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為貫徹落實(shí)“四個(gè)革命，一個(gè)合作”能源戰(zhàn)略思想，推進(jìn)西北區(qū)域能源行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，推動(dòng)《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》實(shí)施，促進(jìn)規(guī)?；瘍?chǔ)能技術(shù)在西北電網(wǎng)的應(yīng)用，西北能源監(jiān)管局聯(lián)合清華大學(xué)共同開(kāi)展了“規(guī)?；瘍?chǔ)能在西北電網(wǎng)的應(yīng)用分析與政策建議”課題研究。針對(duì)西北電力系統(tǒng)特點(diǎn)，課題全面分析了西北區(qū)域?qū)?chǔ)能的需求，結(jié)合西北區(qū)域?qū)嶋H，提出了儲(chǔ)能在西北區(qū)域應(yīng)用的路徑及相關(guān)思路舉措。
一、儲(chǔ)能的發(fā)展現(xiàn)狀及前景
1.全球儲(chǔ)能發(fā)展總體情況
(1)從總量看，截至2018年上半年，全球累計(jì)運(yùn)行的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模19574萬(wàn)千瓦，共1747個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目。
(2)從地區(qū)看，全球儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)主要分布在亞洲的中國(guó)、日本、印度、韓國(guó)，歐洲的西班牙、德國(guó)、意大利、法國(guó)、奧地利和北美的美國(guó)，這10個(gè)國(guó)家儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)容量占全球近五分之四。
(3)從類(lèi)型看，截至2018年上半年，抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)18420萬(wàn)千瓦，占比達(dá)94%;電化學(xué)儲(chǔ)能483萬(wàn)千瓦，占比2.5%;儲(chǔ)熱403萬(wàn)千瓦，占比2.2%;其他機(jī)械儲(chǔ)能265萬(wàn)千瓦，占比1.4%;儲(chǔ)氫2萬(wàn)千瓦。
(4)從增長(zhǎng)看，1997-2017年，全世界儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)增長(zhǎng)了70%，2017年全年新增儲(chǔ)能容量140萬(wàn)千瓦。
(5)從發(fā)展看，抽水蓄能占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，技術(shù)最為成熟，但成本下降空間有限;電化學(xué)儲(chǔ)能保持快速增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率達(dá)30%，電化學(xué)儲(chǔ)能是應(yīng)用范圍最為廣泛、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膬?chǔ)能技術(shù)，目前全球儲(chǔ)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)主要集中在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域。
2.全球電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展情況
(1)從增長(zhǎng)看，2018年上半年，全球新增投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模69.71萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)133%，相比2017年底增長(zhǎng)24%。
(2)從地區(qū)看，2018年上半年，全球新增電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)主要分布在英國(guó)、中國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)家。
(3)從應(yīng)用看，2018年上半年，輔助服務(wù)領(lǐng)域的新增投運(yùn)項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模最大，為35.42萬(wàn)千瓦，占比為51%，同比增長(zhǎng)344%。
(4)從技術(shù)看，2018年上半年，鋰離子電池新增裝機(jī)規(guī)模最大，為69.02萬(wàn)千瓦，占比為99%，同比增長(zhǎng)142%。
3.我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況
進(jìn)入2018年，我國(guó)在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶(hù)側(cè)的儲(chǔ)能項(xiàng)目呈容量大和快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。截至2018年6月，我國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模2970萬(wàn)千瓦，占全球17%，電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模49萬(wàn)千瓦，占全球16%。2018年上半年，我國(guó)新增電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模10萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)127%，相比2017年底增長(zhǎng)26%，目前全國(guó)新增規(guī)劃和在建電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模為225.1萬(wàn)千瓦。
