论文部分内容阅读
摘要:众所周知,储能是构建新型电力系统的关键环节,是实现“3060”目标的核心技术。“十三五”期间,通过大力推进关键技术及核心装备研发,中国储能产业完成了多种技术类型及应用场景试点示范项目的建设,迈入商业化初期。“十四五”期间,应加强核心技术攻关、完善技术标准体系、创新商业模式、加大政策扶持引领,实现储能产业规模化发展。本文重点关注储能技术和商业模式创新与构建新型电力系统的结合点,围绕新型电力系统的特征开展对储能创新方向的探索。
关键词:新型电力系统;储能;创新方向
1电力系统中储能技术的应用现状
近年来,储能技术不断发展与完善。储能系统具有双向的功率调节能力,利用储能元件灵活地存储和释放电能,可以保证电力系统内的实时功率平衡,改善频率特性,解决电压波动问题,提升可再生能源接纳能力。因此,储能技术在发电、输电、配用、用电等领域得到广泛应用。
1.1发电领域
储能在发电领域可应用于平抑风光等可再生能源的波动和增强可再生能源的可调度性。风光等可再生新能源受地理因素、天气因素影响较大,具有较强的随机性波动特征,影响电网安全稳定运行。储能密切配合风光等可再生能源功率波动,通过快速吞吐能量平抑电源功率的高频波动,可显著提高可再生能源发电功率的输出品质,改善电能质量,降低因高频波动对电网带来的负面影响[34];将储能配备至发电侧,可与发电侧的可再生能源集成相对电网而言统一的单元,充分利用可再生能源的同时,协调控制储能充放电功率,可调节一定时间内的总输出功率,实现电源侧一定程度的可调度性。
1.2输配电领域
输配电领域,储能主要可提供无功支持、延缓输电阻塞和设备扩容、缓建变电站直流电源等。储能可通过电力电子设备维持电网电压在规定范围内波动,实现无功的动态调节;储能可延缓输电阻塞,当线路负荷高于线路容量时,由储能储存多余电能,当线路负荷低于线路容量时,将储能储存的电能释放,从而可节省因线路阻塞需扩容的成本和费用;将储能安装在输电设备下游,可利用储能容量延缓因负荷过大引起的输电设备的扩容,节省建设成本;储能配备于变电站内一定程度上可等效为直流电源,替代应对因电机启停造成的冲击电流,从而缓建变电站内传统直流电源。
1.3用户侧
储能在用户侧的应用,主要可分为主动需求响应和改善电能质量两个方面。在靠近负荷侧就近利用风光等新能源,可避免因电网远距离传输造成的能量损耗。储能运用在用户侧,电价低时储存电能电价高时释放电能,不改变用户用电的同时,以需求响应的形式帮助用户错峰用电,从而节省电费,实现最大限度套利;在用户侧接入储能系统,可快速响应系统中因间歇性分布式电源和电力电子设备引起的扰动,维持电压和波形畸变率波动在允许范围内,从而提升电能质量。
2新型电力系统中储能技术的发展现状
国家能源局一直以来高度重视新型储能的发展,近年来持续推动储能的相关工作。一是开展储能示范工作,组织在全国已投产电力储能工程(抽水蓄能除外)中,筛选了首批八个科技创新试点示范项目的实施,涵盖了可再生能源发电侧、用户侧、电网侧,配合常规火电参与辅助服务等主要的应用场景。二是持续行业政策研究,会同国家发改委等机构,研究构建清洁能源增长、消纳,储能协调有序发展的体制机制,广泛听取行业的专家、企业、协会及联盟的意见,积极开展碳达峰、碳中和背景下的新型储能发展政策的研究。三是加强行业标准化工作,印发《关于加强储能标准化工作的实施方案》,凝聚行业力量,建立了我国第一个储能领域覆盖范围最广、最全面、参与主体最具代表性、运行机制最为开放的储能标准化信息平台。目前,我国已经形成了涵盖基础通用、规划设计、施工与验收、运行与维护、检修设备及实验、安全环保、技术管理八个方面的储能标准体系,制定发布了六十余项国家、行业和团体标准。