普遍认为,这一机制的出台将有力推动煤电转变经营发展模式,促进新能源加快发展和能源绿色低碳转型。

  国家发展改革委有关负责人表示,煤电是我国最重要、成本较低的支撑调节电源,推动煤电加快向提供容量支撑保障和电量并重转型,对促进新能源进一步加快发展具有重要意义。建立煤电容量电价机制、通过容量电价回收部分或全部固定成本,从而稳定煤电行业预期,是保障电力系统安全运行,为承载更大规模的新能源提供有力支撑,更好促进能源绿色低碳转型的必然要求。

  根据测算,从解决一周电力调节问题的成本看,煤电是电化学储能的1/50。因此,即便不考虑重金属等环保因素,单从经济性来看,用煤电调节也是最经济的选择。

  煤电是中国最重要、成本较低的支撑性能源调节器,但目前我国煤电作为灵活性调节电源的占比还比较低,需要做大比例的灵活性改造。欧美等国灵活电源比重较高,西班牙、德国、美国占 比分别为 34%、18%、49%。基于我国特殊的资源禀赋结构,煤电灵活性空间挖潜较大。各省尤其是抽水蓄能电站较少的省份和热电联产机组居多的“三北”地区,均采用煤电机 组作为灵活性调节的重要手段。

  我国火电机组的深度调峰能力相比世界领先水平差距较大。根据《火电机组灵活性改造形 势及技术应用》显示,德国的供热机组最低运行负荷达到 40%,纯凝机组最低运行负荷达到 25%;丹麦火电机组基本以供热为主,供热期最低运行负荷可达 15%~20%;我国热电 机组多数是“以热供电”模式运行,为保证热负荷供应,供热期间的最低负荷一般在 50%~ 70%,特别是“三北”地区“以热定电”的供热机组比重大,冬季调峰能力有限,因此我 国火电机组灵活性提升潜力较大。(也就是上图中调峰机组的调节范围目前我国机组只能在50%-100%甚至70%-100%之间调整,丹麦机组可以实现在15%-100%的范围间调整。可见我们的改造空间巨大。)

  根据国家发改委、国家能源局发布的各项政策,“十四五” 期间,预计存量煤电机组灵活性改造完成 2 亿千瓦,实现煤电机组灵活制造规模 1.5 亿千 瓦,增加系统调节能力 3000-4000 万千瓦,新建及存量改造的纯凝工况调峰能力达到额定 负荷的 35%,供热期热电联产机组最小出力力争达到额定负荷的 40%。

  火电灵活性改造一般指的提高火电运行灵 活性,其改造目标是提高机组的深度调峰、快速爬坡和快速启停能力。

  提高深度调峰能力 是改造重点,考察深度调峰的关键指标包括设备寿命、污染物的排放、运行效率。

  煤电原则上具备秒级响应能力,具有全时间尺度调节能力,通过煤电灵活性改造,可以进一步挖掘调峰能力,宜大力度推动具备改造条件的煤电机组“应改尽改”。

  新型储能响应速度最快可以达到毫秒级,持续放电时间在分钟至小时级,充放电转换较为灵活,适用于解决新能源短时波动性问题,可提高新能源并网性能。在超短周期调节与快速响应方面具有较大优势。且安装场地相对几乎不受限制、建设周期短。

  抽水蓄能技术经济优势明显,技术成熟,可进行大规模能量充放,放电时间达小时及以上,适合长时间尺度电网调峰及电力平衡场景,并能根据库容大小,发挥日内调峰甚至周调节作用。大力发展抽水蓄能,有助于解决新能源间歇性问题,提升系统调峰能力、系统安全性及特殊天气场景下的电力供应保障能力。因此,建议做好中长期抽水蓄能电站选点规划和站址保护,优化抽水蓄能电站布局和投产时序,优先在新能源集中开发地区和负荷中心布局建设。推进大容量高水头抽水蓄能机组科技创新,开展中小型、可变速抽水蓄能技术研究。但抽水蓄能对场地有一定的要求,有一定的发展限制。(4)水电站参与调节。

