“新能源+儲(chǔ)能”需要什么樣的關(guān)鍵技術(shù)

儲(chǔ)能作為新型電力系統(tǒng)的新要素得到了廣泛關(guān)注

隨著國(guó)家吹響“雙碳”目標(biāo)的號(hào)角，建設(shè)新型電力系統(tǒng)成為了首要目標(biāo)。高占比新能源接入后將導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生根本性的變化。電力電子化、低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、風(fēng)光發(fā)電弱可控等問(wèn)題使得電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行面臨挑戰(zhàn)，儲(chǔ)能得到了業(yè)界專家的認(rèn)可，并作為支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局先后發(fā)布了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，各地積極響應(yīng)出臺(tái)了相應(yīng)的政策，業(yè)內(nèi)專家人士圍繞儲(chǔ)能積極開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，儲(chǔ)能行業(yè)呈現(xiàn)出火熱的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“電聯(lián)新媒” 作者：李文云 翟蘇巍）

儲(chǔ)能應(yīng)用面臨諸多實(shí)際問(wèn)題

目前雖然儲(chǔ)能在技術(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的進(jìn)展，但在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中還存在諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

首先，客觀上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的儲(chǔ)能都面臨建設(shè)成本高的問(wèn)題，考慮到使用壽命、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)能的容量衰減問(wèn)題，后期還涉及更換電池，投資成本巨大?，F(xiàn)有投資主體可以劃分為發(fā)電企業(yè)投資、電網(wǎng)投資、用戶投資以及其他商業(yè)主體的投資，總體核算下來(lái)，一般的儲(chǔ)能建設(shè)費(fèi)用都在千萬(wàn)上億的價(jià)格，儲(chǔ)能成本一直都居高不下，相關(guān)的市場(chǎng)化機(jī)制、投資回報(bào)機(jī)制、成本疏導(dǎo)機(jī)制均不完善，導(dǎo)致儲(chǔ)能的投資主體望而卻步。

其次，雖然儲(chǔ)能在系統(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)改造、系統(tǒng)黑啟動(dòng)、與新能源打捆改善出力特性、作為緊急電源以及輔助服務(wù)等諸多方面可以發(fā)揮巨大的作用，但其本質(zhì)均是依靠?jī)?chǔ)能的儲(chǔ)存容量和功率來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。依據(jù)儲(chǔ)能功率與容量比例，可將儲(chǔ)能分為功率型、能量型和容量型。容量型儲(chǔ)能一般需要滿足連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的充放電要求，功率型儲(chǔ)能電池需要在秒級(jí)時(shí)段實(shí)現(xiàn)快速充電、放電，能量型儲(chǔ)能介于兩者之間。各類型儲(chǔ)能都具有各自的應(yīng)用要求，所以撇開(kāi)儲(chǔ)能的具體類型、容量、功率來(lái)談儲(chǔ)能的作用是不切實(shí)際的。而且實(shí)際中各類儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景界定不清，會(huì)導(dǎo)致規(guī)劃、運(yùn)行到實(shí)際效益有較大額偏差。

此外，儲(chǔ)能建設(shè)后主要發(fā)揮哪些作用、如何參與電網(wǎng)調(diào)度，在相關(guān)實(shí)施方案不明朗的情況下，新能源企業(yè)主動(dòng)投資儲(chǔ)能的積極性普遍不高。對(duì)于儲(chǔ)能建設(shè)后由誰(shuí)來(lái)進(jìn)行調(diào)管、維護(hù)都還沒(méi)有明確的機(jī)制，未能有效地落實(shí)到責(zé)任主體，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制度有待形成，因此目前儲(chǔ)能的商業(yè)化和規(guī)?；€是在探索階段，要實(shí)實(shí)在在地讓儲(chǔ)能發(fā)揮出支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的功能，還需要在技術(shù)和制度方面共同推進(jìn)。

目前，云南電網(wǎng)公司主要圍繞“新能源+儲(chǔ)能”的規(guī)劃、調(diào)度、控制等方面開(kāi)展了技術(shù)攻關(guān)。

新能源場(chǎng)站儲(chǔ)能配置方法及并網(wǎng)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究

（一）兼顧新能源場(chǎng)站主動(dòng)支撐能力與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的儲(chǔ)能優(yōu)化配置技術(shù)

由于風(fēng)電、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)頻率—電壓等一系列問(wèn)題，因此通過(guò)“新能源+儲(chǔ)能”協(xié)同來(lái)緩減相關(guān)問(wèn)題，提出了綜合考慮平抑新能源出力波動(dòng)、提升供電能力、促進(jìn)新能源消納、支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行等多種功能定位的新能源場(chǎng)站儲(chǔ)能優(yōu)化配置方法。