四是推动学科建设,国家能源局会同教育部、国家发改委印发《储能技术专业学科发展行动计划(2020—2024年)》,推动了西安交通大学建设国内首个储能专业,以产教融合发展推动储能产业的高质量发展。“碳中和”目标愿景下,构建以新能源为主体的新型电力系统成为方向,也为储能迎来跨越式发展催生机遇。日前,国家发改委、能源局发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)》,对储能发展的系列问题提出了整体思路。
3新型电力系统中储能创新方向研究
储能必须服务于构建以新能源为主体的新型电力系统,服务于―多元、多层、多极、多维‖的现代能源体系,服务于“3060”目标下经济社会高质量发展。研究认为,储能产业要围绕电网的高弹性、服务的普惠性、技术的灵活性、资源的共享性,加速技术创新和与之对应的商业模式创新,推动行业高质量发展。
3.1完善政策标准建设,牢筑产业基础
储能在商业化道路上面临技术性、经济性等多种挑战,仍需国家在储能技术装备研发和应用示范、电力市场建设和储能价格机制、储能准入门槛和市场主体身份等方面给予更明确的政策支持。技术标准发挥纽带作用,连接不同领域、不同设备共同参与储能系统。储能标准体系的建设、完善与有效运用是推动储能产业高质量发展的基础建设和重要保障。应重点加快锂电池火灾消防规范的制订,进一步完善储能材料标准体系,推动储能设备并网运行等相关标准和安全规范的制订,并针对储能的主要应用场景,编制针对性规程规范,提高系统的安全性、可靠性及综合效益。
3.2加快商业模式探索,实现市场化发展
紧跟行业政策,把握新能源配储能发展模式,在政策条件下深入挖掘项目潜在收益,瞄准市场化发展方向,由市场需求拉动和技术进步驱动储能产业发展。因地制宜,在新能源场站聚集的“三北”地区,积极探索新能源侧“共享储能”模式;在新能源消纳比例要求高且经济发达的中东部地区,共建独立储能电站,探索储能电站参与市场的完整机制以及獨立储能电站容量权益租赁模式。促进储能与分布式风电和光伏、微电网、岸电改造和―光储充一体化‖建设等聚合发展,构建区域虚拟电厂等新型模式。积极开拓新基建发展背景下储能应用的新场景、新领域,探索创新收益模式。
3.3满足多样化电能需求
随着社会不断发展,人们对电能的需求也会越来越大。在这样的趋势下,电力系统需要思考未来发展方向。传统的发电、配电方式已经滞后,逐渐无法满足新时期生产、生活需求。这个时候,相关部门就要积极研发风力发电、光伏发电等新兴发电方式,在加大新能源研发力度的同时,也要思考如何优化、升级储能装置。在储能技术优化、升级过程中,很重要的一点,就是加强电网兼容性,让电网可以吸纳更多风力发电站、光伏发电站,让电力系统拥有更强大的储能、供能作用,更好地满足各行各业的多样化电能需求。随着储能技术的进一步发展,不仅可以使储能装置具备更强大的功能,还可以缓解各行各业对新能源发电的迫切需求。
4结束语
储能技术以其自身所具备的诸多优势,在电力系统中得到广泛应用。“十三五”时期,中国能源消费结构不断优化,新能源和可再生能源快速发展,能源绿色低碳转型深入推进。“十四五”时期,应加强技术攻关,完善政策标准体系建设,加快商业模式探索,打通资本渠道,打造储能生态链,推动储能产业高质量发展,加快构建以新能源为主体的新型电力系统。
参考文献
[1]黎淑娟,李爱魁,黄际元,冯万兴,兰贞波,王伟,刘启.储能在高占比可再生能源系统中的应用及关键技术[J].供用电,2020,37(02):3-7+40.
