定了!“新能源+储能”参与电力现货交易,开启双碳新进程!附一文读懂新能源配储
发布日期:2023-11-08 来源:碳中和资料库

定了!“新能源+储能”参与电力现货交易,开启双碳新进程!附一文读懂新能源配储

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10月,国家发改委、能源局综合司正式发布《关于进一步加快电力现货市场建设工作的通知》。

《通知》提出在确保有利于电力安全稳定供应的前提下,有序实现电力现货市场全覆盖!2023年底,全国大部分省份/地区具备电力现货试运行条件,“新能源+储能”进入现货市场。

鼓励储能、虚拟电厂、负荷聚合商等新型主体参与市场,探索“新能源+储能”等新方式;探索建立容量补偿机制,推动开展各类可靠性电源成本回收测算工作。


文章目录

01 新能源+储能干货:政策汇总、专家PPT

02 新能源+储能概念、发展必要性、发展现状

03 新能源+储能未来发展三大关键技术

04 新能源+储能发展面临六大问题

05 新能源+储能未来发展建议


01

新能源+储能干货:政策汇总、专家PPT


1、各省新能源配储政策Excel汇总表

表格汇总了从2020年至今,各省下发的新能源配储相关政策,共87条,配储比例为5%~55%,时长1~4h。

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2、欧阳明高院士:以储能为核心的新能源革命技术路径探索.PPT

PPT来自欧阳明高院士在紫金论电国际学术研讨会时所做的专题演讲,从三个方面对新能源革命技术进行了深度讲解:

1、储能瓶颈技术:储能电池和氢能各有特点,两者互补性强,电池和氢能互补将形成主流储能方式;

2、新能源动力系统技术研发:目前主要研究方向为氢燃料电池与电解绿氢系统、电控动力与智慧能源系统、动力电池与电化学储能系统;

3、新能源革命技术路径展望:对新能源汽车市场、新型储能技术、车网互动分布式短时储能、新型电力系统等未来发展进行了展望。

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3、新能源配储:新能源+新型储能PPT

PPT共五部分内容,包含碳达峰碳中和简介、电力部门低碳转型、新能源发展现状及应用场景探索、新型储能、建筑光伏一体化(BIPV)等。

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4、新型储能产业发展路径和投资机会.PPT

PPT提出了新型储能三大技术创新方向:

推动锂离子电池成本下降,压缩空气、飞轮、液流电池等示范应用,集中攻关超导、超级电容等新型储能技术;突破电化学储能系统安全预警、储能电站整体安全性设计、储能电池寿命快速检测、老化状态评价等关键技术;开展规模化储能系统集群智能协同控制、分布式储能系统协同聚合、虚拟电厂、云储能、关键技术研究。

5、光伏+储能产业发展现状及趋势.PPT

PPT来自科华数据股份有限公司,主要包含以下内容:

预计到2035年,光伏等新能源在能源结构中占比将超过30%,在不增加碳排的情况支撑能源消费上行;新能源迈向清洁可再生能源并网储能的发展方向,以风光储的形式逐渐在全球各地展开示范;储能配套光伏、风电带来的经济效应、连续稳定、调节弃风弃光等,均带来良好的改善。

02

新能源+储能概念、必要性、发展现状


1、什么是新能源+储能?

新能源+储能,即风电、光伏等新能源发电站在场区内建设储能设施,作为电站的配套设备,包括风储、光储、风光储多能互补等具体形式。

鉴于风电和光伏发电的间歇性和波动性等特征,储能作为新能源的“稳定器”,能够平滑新能源输出,是提升地区消纳空间的有效途径。

2、为什么要发展新能源+储能?

2021年7月,国家能源局印发《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》提出,为鼓励发电企业市场化参与调峰资源建设,超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15%的挂钩比例(时长4小时以上)配建调峰能力,按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。对于新能源开发建设来说,配储几乎成为标配。

从盈利模式来看,与新能源联合配置的储能主要通过降低弃风弃光电量增加电费收入,通过支撑新能源电站参与电力现货和辅助服务市场获取更高收益。

3、新能源+储能发展现状如何?

中电联通过对208 个电化学储能项目进行调研,并编制成《新能源配储运行情况调研报告》,结果显示:

从不同应用场景储能项目配置时长看,调研机组储能平均时长为2h,新能源储能配置时长为1.6h,火电厂配储能为0.6h,电网储能为2.3h、用户储能为5.3h,基本反映了各应用场景的技术需求和特性。 

从各区域储能应用场景分布看,华北、西北区域以新能源配储能为 主,华东区域新能源配储能、电网侧储能与用户侧储能应用分布较为均 衡,南方区域以火电厂配储能为主。 

从储能运行策略看,新能源配储至多弃电期间一天一充一放运行, 个别项目存在仅部分储能单元被调用、甚至基本不调用的情况。 

从储能等效利用系数看,调研电化学储能项目平均等效利用系数为 12.2%,新能源配储系数仅为6.1%,火电厂配储能为15.3%,电网储 能为14.8%,用户储能为28.3%。相对而言,华北、西北区域的新能源配储等效利用系数高于其他区域。


03

新能源+储能:未来发展三大关键技术


1、兼顾新能源场站主动支撑能力与技术经济性的储能优化配置技术

由于风电、光伏发电的随机性、间歇性和波动性会引起电网频率—电压等一系列问题,因此通过“新能源+储能”协同来缓减相关问题,提出了综合考虑平抑新能源出力波动、提升供电能力、促进新能源消纳、支撑电网稳定运行等多种功能定位的新能源场站储能优化配置方法。