4.我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展情況
總體而言，我國(guó)的儲(chǔ)能市場(chǎng)主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是配用電側(cè)分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲(chǔ)能的應(yīng)用，占比大約為56%，另一類(lèi)是集中式風(fēng)光電站(可再生能源并網(wǎng))儲(chǔ)能應(yīng)用，占比約為35%。目前兩者累計(jì)裝機(jī)規(guī)模已超過(guò)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)的90%，電力輸配和調(diào)頻輔助服務(wù)占到9%左右的市場(chǎng)份額。
(二)相關(guān)政策
(1)國(guó)外儲(chǔ)能政策情況
在儲(chǔ)能尚未推廣或剛剛起步的國(guó)家或地區(qū)，發(fā)展儲(chǔ)能逐漸被納入國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃，政府開(kāi)始制定儲(chǔ)能的發(fā)展路線圖;在儲(chǔ)能已具備一定規(guī)模或產(chǎn)業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家或地區(qū)，政府多采用稅收優(yōu)惠或補(bǔ)貼的方式，以促進(jìn)儲(chǔ)能成本下降和規(guī)模應(yīng)用;在儲(chǔ)能逐步深入?yún)⑴c輔助服務(wù)市場(chǎng)的國(guó)家或地區(qū)，政府通過(guò)開(kāi)放區(qū)域電力市場(chǎng)，為儲(chǔ)能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)多重價(jià)值、提供高品質(zhì)服務(wù)創(chuàng)造平臺(tái)。
(2)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能政策情況
2015年以來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的扶持政策密集出臺(tái)。2016年6月，國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償(市場(chǎng))機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》，明確了電儲(chǔ)能設(shè)施的獨(dú)立市場(chǎng)主體地位，鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶(hù)、電儲(chǔ)能企業(yè)等投資建設(shè)電儲(chǔ)能設(shè)施，并要求電網(wǎng)企業(yè)要主動(dòng)為電儲(chǔ)能設(shè)施接入電網(wǎng)提供服務(wù)。
2016年12月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，提出要推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)在可再生能源領(lǐng)域的示范應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)規(guī)模、應(yīng)用領(lǐng)域和核心技術(shù)等方面的突破。
2017年10月，國(guó)家五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，其中明確儲(chǔ)能發(fā)展涵蓋5大主要任務(wù)：儲(chǔ)能技術(shù)裝備研發(fā)示范工程、可再生能源利用水平提升工程、電力系統(tǒng)靈活性穩(wěn)定性提升工程、用能智能化水平提升工程和儲(chǔ)能多元化應(yīng)用支撐能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展工程。
二、西北區(qū)域各省(區(qū))儲(chǔ)能需求分析
西北區(qū)域化石能源和風(fēng)光等自然資源豐富，發(fā)電裝機(jī)容量目前已達(dá)到最高負(fù)荷的三倍。截止2018年底，西北電網(wǎng)總裝機(jī)容量27179萬(wàn)千瓦，其中，火電裝機(jī)容量14747萬(wàn)千瓦，水電裝機(jī)容量3163萬(wàn)千瓦，風(fēng)電裝機(jī)容量5016萬(wàn)千瓦，光伏裝機(jī)容量4069萬(wàn)千瓦，可再生能源裝機(jī)容量占比接近總裝機(jī)容量的一半，占比45%。
由于可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量大，本地消納困難，加之電網(wǎng)的輸電容量、調(diào)峰能力和負(fù)荷需求不足，導(dǎo)致棄風(fēng)棄光嚴(yán)重。投資儲(chǔ)能系統(tǒng)可增加電網(wǎng)調(diào)峰能力、緩解輸電通道阻塞，有望成為解決西北區(qū)域新能源消納問(wèn)題的重要途徑。
(一)提高外送電力的調(diào)節(jié)能力
