关于储能在新型电力中应用定位的思考-24页_1mb

储能在新型电力系统中的应用定位与挑战分析

核心内容

随着我国能源结构向低碳化转型，新能源（风电、光伏）装机容量迅速增长，对电力系统提出了新的挑战。储能技术作为提升电力系统灵活性、安全性和新能源消纳能力的重要手段，其应用定位与形态选择成为新型电力系统发展的关键议题。

主要观点

1. 储能应用定位

• 电力系统灵活性调节资源：储能系统主要定位为电力系统灵活性调节资源，特别是在日内调节方面发挥重要作用。
• 多时间尺度调节需求：电力系统需要在秒级、分钟至小时级、数小时级以上三个时间尺度上实现灵活调节，以应对新能源波动性和负荷变化。
• 调节功能多样化：储能系统在电力系统中承担调频、调压、调峰、惯量支撑、容量备用等多样化功能。

2. 储能应用形态

• 基于储能载体的物质形态分类：
  • 机械储能：包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、重力储能。
  • 电化学储能：包括锂离子电池、液流电池、钠离子电池、铅炭电池、钠硫电池等。
  • 电磁储能：如超导储能、高功率电容储能。
  • 物理与化学热储能：如物理相变储热、化学储热、氢能（储热）。

关键挑战

挑战一：电力电量平衡问题

• 新能源波动性大：风光出力具有强随机性和波动性，用电负荷日益尖峰化，给电力电量平衡带来巨大挑战。
• 极端气候影响：寒潮等极端天气下电力需求显著上升，电力供应保障难度加大。
• 新能源与负荷季节性不匹配：新能源发电与用电存在季节性电量平衡难题。
• 系统调节能力受限：新能源渗透率超过50%时，系统惯量、短路容量、调频调压能力等关键调节能力受限，系统安全稳定面临挑战。

挑战二：能源电力深度脱碳

• 双碳目标下的能源转型：我国能源系统需提高非化石能源消费占比，新能源接入比例上升将导致弃风、弃光率上升。
• 新能源非电消耗途径：需要开辟新的新能源非电消耗途径，提升能源系统整体效率。

挑战三：电力系统灵活性需求

• 灵活性调节资源缺口：当前灵活性调节资源存在缺口，且日益扩大。
• 调节资源布局不合理：抽水蓄能等调节资源分布不均，难以满足系统需求。
• 市场化机制缺失：缺乏完善的市场化机制来激活既有调节资源。

储能系统的调节能力与成本

储能系统调节能力

储能调节成本

• 火电调节成本：5-12分/KWh
• 抽蓄调节成本：0.25-0.40元/kWh
• 燃气机组调节成本：0.46-0.54元/kWh
• 电化学储能调节成本：0.55-0.60元/kWh

储能技术发展趋势

• 锂离子电池：具有快速响应和高功率密度，但存在热失控风险。
• 钠离子电池：成本下降空间大，预计2035年前后接近0.10元/kWh。
• 液流电池：全寿命周期度电成本有望在2030年前后接近抽蓄。
• 先进压缩空气储能：具有较高的集成功率等级和较长的服役年限。

储能技术经济性与利用小时数

• 度电成本趋势：新型储能技术的度电成本随着年利用小时数的增加而降低。
• 年利用小时数现状：2021年储能电站年平均利用小时数仅为483小时，远低于抽蓄的水平。
• 经济性瓶颈：现阶段电化学储能度电成本约为抽蓄的2-3倍，且年利用小时数远不如抽蓄。

储能应用展望

2030年前

• 储能技术经济性偏弱，不承担保障电力系统电力电量供应角色。
• 重点解决系统短周期调节能力不足，提升新型储能的多场景应用能力。

2030年后

• 储能重点解决系统长周期调节能力不足问题，实现低成本规模化应用。
• 需研发大容量高压构网型储能装备，提升高比例新能源电力系统的自主支撑能力。

储能装机容量目标

• 2030年国网经营区新型储能装机：预计超过1亿千瓦。
• 2025年公司经营区电化学储能容量：预计达到4600万千瓦，新能源利用率可提升至95%以上。
• 2030年公司经营区新能源发电量：预计达到2.2万亿千瓦时，新能源利用率可提升至92%左右。

储能技术应用现状

• 截至2023年初：我国新型储能装机已累计超过1000万千瓦，其中锂离子电池占比超过92%。
• 应用场景分布：电化学储能电站主要分布在电源侧（48.40%），其次为电网侧（38.72%）和用户侧（12.88%）。
• 电站规模：以中型电站（5MW≤功率<100MW）为主，占累计投运电站的大部分。

储能技术发展建议

• 提升安全性与耐久性：重点提升储能设备的安全防护、集成水平和运行可靠性。
• 拓展多目标调节功能：加快推广功能复合模式，提升储能系统的灵活调节能力。
• 推动市场化机制：完善储能市场化机制，激活既有调节资源。
• 布局合理化：在电网末端、配电网薄弱、新能源高渗透率区域稳妥推进储能应用。

结论

储能技术是应对新型电力系统挑战的重要手段，其应用定位和形态选择需根据系统需求进行优化。未来需在安全性、经济性、调节能力等方面持续突破，推动储能技术的规模化应用，助力实现“双碳”目标和新型电力系统的可持续发展。