[2]刘畅,卓建坤,赵东明,等.利用储能系统实现可再生能源微电网灵活安全运行的研究综述[J].中国电机工程学报,2020,40(1):1-18,369.
[3]李欣然,崔曦文,黄际元,等.电池储能电源参与电网一次调频的自适应控制策略[J].电工技术学报.2019,34(18):3897-3908.
关键词:新型电力系统;储能;创新方向
1电力系统中储能技术的应用现状
近年来,储能技术不断发展与完善。储能系统具有双向的功率调节能力,利用储能元件灵活地存储和释放电能,可以保证电力系统内的实时功率平衡,改善频率特性,解决电压波动问题,提升可再生能源接纳能力。因此,储能技术在发电、输电、配用、用电等领域得到广泛应用。
1.1发电领域
储能在发电领域可应用于平抑风光等可再生能源的波动和增强可再生能源的可调度性。风光等可再生新能源受地理因素、天气因素影响较大,具有较强的随机性波动特征,影响电网安全稳定运行。储能密切配合风光等可再生能源功率波动,通过快速吞吐能量平抑电源功率的高频波动,可显著提高可再生能源发电功率的输出品质,改善电能质量,降低因高频波动对电网带来的负面影响[34];将储能配备至发电侧,可与发电侧的可再生能源集成相对电网而言统一的单元,充分利用可再生能源的同时,协调控制储能充放电功率,可调节一定时间内的总输出功率,实现电源侧一定程度的可调度性。
1.2输配电领域
输配电领域,储能主要可提供无功支持、延缓输电阻塞和设备扩容、缓建变电站直流电源等。储能可通过电力电子设备维持电网电压在规定范围内波动,实现无功的动态调节;储能可延缓输电阻塞,当线路负荷高于线路容量时,由储能储存多余电能,当线路负荷低于线路容量时,将储能储存的电能释放,从而可节省因线路阻塞需扩容的成本和费用;将储能安装在输电设备下游,可利用储能容量延缓因负荷过大引起的输电设备的扩容,节省建设成本;储能配备于变电站内一定程度上可等效为直流电源,替代应对因电机启停造成的冲击电流,从而缓建变电站内传统直流电源。
1.3用户侧
储能在用户侧的应用,主要可分为主动需求响应和改善电能质量两个方面。在靠近负荷侧就近利用风光等新能源,可避免因电网远距离传输造成的能量损耗。储能运用在用户侧,电价低时储存电能电价高时释放电能,不改变用户用电的同时,以需求响应的形式帮助用户错峰用电,从而节省电费,实现最大限度套利;在用户侧接入储能系统,可快速响应系统中因间歇性分布式电源和电力电子设备引起的扰动,维持电压和波形畸变率波动在允许范围内,从而提升电能质量。
2新型电力系统中储能技术的发展现状
国家能源局一直以来高度重视新型储能的发展,近年来持续推动储能的相关工作。一是开展储能示范工作,组织在全国已投产电力储能工程(抽水蓄能除外)中,筛选了首批八个科技创新试点示范项目的实施,涵盖了可再生能源发电侧、用户侧、电网侧,配合常规火电参与辅助服务等主要的应用场景。二是持续行业政策研究,会同国家发改委等机构,研究构建清洁能源增长、消纳,储能协调有序发展的体制机制,广泛听取行业的专家、企业、协会及联盟的意见,积极开展碳达峰、碳中和背景下的新型储能发展政策的研究。三是加强行业标准化工作,印发《关于加强储能标准化工作的实施方案》,凝聚行业力量,建立了我国第一个储能领域覆盖范围最广、最全面、参与主体最具代表性、运行机制最为开放的储能标准化信息平台。目前,我国已经形成了涵盖基础通用、规划设计、施工与验收、运行与维护、检修设备及实验、安全环保、技术管理八个方面的储能标准体系,制定发布了六十余项国家、行业和团体标准。四是推动学科建设,国家能源局会同教育部、国家发改委印发《储能技术专业学科发展行动计划(2020—2024年)》,推动了西安交通大学建设国内首个储能专业,以产教融合发展推动储能产业的高质量发展。“碳中和”目标愿景下,构建以新能源为主体的新型电力系统成为方向,也为储能迎来跨越式发展催生机遇。日前,国家发改委、能源局发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)》,对储能发展的系列问题提出了整体思路。