在主要考慮了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、支持電壓與頻率調(diào)節(jié)、提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等需求的基礎(chǔ)上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件、資源特征、儲(chǔ)能特性與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，研究調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、多時(shí)間尺度、場(chǎng)站間協(xié)同等多種功能定位下的儲(chǔ)能配置邊界，提出儲(chǔ)能配置的目標(biāo)場(chǎng)景。考慮到未來(lái)不同新能源發(fā)電占比下系統(tǒng)的差異化運(yùn)行特性和穩(wěn)定運(yùn)行需求，從新能源場(chǎng)站主動(dòng)支撐擾動(dòng)后的頻率、電壓恢復(fù)、新能源場(chǎng)站功率波動(dòng)平抑、移峰填谷、功率預(yù)測(cè)偏差補(bǔ)償?shù)榷鄠€(gè)層面，分析新能源場(chǎng)站配置儲(chǔ)能的功能定位與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，形成各類典型場(chǎng)景下的新能源場(chǎng)站儲(chǔ)能配置的指導(dǎo)原則，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，預(yù)期能夠?yàn)樾履茉磮?chǎng)站儲(chǔ)能配置提供指導(dǎo)依據(jù)。

（二）新能源+儲(chǔ)能的優(yōu)化調(diào)度模型與方法策略

考慮儲(chǔ)能與新能源的協(xié)同調(diào)節(jié)能力，圍繞新能源發(fā)電的不確定性、電網(wǎng)的電力電量平衡、電網(wǎng)安全以及調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓等電網(wǎng)需求設(shè)計(jì)調(diào)度算法，結(jié)合儲(chǔ)能快速調(diào)節(jié)特性及調(diào)節(jié)空間、發(fā)電出力及負(fù)荷預(yù)測(cè)、新能源出力特性等，充分考慮新能源及多類型儲(chǔ)能的特性，根據(jù)新能源場(chǎng)站實(shí)際情況可任意組合出適用于電網(wǎng)分析的“新能源+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)行需要的“新能源+儲(chǔ)能”優(yōu)化調(diào)度功能。

針對(duì)新能源發(fā)電不同占比的典型場(chǎng)景，明確儲(chǔ)能在大擾動(dòng)事件中頻率、電壓支撐能力的功能定位和系統(tǒng)需求，綜合考慮與常規(guī)機(jī)組、新能源發(fā)電調(diào)頻調(diào)壓能力的相互協(xié)調(diào)，建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置模型，研究光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)參與系統(tǒng)頻率響應(yīng)輔助服務(wù)情況下，頻率調(diào)節(jié)補(bǔ)貼、儲(chǔ)能容量配置和新能源場(chǎng)站綜合收益之間的關(guān)系，構(gòu)建適應(yīng)不同新能源出力波動(dòng)水平，滿足頻率、電壓、安全支撐的中調(diào)、地調(diào)集散調(diào)控“新能源+儲(chǔ)能”的模型，實(shí)現(xiàn)有序分級(jí)管理的多級(jí)儲(chǔ)能調(diào)度模式，基于電網(wǎng)運(yùn)行方式變化、檢修安排、新能源預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)未來(lái)三天電力供應(yīng)需求的調(diào)度策略。

（三）提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的“新能源+儲(chǔ)能”一體化主動(dòng)支撐控制技術(shù)

圍繞新能源電站慣量支撐、頻率控制及電壓控制需求，針對(duì)配置儲(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(wèn)題，研發(fā)出提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的“新能源+儲(chǔ)能”一體化主動(dòng)支撐控制技術(shù)。

構(gòu)建考慮慣量、調(diào)頻下垂特性、調(diào)壓下垂特性等因素的新能源場(chǎng)站多元聚合指標(biāo)體系；針對(duì)新能源場(chǎng)站參數(shù)不精確、出力預(yù)測(cè)不精確的問(wèn)題，提出參數(shù)不完備下運(yùn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新能源場(chǎng)站有功無(wú)功控制模型構(gòu)建方法；針對(duì)新能源場(chǎng)站源—儲(chǔ)復(fù)雜動(dòng)態(tài)運(yùn)行特征，研究數(shù)據(jù)—模型混合驅(qū)動(dòng)的新能源場(chǎng)站慣量、頻率與電壓聚合調(diào)控特性在線評(píng)估方法。分析風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能釋放及光伏直流母線電容放電暫態(tài)過(guò)程機(jī)理，提出面向系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性提升的源—儲(chǔ)一體化主動(dòng)支撐控制技術(shù)；針對(duì)新能源場(chǎng)站整體頻率支撐特性與站內(nèi)功率優(yōu)化分配之間的矛盾，研究基于數(shù)據(jù)—模型混合驅(qū)動(dòng)的新能源場(chǎng)站頻率優(yōu)化控制方法，提出風(fēng)、光發(fā)電自適應(yīng)高效頻率反饋校正控制方法，提出源—儲(chǔ)一體化控制策略。

“十四五”是“碳達(dá)峰”的關(guān)鍵期，而儲(chǔ)能在新型電力系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中將會(huì)發(fā)揮支撐性的關(guān)鍵作用，云南電網(wǎng)公司也會(huì)持續(xù)推動(dòng)儲(chǔ)能相關(guān)技術(shù)的更深入研究和探討，為保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮重要支撐作用。