在主要考虑了平抑新能源出力波动、促进新能源消纳、满足省地电网调峰需求、支持电压与频率调节、提升技术经济性等需求的基础上,根据网络条件、资源特征、储能特性与技术经济性,研究调峰、调频、调压、多时间尺度、场站间协同等多种功能定位下的储能配置边界,提出储能配置的目标场景。

考虑到未来不同新能源发电占比下系统的差异化运行特性和稳定运行需求,从新能源场站主动支撑扰动后的频率、电压恢复、新能源场站功率波动平抑、移峰填谷、功率预测偏差补偿等多个层面,并进行技术经济性评估,预期能够为新能源场站储能配置提供指导依据。


2、新能源+储能的优化调度模型与方法策略

考虑储能与新能源的协同调节能力,围绕新能源发电的不确定性、电网的电力电量平衡、电网安全以及调峰调频调压等电网需求设计调度算法,结合储能快速调节特性及调节空间、发电出力及负荷预测、新能源出力特性等,充分考虑新能源及多类型储能的特性,根据新能源场站实际情况可任意组合出适用于电网分析的“新能源+储能”调度对象的数学模型,构建灵活匹配电网运行需要的“新能源+储能”优化调度功能。

针对新能源发电不同占比的典型场景,明确储能在大扰动事件中频率、电压支撑能力的功能定位和系统需求,综合考虑与常规机组、新能源发电调频调压能力的相互协调,建立技术经济性的储能容量优化配置模型,研究光伏、风电、储能联合系统参与系统频率响应辅助服务情况下,频率调节补贴、储能容量配置和新能源场站综合收益之间的关系,构建适应不同新能源出力波动水平,满足频率、电压、安全支撑的中调、地调集散调控“新能源+储能”的模型,实现有序分级管理的多级储能调度模式,基于电网运行方式变化、检修安排、新能源预测结果,实现应对未来三天电力供应需求的调度策略。


3、提升系统稳定性的“新能源+储能”一体化主动支撑控制技术

围绕新能源电站惯量支撑、频率控制及电压控制需求,针对配置储能的新能源电站控制对象数量庞大、动态特性复杂、源储协调困难的问题,研发出提升系统稳定性的“新能源+储能”一体化主动支撑控制技术。

构建考虑惯量、调频下垂特性、调压下垂特性等因素的新能源场站多元聚合指标体系;针对新能源场站参数不精确、出力预测不精确的问题,提出参数不完备下运行数据驱动的新能源场站有功无功控制模型构建方法。

针对新能源场站源—储复杂动态运行特征,研究数据—模型混合驱动的新能源场站惯量、频率与电压聚合调控特性在线评估方法。

分析风机转子动能释放及光伏直流母线电容放电暂态过程机理,提出面向系统频率稳定性提升的源—储一体化主动支撑控制技术。

针对新能源场站整体频率支撑特性与站内功率优化分配之间的矛盾,研究基于数据—模型混合驱动的新能源场站频率优化控制方法,提出风、光发电自适应高效频率反馈校正控制方法,提出源—储一体化控制策略。

04

新能源+储能发展面临六大问题


问题一:新能源配储能利用率低

新能源配置储能是多种储能应用方式中的一种,新能源配储能调用频次、等效利用系数、利用率低于火电厂配储能、电网储能和用户储能。

从日充放电等效利用率来看,新能源配储、电网侧配储、用户侧配储等效利用率分别为51.1%、82.4%、67.1%,说明新能源配储平均两日才能实现一次完整的充电。


问题二:新能源配储能规模、型式没有进行科学论证

考虑到各地资源特性、消纳形势、电力系统需求不同,应当详细测算新能源配置储能的必要性及比例。但已建成的新能源配储电站利用率低下,说明“一刀切”式的配比要求不科学,且缺乏自主调用储能的商业模式与市场化激励,对储能作用考虑得并不充分。


问题三:新型储能成本较高,缺乏疏导渠道

新型储能成本高于火电灵活性改造、抽水蓄能等技术,新能源配储投资成本无法满足收益率要求,投资回报机制模糊。目前新能源电价约在0.3元/千瓦时左右,即仅仅依靠回收弃电,远远不能满足收益率要求。


问题四:新型储能商业模式、电价机制有待进一步完善,新能源配储商业模式仍显单一

新能源配储能收益主要来源于电能量转换与辅助服务,对于大部分新型储能的经营环境而言,电源侧电价峰谷差并不显著,辅助服务价格也不高,导致储能收益难以保障;储能的诸多市场和价格规则仍有待落地。


问题五:新型储能安全管理仍需加强

近年来,随着新型储能的规模扩大和应用日益广泛,其面临的安全问题也愈发严峻。据不完全统计,自2018年起至今,全球已发生了40多起储能电池爆炸起火事件,暴露出当前储能电池产品存在安全可靠性不足、相关标准规范指导性不强、安全管理措施落实不到位、安全预警及应急机制不健全等问题。


问题六:新型储能运维难度大

储能电池在安装前和运行中缺少现场检测设备,无法在场站端对储能电池、模块或系统进行详细的检测分析,导致运维人员不能够及时了解电池在运行过程中的详细参数,只能依靠电池管理系统分析,维护难度极大;

标准更替造成部分早期项目不满足技术要求,部分早期建设的储能电站,在设计及建设之初,按照当时设计标准满足要求,但随着相关国家标准、行业标准的完善。


05

新能源+储能发展未来发展建议


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