3新型电力系统中储能创新方向研究
储能必须服务于构建以新能源为主体的新型电力系统,服务于―多元、多层、多极、多维‖的现代能源体系,服务于“3060”目标下经济社会高质量发展。研究认为,储能产业要围绕电网的高弹性、服务的普惠性、技术的灵活性、资源的共享性,加速技术创新和与之对应的商业模式创新,推动行业高质量发展。
3.1完善政策标准建设,牢筑产业基础
储能在商业化道路上面临技术性、经济性等多种挑战,仍需国家在储能技术装备研发和应用示范、电力市场建设和储能价格机制、储能准入门槛和市场主体身份等方面给予更明确的政策支持。技术标准发挥纽带作用,连接不同领域、不同设备共同参与储能系统。储能标准体系的建设、完善与有效运用是推动储能产业高质量发展的基础建设和重要保障。应重点加快锂电池火灾消防规范的制订,进一步完善储能材料标准体系,推动储能设备并网运行等相关标准和安全规范的制订,并针对储能的主要应用场景,编制针对性规程规范,提高系统的安全性、可靠性及综合效益。
3.2加快商业模式探索,实现市场化发展
紧跟行业政策,把握新能源配储能发展模式,在政策条件下深入挖掘项目潜在收益,瞄准市场化发展方向,由市场需求拉动和技术进步驱动储能产业发展。因地制宜,在新能源场站聚集的“三北”地区,积极探索新能源侧“共享储能”模式;在新能源消纳比例要求高且经济发达的中东部地区,共建独立储能电站,探索储能电站参与市场的完整机制以及獨立储能电站容量权益租赁模式。促进储能与分布式风电和光伏、微电网、岸电改造和―光储充一体化‖建设等聚合发展,构建区域虚拟电厂等新型模式。积极开拓新基建发展背景下储能应用的新场景、新领域,探索创新收益模式。
3.3满足多样化电能需求
随着社会不断发展,人们对电能的需求也会越来越大。在这样的趋势下,电力系统需要思考未来发展方向。传统的发电、配电方式已经滞后,逐渐无法满足新时期生产、生活需求。这个时候,相关部门就要积极研发风力发电、光伏发电等新兴发电方式,在加大新能源研发力度的同时,也要思考如何优化、升级储能装置。在储能技术优化、升级过程中,很重要的一点,就是加强电网兼容性,让电网可以吸纳更多风力发电站、光伏发电站,让电力系统拥有更强大的储能、供能作用,更好地满足各行各业的多样化电能需求。随着储能技术的进一步发展,不仅可以使储能装置具备更强大的功能,还可以缓解各行各业对新能源发电的迫切需求。
4结束语
储能技术以其自身所具备的诸多优势,在电力系统中得到广泛应用。“十三五”时期,中国能源消费结构不断优化,新能源和可再生能源快速发展,能源绿色低碳转型深入推进。“十四五”时期,应加强技术攻关,完善政策标准体系建设,加快商业模式探索,打通资本渠道,打造储能生态链,推动储能产业高质量发展,加快构建以新能源为主体的新型电力系统。
参考文献
[1]黎淑娟,李爱魁,黄际元,冯万兴,兰贞波,王伟,刘启.储能在高占比可再生能源系统中的应用及关键技术[J].供用电,2020,37(02):3-7+40.
[2]刘畅,卓建坤,赵东明,等.利用储能系统实现可再生能源微电网灵活安全运行的研究综述[J].中国电机工程学报,2020,40(1):1-18,369.
[3]李欣然,崔曦文,黄际元,等.电池储能电源参与电网一次调频的自适应控制策略[J].电工技术学报.2019,34(18):3897-3908.