  2023年11月26日,央视CCTV-1《焦点访谈》节目聚焦黄河公司通过水光互补电站建设。国家电投黄河公司的主导建设下,青海省海南州共和县塔拉滩建成了全球装机规模最大的光伏产业园,创造性的实现了“水光互补”,带动了我国新能源的快速发展。塔拉滩装机容量15600兆瓦,相距仅50公里的龙羊峡水电站是黄河上游库容最大、调节能力最强的水电站,电站总装机容量1280兆瓦。用可控的水电来补充、调节不稳定的光电,待调节成稳定优质电能之后,再统一输送给电网,实现“水光互补”。按照方案设计,这个反应速度精确到毫秒级,2015年这套全新的能源互补系统经受住了多重考验,当年6月份水光互补光伏电站正式并网发电,至今这套控制系统都在稳定运行。(5)其他调节,如调峰气电具有启停速度快、运行灵活的优点,原则上同样具备全时间尺度调节能力,但成本偏高,进口依赖较大,不利能源安全。光热发电调节,重力储能、新能源制氢等等,储电、储热、储气、储氢等都是各种类型的储能。

  风光水火储多种能源有机整合、集成互补,传统能源和新能源之间的互补融合,将有力推进能源革命,推动构建新型智慧能源体系。

  三、用户侧加大电力需求响应力度电力需求响应速度可达秒级,具有优异的调节能力,是提升新型电力系统灵活性的强有力支撑。(1)电力负荷是最主要的需求侧资源,分为工业负荷、商业负荷和居民负荷。其中,工业负荷响应意愿取决于调节收益与生产成本增加间的权衡;商业负荷资源潜力较为可观且灵活易控,是提升需求侧灵活调节能力的基础资源;居民负荷空间分布过于分散、控制难度大,目前仍缺乏关键技术和设备支撑,调节潜力有待挖掘。(2)用户侧储能响应速度快、调控灵活,可在促进新能源高效消纳、增强用户互动响应能力等方面发挥突出作用。此外,考虑氢能制备与存储技术的更新突破,氢储能未来有望以低成本方式在需求侧大规模应用,并通过电-氢间的灵活转换进一步增强需求侧多能互补能力。(3)电动汽车可视为移动式储能装置,是调节潜力巨大的需求侧资源。据统计,2020年全国电动汽车保有量400万辆,按每辆28千瓦时计算,电池储能容量达1.12亿千瓦时。未来依托车网互动(V2G)技术及成熟的电动汽车储能商业模式,可充分调动电动汽车的储能特性。(4)虚拟电厂通过协同控制的方式聚合电力负荷、用户侧储能、电动汽车及用户侧电源等需求侧资源,以满足内部用能需求、响应外部系统变化,使电力系统需求侧由传统的“消费者”向“产消者”过渡,将是新型电力系统需求侧资源整合的重要平台。2023年10月23日,扬州境内的103家分布式光伏用户,总装机容量达8.3万千瓦,整体“打包”作为虚拟电厂,通过光伏聚合商的能源管理平台接受扬州电网调度管理,10分钟内完成了对1.2万千瓦光伏出力的调控。在江苏省首次实现将光伏聚合商作为城市级虚拟电厂接受地区电网调度管理,具有较大的示范意义。我国需求响应尚处于试点阶段,目前已在广东、江苏、上海等地试点推广,2021年广东开展市场化需求响应交易结算试运行,日最大响应容量达100.7万千瓦。总体而言,需求响应实施的范围和规模仍较小,需求侧可调节潜力亟待开发挖掘。另外,通过峰谷电价、尖峰电价、可中断负荷电价等电价政策引导需求侧资源参与系统调节。当新能源达到一定比例之后,供电的稳定性还可能引入一定的置信区间,牺牲掉一点点的可能性和安全性,换来的将是电网建设成本的大幅降低。并通过各种手段控制避免风险的出现。

  (1)我们个别观点可能过分强调了电化学储能(新型储能)在新能源消纳与平抑方面的作用。不少地方都强调要求新能源配储,部分地方要求新能源配储的比例相当高,但是出现了不少风光强制配储的储能电站因多方面原因导致建而不用。还有一些地方建立不少的独立储能电站,新能源发电还可以租赁这些独立储能电站容量并网,但不少项目出现了建而不用的情况。据储能盒子统计,2023上半年,山东独立储能规模是197.6万千瓦,上半年等效运行时长543小时,配建储能共计85.4万千瓦,等效运行时长192小时。而配建储能利用小时数仅为独立储能的1/3。据中电联统计数据显示,2022年,国内新能源配储项目不调用是常态,平均等效利用系数仅6.1%,几乎是独立储能该系数的一半。虽然2023年这个系数可能有所提升,但问题依然存在。没有用武之地也意味着并不赚钱,只能配合新能源获取售电收入,却没有自己独立的收入来源。建而不用,但配置储能已经成为全国新能源项目并网的基本要求,甚至要求较高比例配储,目前发电侧的配储占整个新能源配储的50%,但其使用效率仅为6%左右。这种状态个人认为不利于新能源与储能产业的发展。(2)过分强调新能源配储,导致投资误判市场形势,一窝蜂进入储能产业,行业竞争一开始就白热化。

