【中国电科院】2024电化学储能优化配置技术研究报告_30页_4mb

电化学储能优化配置技术总结

核心内容

电化学储能作为新型电力系统的重要组成部分，具备选址灵活、建设周期短、响应速度快、调节精度高和四象限灵活调节能力等优势。随着可再生能源装机容量的快速增长，储能技术在调峰、调频、调压、惯量支撑和容量备用等方面的应用需求显著增加，成为提升电力系统灵活性和稳定性的重要手段。

主要观点

1. 储能技术的重要性
   储能系统优化配置技术是储能应用的前端技术，直接影响技术需求的满足程度和投资经济性。电化学储能在新能源发电场景中，具有显著的替代效果，尤其在调频方面，其效果远超传统火电、燃气机组等。

2. 储能性能对比
   不同类型的储能技术在能量效率、应用规模、储能时长、启动时间和响应速度等方面存在差异。例如，锂离子电池和钠离子电池的能量效率均超过85%，而氢储能的能量效率较低，仅为30%-40%，适合长时储能。

3. 储能配置目标与收益
   储能配置的目标包括满足负荷平衡需求、提升新能源消纳能力、参与电力市场交易、降低弃电率、提升市场竞争力等。储能收益主要来源于电能电费、超额获利回收、中长期超额获利回收、限风时段发电计划、功率预测精度考核等。

4. 储能配置方法与模型
   储能优化配置需在明确场景、模式、策略等边界条件下，通过搭建优化计算模型，结合时序生产模拟、确定性配置、不确定性配置等方法进行迭代计算，最终实现储能功率和能量的优化。

5. 经济性与投资回收
   储能系统的年利用小时数对其经济性具有决定性影响。年利用小时数超过2000小时时，储能的经济性显著提升。同时，储能的度电成本包含造价、运营和沉默成本，其中沉默成本受年利用小时数影响较大。

关键信息

储能优化配置流程

• Step1：提取储能需求的典型特征。
• Step2：在考虑储能充放电限制条件下，以经济性最优为目标进行容量寻优。
• Step3：对寻优结果进行时序仿真，模拟储能系统的运行效果。

储能配置模型案例

• 新能源侧（兼顾消纳与主动频率支撑）
  • 配置后弃电率从25.4%降至1%，年投资回收期从13.9年缩短至11.2年，内部收益率从8.1%提升至10.3%。
• 新能源侧（考虑现货市场和“两个细则”）
  • 5MW/10MWh锂电池储能系统逐年收益逐渐下降，第1年收益为412.20万元，第10年收益为313.77万元。项目净现值为51万元，投资回收期为9.6年，内部收益率为8.5%。
• 电网侧（独立储能+电力现货市场）
  • 100MW/200MWh储能电站年收益为1308.4万元，但经现金流测算，项目净现值为-8980万元，投资净收益为负，不具有投资价值。
• 用户侧（峰谷价差套利）
  • 不同季节的电价差异为储能提供了套利空间，通过合理配置储能容量，可显著提升投资回报率。1MW/2h储能系统的内部收益率可达31%。

技术难点与解决方案

• 容量保持率模拟：通过实际工况数据提取与实验室寿命衰减数据结合，模拟储能系统在实际运行中的容量衰减过程。
• 多时间尺度协同优化：通过建立包含短时频率支撑、中长期消纳等场景的协同优化模型，提升系统运行的灵活性。
• 配置结果验证：采用控制策略仿真、投资经济性测算、其他配置方法对比等方式验证储能配置的有效性。

结论与展望

储能优化配置技术在新能源并网、电网调峰、电力市场交易等方面展现出重要价值。未来，随着长时储能技术的发展和电力市场的不断完善，储能系统将在更多场景中实现协同配置，提升整体经济效益和系统稳定性。同时，需进一步研究储能系统的寿命衰减模型、多时间尺度协同优化方法，以及不同应用场景下的经济性评估体系，以推动储能技术在新型电力系统中的广泛应用。