儲能在西北區(qū)域應用與發(fā)展分析及思路舉措

:為貫徹落實“四個革命，一個合作”能源戰(zhàn)略思想，推進西北區(qū)域能源行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,推動《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》實施，促進規(guī)模化儲能技術(shù)在西北電網(wǎng)的應用，西北能源監(jiān)管局聯(lián)合清華大學共同開展了“規(guī)模化儲能在西北電網(wǎng)的應用分析與政策建議”課題研究。針對西北電力系統(tǒng)特點，課題全面分析了西北區(qū)域?qū)δ艿男枨?，結(jié)合西北區(qū)域?qū)嶋H，提出了儲能在西北區(qū)域應用的路徑及相關(guān)思路舉措。

一、儲能的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

1.全球儲能發(fā)展總體情況

（1）從總量看，截至2018年上半年，全球累計運行的儲能項目裝機規(guī)模19574萬千瓦，共1747個在運項目。

（2）從地區(qū)看，全球儲能項目裝機主要分布在亞洲的中國、日本、印度、韓國，歐洲的西班牙、德國、意大利、法國、奧地利和北美的美國，這10個國家儲能項目累計裝機容量占全球近五分之四。

（3）從類型看，截至2018年上半年，抽水蓄能累計裝機18420萬千瓦，占比達94%；電化學儲能483萬千瓦，占比2.5%；儲熱403萬千瓦，占比2.2%；其他機械儲能265萬千瓦，占比1.4%；儲氫2萬千瓦。

（4）從增長看，1997-2017年，全世界儲能系統(tǒng)裝機增長了70%，2017年全年新增儲能容量140萬千瓦。

（5）從發(fā)展看，抽水蓄能占絕對優(yōu)勢，技術(shù)最為成熟，但成本下降空間有限；電化學儲能保持快速增長，年增長率達30%，電化學儲能是應用范圍最為廣泛、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膬δ芗夹g(shù)，目前全球儲能技術(shù)的開發(fā)主要集中在電化學儲能領(lǐng)域。

2.全球電化學儲能發(fā)展情況

（1）從增長看，2018年上半年，全球新增投運電化學儲能項目裝機規(guī)模69.71萬千瓦，同比增長133%，相比2017年底增長24%。

（2）從地區(qū)看，2018年上半年，全球新增電化學儲能裝機主要分布在英國、中國、德國、韓國、澳大利亞等國家。

（3）從應用看，2018年上半年，輔助服務領(lǐng)域的新增投運項目裝機規(guī)模最大，為35.42萬千瓦，占比為51%，同比增長344%。

（4）從技術(shù)看，2018年上半年，鋰離子電池新增裝機規(guī)模最大，為69.02萬千瓦，占比為99%，同比增長142%。

3.我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

進入2018年，我國在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的儲能項目呈容量大和快速增長的勢頭。截至2018年6月，我國已投運儲能項目累計裝機規(guī)模2970萬千瓦，占全球17%，電化學儲能累計裝機規(guī)模49萬千瓦，占全球16%。2018年上半年，我國新增電化學儲能裝機規(guī)模10萬千瓦，同比增長127%，相比2017年底增長26%，目前全國新增規(guī)劃和在建電化學儲能項目規(guī)模為225.1萬千瓦。

4.我國儲能市場發(fā)展情況

總體而言，我國的儲能市場主要分為兩類，一類是配用電側(cè)分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用，占比大約為56%，另一類是集中式風光電站（可再生能源并網(wǎng)）儲能應用，占比約為35%。目前兩者累計裝機規(guī)模已超過國內(nèi)儲能市場的90%，電力輸配和調(diào)頻輔助服務占到9%左右的市場份額。

（二）相關(guān)政策

（1）國外儲能政策情況

在儲能尚未推廣或剛剛起步的國家或地區(qū)，發(fā)展儲能逐漸被納入國家戰(zhàn)略規(guī)劃，政府開始制定儲能的發(fā)展路線圖；在儲能已具備一定規(guī)?；虍a(chǎn)業(yè)相對發(fā)達的國家或地區(qū)，政府多采用稅收優(yōu)惠或補貼的方式，以促進儲能成本下降和規(guī)模應用；在儲能逐步深入?yún)⑴c輔助服務市場的國家或地區(qū)，政府通過開放區(qū)域電力市場，為儲能應用實現(xiàn)多重價值、提供高品質(zhì)服務創(chuàng)造平臺。

（2）國內(nèi)儲能政策情況

2015年以來，國內(nèi)對儲能產(chǎn)業(yè)的扶持政策密集出臺。2016年6月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于促進電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務補償（市場）機制試點工作的通知》，明確了電儲能設(shè)施的獨立市場主體地位，鼓勵發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶、電儲能企業(yè)等投資建設(shè)電儲能設(shè)施，并要求電網(wǎng)企業(yè)要主動為電儲能設(shè)施接入電網(wǎng)提供服務。

2016年12月，國家發(fā)改委印發(fā)《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，提出要推動儲能技術(shù)在可再生能源領(lǐng)域的示范應用，實現(xiàn)儲能產(chǎn)業(yè)在市場規(guī)模、應用領(lǐng)域和核心技術(shù)等方面的突破。

