新元素“新能源+儲(chǔ)能”，儲(chǔ)積電這樣認(rèn)為之間的關(guān)鍵技術(shù)

儲(chǔ)能作為新型電力系統(tǒng)的新元素受到了廣泛關(guān)注。

隨著國家吹響“雙碳”目標(biāo)的號(hào)角，建設(shè)新的電力系統(tǒng)成為首要目標(biāo)。新能源比例高將導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生根本性變化。電能電子化、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電可控性弱等問題使得電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行面臨挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能已被業(yè)界專家認(rèn)可，是支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。國家發(fā)改委、國家能源局先后出臺(tái)了《關(guān)于加快發(fā)展新能源儲(chǔ)能的指導(dǎo)意見》和《十五新能源儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》。各地積極響應(yīng)，出臺(tái)相應(yīng)政策。業(yè)內(nèi)專家積極開展儲(chǔ)能技術(shù)研究，儲(chǔ)能行業(yè)呈現(xiàn)火熱發(fā)展態(tài)勢(shì)。

儲(chǔ)能的應(yīng)用面臨許多實(shí)際問題，儲(chǔ)能雖然在技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目建設(shè)、商業(yè)模式探索等方面取得了一定進(jìn)展，但在實(shí)際建設(shè)過程中仍存在諸多現(xiàn)實(shí)問題。

首先，客觀來說，現(xiàn)有的儲(chǔ)能面臨著建設(shè)成本高的問題。考慮使用壽命、使用次數(shù)、維護(hù)周期、使用環(huán)境要求等。尤其是電化學(xué)儲(chǔ)能的容量衰減，后期涉及電池更換，投資成本巨大。現(xiàn)有投資主體可分為發(fā)電企業(yè)投資、電網(wǎng)投資、用戶投資和其他商業(yè)主體投資。總的來說，儲(chǔ)能的一般建設(shè)成本在數(shù)百億美元，儲(chǔ)能成本一直居高不下。相關(guān)的市場化機(jī)制、投資回報(bào)機(jī)制和成本分流機(jī)制不完善，導(dǎo)致儲(chǔ)能投資主望而卻步。

其次，儲(chǔ)能雖然可以在系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)壓、移峰填谷、大用戶峰谷價(jià)差套利、延緩輸電設(shè)備升級(jí)、系統(tǒng)黑啟動(dòng)、與新能源捆綁改善輸出特性、充當(dāng)應(yīng)急電源和輔助服務(wù)等諸多方面發(fā)揮巨大作用，但其本質(zhì)是通過儲(chǔ)能的儲(chǔ)能容量和功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)儲(chǔ)能功率與容量的比值，儲(chǔ)能可分為功率型、能量型和容量型。電容型儲(chǔ)能一般需要滿足長時(shí)間持續(xù)充放電的要求，而動(dòng)力型儲(chǔ)能電池需要實(shí)現(xiàn)秒級(jí)快速充放電，能量型儲(chǔ)能介于兩者之間。每種類型的儲(chǔ)能都有自己的應(yīng)用需求，沒有儲(chǔ)能的具體類型、容量和功率就談儲(chǔ)能的作用是不現(xiàn)實(shí)的。而且在實(shí)踐中，各種儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用場景并沒有明確的界定，會(huì)導(dǎo)致規(guī)劃和運(yùn)營與實(shí)際效益產(chǎn)生較大偏差。

此外，建后儲(chǔ)能的主要作用和如何參與電網(wǎng)調(diào)度不明確，新能源企業(yè)積極投入儲(chǔ)能的積極性普遍不高。儲(chǔ)能建成后由誰來監(jiān)管維護(hù)沒有明確機(jī)制，也沒有有效落實(shí)到責(zé)任主體，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系有待形成。因此，儲(chǔ)能的商業(yè)化和規(guī)模化目前仍處于探索階段，需要技術(shù)和系統(tǒng)的共同推進(jìn)，才能使儲(chǔ)能在支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮作用。

新能源電站儲(chǔ)能配置方法及并網(wǎng)調(diào)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)研究

目前，云南電網(wǎng)公司開展了“新能源+儲(chǔ)能”的規(guī)劃、調(diào)度、控制技術(shù)研究。

(1)兼顧新能源站主動(dòng)保障能力和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的儲(chǔ)能優(yōu)化配置技術(shù)。

由于風(fēng)電和光伏發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性會(huì)引起電網(wǎng)頻壓等一系列問題，采用“新能源+儲(chǔ)能”的協(xié)調(diào)來緩解相關(guān)問題，提出了新能源站儲(chǔ)能優(yōu)化配置方法，綜合考慮平抑新能源出力波動(dòng)、提高供電能力、促進(jìn)新能源消納和支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