  天眼查平台以储能为关键词进行搜索,仅2023年成立的相关企业主体就多达73437家,而这一数字在2022年还仅为41349家。中关村储能产业技术联盟在《2023国内储能招投标市场盘点》中亦指出,“随着市场玩家的增多,面对激烈的竞争,有的企业会选择用低价去争取订单。而为了获取利润,必然会在材料、工艺等环节降低要求,这样产品质量就无法得到保证,也会对后续的电站运行维护带来安全隐患。在利润微薄的限制下,企业也没有足够的财力去支撑技术创新和产品迭代。”储能刚起步就价格战,激烈的价格竞争,无疑是目前悬在所有人头上的达摩克利斯之剑,谁也不知道自己会在何时撑不住出局。2023年底,捷威动力发布的一则《公司停工停产、员工放假及培训通知》引发了广泛关注。在通知中,捷威动力称,受市场及上下游产业链等客观因素影响,天富平台怎么样,为保证公司业务可持续发展,经管理层研究决定,自2023年12月1日起开始停工停产。作为行业内一家知名的电池厂商,捷威动力同时拥有动力电池和储能电池两大业务板块,这样的企业也面临困难,行业可想而知。(3)在不同尺度上发展不同功能定位的储能,更利于电力的平衡。

  电化学储能具有精准控制、快速响应、布局灵活的特点,持续放电时间为分钟至小时级,充放电转换相对灵活,可快速吸收、释放功率,能够有效支撑节点电压、平抑系统频率波动,将不稳定的新能源出力转化为稳定可靠的电力供应,适用于超短周期(毫秒至秒级)和短周期(分钟至小时级)调频调压场景。电化学储能主要解决新能源波动性问题,在频率控制、改善电能质量、可再生能源消纳等方面将发挥重要作用。抽水蓄能具有大规模能量吞吐能力,放电时间为小时级及以上,具有长时间尺度(日内和多日)的电网调峰及电力平衡能力。抽水蓄能主要解决新能源间歇性问题,在提升系统调峰能力、系统安全性和特殊天气场景下电力供应保障能力等方面作用明显。氢能具备清洁和长周期储能优势,可解决风电、光伏等可再生能源不稳定和低能量密度问题,实现高比例可再生能源的中长期(季节)供需平衡。目前,氢能技术在电-氢转换、氢能输送和存储等方面还有待提高,但随着电-氢转换技术的进步和成本降低,氢能有望在新能源大规模长周期存储方面发挥重要作用。(4)电储能与其他各类储能相结合发展。柔性开放是新型电力系统的显著特征,新型电力系统将实现多元化源荷开放接入。在此背景下,应推动电储能与各类储能相结合发展。在发电侧,可大力推进新能源场站配置新型储能,研究推广光热发电储能;在电网侧,可加快抽水蓄能电站建设,推进电网侧新型储能合理布局;在用户侧,可推动新型储能多元化发展,研究储电与储热、储冷、储氢等各类型储能相结合发展,实现在新能源高效利用目标下,以电能为核心的多能源生产和消费的匹配。(5)以数字化技术推动储能与新能源协同运行。数字化技术是支撑构建新型电力系统的关键技术。依托云计算、移动互联网、人工智能以及先进传感测量、通信信息、控制技术等现代化技术,能实现源网荷储之间的高效交互,提升新型电力系统灵活性。在此背景下,行业可利用物联网和区块链等数字化技术,聚合用户侧储能、电动汽车等海量可调节资源,实现“新能源+储能”“新能源+电动汽车”协调运行,促进新能源大规模并网和消纳。

  (6)引导煤电、新能源、储能、虚拟电厂、需求侧响应等市场参与者各展所长、各尽所能、充分竞争,全面优化电力资源配置,提升整个电力系统的经济性,从而有利于降低终端用户的用电成本。(7)储能个参与方找准自己的定位与优势,在不同的区域,不同的平衡区要找到自己的位置,这样效益更高,更利于行业的发展。圆点娱乐-1956注册

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