由于西北地區(qū)風(fēng)光資源豐富，未來(lái)可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量還將進(jìn)一步增長(zhǎng)，對(duì)區(qū)域外消納可再生能源的依賴(lài)性將越來(lái)越大，可以集中配建大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和化學(xué)電池儲(chǔ)能，提升可再生能源出力的可控性和在電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
(二)提升火電機(jī)組的調(diào)峰能力
西北電網(wǎng)中的供熱機(jī)組裝機(jī)容量大，在供暖期的調(diào)峰能力受限，對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰能力和可再生能源發(fā)電消納的影響顯著。在電廠側(cè)安裝熱水儲(chǔ)熱系統(tǒng)或電鍋爐系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)大容量?jī)?chǔ)熱，從而提升供熱期間機(jī)組的調(diào)峰能力。
(三)降低斷面受阻
西北電網(wǎng)的覆蓋的地理范圍廣，西電東送和北電南送的距離遠(yuǎn)，在可再生能源集中接入的區(qū)域，可以配置大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)(主要包括化學(xué)電池、儲(chǔ)熱發(fā)電和壓縮空氣儲(chǔ)能)，從而減小因?yàn)閿嗝媸茏瓒鸬臈夛L(fēng)棄光電量。
(四)提升電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性
隨著西北可再生能源發(fā)電的進(jìn)一步發(fā)展，在線的傳統(tǒng)機(jī)組容量減小導(dǎo)致系統(tǒng)的慣性降低，可能危及電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，可配置快速響應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)平抑頻率的波動(dòng)，提升西北電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。
(五)降低電網(wǎng)的峰谷差
在峰谷差相對(duì)較大的地區(qū)，對(duì)實(shí)施峰谷電價(jià)且電力用戶(hù)負(fù)荷峰谷差顯著的電力用戶(hù)，鼓勵(lì)由用戶(hù)或第三方投資儲(chǔ)能系統(tǒng)，進(jìn)行價(jià)格套利或參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，從而降低電網(wǎng)的峰谷差。
三、促進(jìn)西北區(qū)域儲(chǔ)能發(fā)展的思路舉措
(一)儲(chǔ)能在西北區(qū)域的應(yīng)用路徑分析
1.應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)在西北電網(wǎng)中的應(yīng)用，建議主要考慮以下領(lǐng)域：增加調(diào)峰能力、降低通道受阻、提升電網(wǎng)安全和用戶(hù)能量管理。
2.應(yīng)用范圍。兼顧源、網(wǎng)、荷側(cè)發(fā)展。源端儲(chǔ)能包括大規(guī)模獨(dú)立儲(chǔ)能電站、在火電廠內(nèi)配置儲(chǔ)能、在新能源場(chǎng)站側(cè)配置儲(chǔ)能;網(wǎng)側(cè)配置儲(chǔ)能主要包括電網(wǎng)的電源送出端、輸送容量受限斷面和配電網(wǎng)中配置分布式儲(chǔ)能;用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能主要針對(duì)工商業(yè)用戶(hù)。
3.應(yīng)用類(lèi)型?？紤]的儲(chǔ)能類(lèi)型既包括大規(guī)模抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、大容量?jī)?chǔ)熱(冷)、太陽(yáng)能熱發(fā)電、大規(guī)模制氫、化學(xué)電池儲(chǔ)能，也包括功率型飛輪儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能?；瘜W(xué)電池儲(chǔ)能的類(lèi)型有多種，現(xiàn)階段主要考慮的應(yīng)用類(lèi)型包括鋰電池、鉛酸(碳)電池、液流電池。
4.應(yīng)用階段。將不同類(lèi)型儲(chǔ)能的推廣應(yīng)用分為四個(gè)階段，即“當(dāng)前”、“2019-2020年”、“2021-2025年”、“2026-2030年”。其中，抽水蓄能和化學(xué)電池儲(chǔ)能在現(xiàn)階段已開(kāi)始推廣應(yīng)用;下一步可開(kāi)展大規(guī)模儲(chǔ)熱和太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用推廣;在“十四五”期間，新型壓縮空氣和飛輪儲(chǔ)能的應(yīng)用有望突破;而在2025年以后，大規(guī)模制氫和電磁儲(chǔ)能有望獲得大規(guī)模應(yīng)用。
圖1 規(guī)模化儲(chǔ)能在西北電網(wǎng)應(yīng)用的總體路徑示意圖
(二) 促進(jìn)西北區(qū)域儲(chǔ)能發(fā)展的思路舉措
1.鼓勵(lì)新能源場(chǎng)站建設(shè)共享型儲(chǔ)能系統(tǒng)，為新能源消納提供解決方案。
(1)在新能源發(fā)電場(chǎng)站、輸電通道受限的區(qū)域建設(shè)大規(guī)模共享型儲(chǔ)能系統(tǒng)，可有效解決新能源消納問(wèn)題。
(2)共享型儲(chǔ)能原則上由第三方投資或多個(gè)發(fā)電企業(yè)共同投資。
(3)本著誰(shuí)投資誰(shuí)受益的原則，對(duì)于減少棄風(fēng)棄光帶來(lái)的收益，由新能源發(fā)電場(chǎng)站與儲(chǔ)能投資商分享，儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力市場(chǎng)獲得的收益由其獨(dú)享。