2017年10月，國家五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，其中明確儲能發(fā)展涵蓋5大主要任務：儲能技術(shù)裝備研發(fā)示范工程、可再生能源利用水平提升工程、電力系統(tǒng)靈活性穩(wěn)定性提升工程、用能智能化水平提升工程和儲能多元化應用支撐能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展工程。

二、西北區(qū)域各?。▍^(qū)）儲能需求分析

西北區(qū)域化石能源和風光等自然資源豐富，發(fā)電裝機容量目前已達到最高負荷的三倍。截止2018年底，西北電網(wǎng)總裝機容量27179萬千瓦，其中，火電裝機容量14747萬千瓦，水電裝機容量3163萬千瓦，風電裝機容量5016萬千瓦，光伏裝機容量4069萬千瓦，可再生能源裝機容量占比接近總裝機容量的一半，占比45%。

由于可再生能源發(fā)電裝機容量大，本地消納困難，加之電網(wǎng)的輸電容量、調(diào)峰能力和負荷需求不足，導致棄風棄光嚴重。投資儲能系統(tǒng)可增加電網(wǎng)調(diào)峰能力、緩解輸電通道阻塞，有望成為解決西北區(qū)域新能源消納問題的重要途徑。

（一）提高外送電力的調(diào)節(jié)能力

由于西北地區(qū)風光資源豐富，未來可再生能源發(fā)電裝機容量還將進一步增長，對區(qū)域外消納可再生能源的依賴性將越來越大，可以集中配建大規(guī)模儲能系統(tǒng)，主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和化學電池儲能，提升可再生能源出力的可控性和在電力市場中的競爭力。

（二）提升火電機組的調(diào)峰能力

西北電網(wǎng)中的供熱機組裝機容量大，在供暖期的調(diào)峰能力受限，對電網(wǎng)調(diào)峰能力和可再生能源發(fā)電消納的影響顯著。在電廠側(cè)安裝熱水儲熱系統(tǒng)或電鍋爐系統(tǒng)，可實現(xiàn)大容量儲熱，從而提升供熱期間機組的調(diào)峰能力。

（三）降低斷面受阻

西北電網(wǎng)的覆蓋的地理范圍廣，西電東送和北電南送的距離遠，在可再生能源集中接入的區(qū)域，可以配置大規(guī)模儲能系統(tǒng)（主要包括化學電池、儲熱發(fā)電和壓縮空氣儲能），從而減小因為斷面受阻而引起的棄風棄光電量。

（四）提升電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性

隨著西北可再生能源發(fā)電的進一步發(fā)展，在線的傳統(tǒng)機組容量減小導致系統(tǒng)的慣性降低，可能危及電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，可配置快速響應的儲能系統(tǒng)來平抑頻率的波動，提升西北電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。

（五）降低電網(wǎng)的峰谷差

在峰谷差相對較大的地區(qū)，對實施峰谷電價且電力用戶負荷峰谷差顯著的電力用戶，鼓勵由用戶或第三方投資儲能系統(tǒng)，進行價格套利或參與市場競爭，從而降低電網(wǎng)的峰谷差。

三、促進西北區(qū)域儲能發(fā)展的思路舉措

（一）儲能在西北區(qū)域的應用路徑分析

1.應用領(lǐng)域。對儲能系統(tǒng)在西北電網(wǎng)中的應用，建議主要考慮以下領(lǐng)域：增加調(diào)峰能力、降低通道受阻、提升電網(wǎng)安全和用戶能量管理。

2.應用范圍。兼顧源、網(wǎng)、荷側(cè)發(fā)展。源端儲能包括大規(guī)模獨立儲能電站、在火電廠內(nèi)配置儲能、在新能源場站側(cè)配置儲能；網(wǎng)側(cè)配置儲能主要包括電網(wǎng)的電源送出端、輸送容量受限斷面和配電網(wǎng)中配置分布式儲能；用戶側(cè)儲能主要針對工商業(yè)用戶。

3.應用類型。考慮的儲能類型既包括大規(guī)模抽水蓄能、壓縮空氣儲能、大容量儲熱（冷）、太陽能熱發(fā)電、大規(guī)模制氫、化學電池儲能，也包括功率型飛輪儲能和電磁儲能?；瘜W電池儲能的類型有多種，現(xiàn)階段主要考慮的應用類型包括鋰電池、鉛酸（碳）電池、液流電池。

4.應用階段。將不同類型儲能的推廣應用分為四個階段，即“當前”、“2019-2020年”、“2021-2025年”、“2026-2030年”。其中，抽水蓄能和化學電池儲能在現(xiàn)階段已開始推廣應用；下一步可開展大規(guī)模儲熱和太陽能熱發(fā)電技術(shù)的應用推廣；在“十四五”期間，新型壓縮空氣和飛輪儲能的應用有望突破；而在2025年以后，大規(guī)模制氫和電磁儲能有望獲得大規(guī)模應用。

圖1 規(guī)?；瘍δ茉谖鞅彪娋W(wǎng)應用的總體路徑示意圖