在主要考慮平抑新能源出力波動(dòng)、促進(jìn)新能源消納、滿足省地電網(wǎng)調(diào)峰需求、支持電壓頻率調(diào)節(jié)、提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)電網(wǎng)條件、資源特性、儲(chǔ)能特性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，研究了調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、多時(shí)段、站間協(xié)調(diào)多功能定位下的儲(chǔ)能配置邊界，提出了儲(chǔ)能配置的目標(biāo)場景。考慮到未來不同新能源發(fā)電比例下系統(tǒng)的差異化運(yùn)行特性和穩(wěn)定運(yùn)行要求，從擾動(dòng)后頻率、電壓恢復(fù)、功率波動(dòng)抑制、移峰填谷、功率預(yù)測偏差補(bǔ)償?shù)确矫娣治隽诵履茉凑緝?chǔ)能的功能定位和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。形成了各種典型場景下儲(chǔ)能配置的指導(dǎo)原則，并對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了評(píng)估，有望為新能源站儲(chǔ)能配置提供指導(dǎo)。

(2)新能源+儲(chǔ)能的優(yōu)化調(diào)度模型和方法策略

考慮儲(chǔ)能與新能源的協(xié)同調(diào)節(jié)能力，調(diào)度算法圍繞新能源發(fā)電的不確定性、電網(wǎng)的功率平衡、電網(wǎng)的安全性、調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合儲(chǔ)能快速調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)空間、發(fā)電出力和負(fù)荷預(yù)測、新能源出力特性等特點(diǎn)，可以充分考慮新能源和各類儲(chǔ)能的特點(diǎn)。根據(jù)新能源站的實(shí)際情況，可任意組合適用于電網(wǎng)分析的“新能源加儲(chǔ)能”調(diào)度對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建靈活匹配電網(wǎng)運(yùn)行需求的“新能源”。

根據(jù)不同新能源發(fā)電比例的典型場景，明確大擾動(dòng)事件下儲(chǔ)能頻率和電壓支持能力的功能定位和系統(tǒng)要求，綜合考慮與常規(guī)機(jī)組和新能源發(fā)電調(diào)頻調(diào)壓能力的協(xié)調(diào)，建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能容量優(yōu)化配置模型，研究光伏、風(fēng)電和儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)參與系統(tǒng)頻率響應(yīng)輔助服務(wù)的情況。調(diào)整頻率補(bǔ)貼、儲(chǔ)能容量分配與新能源站綜合收益的關(guān)系，構(gòu)建集中與地方調(diào)度“新能源+儲(chǔ)能”模式，既能適應(yīng)新能源出力的不同波動(dòng)水平，又能滿足頻率、電壓、安全的支持，實(shí)現(xiàn)有序分級(jí)管理的多層次儲(chǔ)能調(diào)度模式。基于電網(wǎng)運(yùn)行方式變化、檢修安排和新能源預(yù)測結(jié)果，實(shí)現(xiàn)滿足未來三天供電需求的調(diào)度策略。

(3)“新能源+儲(chǔ)能”集成主動(dòng)支撐控制技術(shù)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

圍繞新能源電站的慣性支撐、頻率控制和電壓控制要求，針對(duì)帶儲(chǔ)能的新能源電站控制對(duì)象數(shù)量龐大、動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜、源儲(chǔ)協(xié)調(diào)困難的問題，開發(fā)了"新能源+儲(chǔ)能"一體化主動(dòng)支撐控制技術(shù)，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

構(gòu)建考慮慣性、調(diào)頻下垂特性、調(diào)壓下垂特性等因素的新能源電站多元聚合指標(biāo)體系；針對(duì)新能源電站參數(shù)不準(zhǔn)確、出力預(yù)測不準(zhǔn)確的問題，提出了不完全參數(shù)下運(yùn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新能源電站有功無功控制模型的構(gòu)建方法。針對(duì)新能源電站復(fù)雜的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，研究了數(shù)據(jù)模型混合驅(qū)動(dòng)的新能源電站慣性、頻率和電壓綜合調(diào)節(jié)特性在線評(píng)估方法。分析了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能釋放和光伏DC母線電容放電的暫態(tài)過程機(jī)理，提出了提高系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的源儲(chǔ)一體化主動(dòng)支撐控制技術(shù)。針對(duì)新能源電站整體頻率支持特性與站內(nèi)最優(yōu)功率分配之間的矛盾，研究了基于數(shù)據(jù)模型混合驅(qū)動(dòng)的新能源電站頻率優(yōu)化控制方法，提出了一種自適應(yīng)、高效的風(fēng)光發(fā)電頻率反饋校正控制方法，并提出了源儲(chǔ)一體化控制策略。

“十四五”是“二氧化碳排放高峰”的關(guān)鍵時(shí)期，儲(chǔ)能將在新電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮關(guān)鍵支撐作用。云南電網(wǎng)公司將繼續(xù)推動(dòng)儲(chǔ)能相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步研究和探討，為保障新電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮重要支撐作用。

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