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构建新型电力系统要协调推进储能发展

2021.08.09 来自:中国能源报

构建以新能源为主体的新型电力系统的关键,在于提升系统的灵活性。储能作为重要的调节资源,对于促进新能源高比例消纳、保障电力安全供应和提高电力系统运行效率具有重要作用。行业应根据各类储能的自身特点,结合以新能源为主体的新型电力系统运行要求,协调推进储能行业发展。


储能有助于构建绿色、安全、高效的新型电力系统


储能有助于提高新能源消纳水平,实现绿色低碳发展。构建新型电力系统的基本内涵是重构能源产供储销体系,实现能源结构由以化石能源为主体向以新能源为主体的转型升级。与化石能源相比,风电、光伏等新能源是“看天吃饭”的不稳定电源,而储能可有效解决新能源出力与用电负荷时空不匹配的问题,实现新能源充分消纳利用。


储能有助于增强系统灵活性,提高新型电力系统的安全水平。以新能源为主体的新型电力系统呈现明显的高比例可再生能源接入与高比例电力电子设备应用的“双高”特性。在碳达峰、碳中和目标约束下,煤电等传统调节电源发展规模受限,未来电力系统的灵活性难以满足新能源大规模并网的运行要求。充放灵活的储能不仅可有效提升系统调节能力,还可以为系统提供频率、电压支撑,改善电能质量,提高新型电力系统的安全稳定水平。


储能应用场景多元,可提高新型电力系统的运行效率。在电源侧,储能可以通过协同优化运行提高新能源消纳水平;在电网侧,储能可以提高电网供电能力,延缓或替代电网投资;在用户侧,储能可以与新型电力终端深度融合,形成产销一体、智慧用能的能源消费新格局,提高系统运行效率。


根据新型电力系统运行要求,在不同时间尺度上发展不同功能定位的储能


构建新型电力系统的核心,是新能源成为主体电源后如何实现和保障不同时间尺度上的电力电量平衡,其关键在于统筹发展不同功能定位的储能。


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。


结合新型电力系统的特点,协调推动储能发展


集中式和分布式储能相结合发展。当前,新能源发展呈现出集中式与分布式并举的态势,新型电力系统的网架结构将向“主干网架+中小型电网及微型电网”柔性互联形态发展,与此相适应,行业应推动集中式和分布式储能相结合发展。集中式储能包括抽水蓄能、大容量储能电站等。抽水蓄能适合长时间尺度电网调峰及电力平衡场景,可统一在电网侧配置;大容量储能电站可在集中式新能源发电基地适当配置,以实现储能系统与新能源、电网的协调优化运行。分布式储能包括小型储能、电动汽车等,可推动建设小区、楼宇、家庭应用场景下的分布式储能设备,实现储能设备的混合配置、高效管理、友好并网,促进新能源就地就近消纳利用。


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。


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。


注:本文作者杨再敏、孙思扬均供职于南方电网能源发展研究院。




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