2.鼓勵(lì)電網(wǎng)企業(yè)投資儲(chǔ)能，提高電網(wǎng)輸配能力和安全穩(wěn)定運(yùn)行。
鼓勵(lì)西北各省(區(qū))電網(wǎng)企業(yè)投資儲(chǔ)能，在條件允許的情況下，嘗試探索實(shí)施電網(wǎng)企業(yè)投資儲(chǔ)能的配額制，投資成本納入其輸配電業(yè)務(wù)的成本核算。在電網(wǎng)中安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)降低輸配電設(shè)備投資、提高電力系統(tǒng)靈活性、為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)等多重價(jià)值，有利于提高電網(wǎng)的輸配電能力和電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。
3.鼓勵(lì)用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能投資與運(yùn)行，保障各方合理權(quán)益。
(1)鼓勵(lì)用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能加大投資，靈活部署，通過(guò)自主的運(yùn)行調(diào)控實(shí)現(xiàn)削峰填谷。
(2)建立用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能的效益與權(quán)益分配機(jī)制，切實(shí)保護(hù)用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能投資的合法權(quán)益。
(3)鼓勵(lì)用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能參與需求側(cè)響應(yīng)計(jì)劃，制定合理的準(zhǔn)入條件、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和參與方案，提升需求側(cè)管理水平。
(4)針對(duì)用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能參與者數(shù)量多、地點(diǎn)分散的特點(diǎn)，在設(shè)備準(zhǔn)入和安全管理等方面需要加強(qiáng)規(guī)范。
4.完善機(jī)制辦法，推動(dòng)獨(dú)立儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。
鼓勵(lì)獨(dú)立儲(chǔ)能參與調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)，并合理考慮儲(chǔ)能的市場(chǎng)準(zhǔn)入條件、運(yùn)行控制方式和補(bǔ)償方式，允許多個(gè)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)聚合參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。
(1)各省(區(qū))在制定調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)則時(shí)，應(yīng)綜合考慮獨(dú)立儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)，合理確定獨(dú)立儲(chǔ)能系統(tǒng)的準(zhǔn)入條件。(功率、容量、接入電壓等級(jí)等)。
(2)獨(dú)立儲(chǔ)能參與調(diào)峰、調(diào)頻市場(chǎng)時(shí)，其運(yùn)營(yíng)方負(fù)責(zé)市場(chǎng)報(bào)價(jià)、制定儲(chǔ)能充放電策略。
(3)電力調(diào)度部門(mén)應(yīng)將儲(chǔ)能納入其運(yùn)行調(diào)度控制，根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的中標(biāo)額度發(fā)送調(diào)度指令。
(4)獨(dú)立儲(chǔ)能參與調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)規(guī)則，接受輔助服務(wù)市場(chǎng)的考核和獎(jiǎng)懲。
5.完善價(jià)格激勵(lì)措施，鼓勵(lì)儲(chǔ)能應(yīng)用和發(fā)展。
(1)在儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和政策規(guī)定不斷完善的條件下，各省(區(qū))應(yīng)對(duì)接入不同電壓等級(jí)和不同地點(diǎn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電價(jià)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。
(2)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電電價(jià)政策，考慮儲(chǔ)能所處的電壓等級(jí)和時(shí)段，為鼓勵(lì)接入配電網(wǎng)側(cè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行，可以采用分時(shí)(動(dòng)態(tài))充放電價(jià)格。
(3)在未來(lái)改革到位，電價(jià)信號(hào)明確的條件下，儲(chǔ)能的充放電價(jià)格應(yīng)由電力市場(chǎng)決定。
原標(biāo)題：儲(chǔ)能在西北區(qū)域應(yīng)用與發(fā)展分析及思路舉措
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