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電側儲能未來必定是新能源電站的標配

2022-08-12 17:41:58

費持續大于供給,會形成供電不足,導致部分客戶停電;如果供給持續大于消費,則會表現為頻率超過標準,影響電能質量,最終影響客戶的正常使用。 原理如下圖:

電網居于電力系統的核心位置,維持消費與供給動態平衡的職責就落在了電網身上。因為發電與電力傳輸幾乎同步進行(電的傳輸速度為光速)并且電能量不易存儲,所以調整供給實際上就是調整電源的實時發電供給。因為實際消費與預測消費有偏差,所以電網本質上希望電源可以實時調控,既可以調高又可以調低。實際運行中,電網為了實現電力供需平衡經常對前端電源實時調度。傳統電源(火電和水電)與電網的配合較為順暢,但是新能源電廠的配合度不太好:電網想調高新能源電源出力,新能源電源受制于實時自然條件(光輻照度或者風力)想高高不了;電網想調低新能源發電供給,新能源收入受損,會打擊新能源的投資信心,也是不提倡的行為 (想低也有困難)。

所以,電力系統要求電源具有良好的可控性;新能源電站(風力發電和光伏發電)靠天吃飯,發電能力強烈依賴于不可控的氣象資源,具有明顯的波動性和間歇性征,兩者之間存在明顯的矛盾。

2、電力系統與新能源電源共存的權宜之計

針對這個難題,電網提出了一種解決方案:只要電力總供給(新能源電源發電+傳統電源發電)等于電力總需求,就能維系電力系統的穩定性。新能源電源供給不夠,就調度傳統電源供給。

具體的操作步驟是:先預測未來的電力需求;然后預測新能源電源的整體未來電力供給,供需兩者之間的差值就是傳統電源的未來發電供給。再將傳統電源的發電供給分解給各家傳統電站,就形成了各家傳統電站的發電計劃和電網的整體調度計劃。

如果實際運行與計劃有偏差,依靠傳統電源對電網調度指令響應既快又準的優勢,電網實時調整傳統電源的發電供給實現供需平衡。電網調度通過這樣的思路,雖然沒有從根本上解決與新能源電源的矛盾,卻同樣將新能源電源有效地納入了電力系統。

3、構成權益之計的兩個前提在快速變化

電網將新能源電源有效地納入了電力系統,傳統電源(火電,水電)起到了重要作用。其中隱含了一個重要假設——傳統電源有能力起到穩定器的作用。當傳統電源占比在70%以上時當然沒有問題,但隨著新能源占比的提升,當傳統電源占比低于某個閥值(如50%)的時候,電網是否還有足夠的傳統電源資源實現電力系統的供需實時平衡? 這是一個值得重視的問題。國內部分省的新能源裝機占比已經比較高,以甘肅為例,截至2018年12月底,甘肅發電總裝機容量5113萬千瓦,其中風電1282萬千瓦,光伏發電839萬千瓦,新能源裝機總占比41.5%。

電網通過調度傳統電源供給,實現電力供需實時平衡,有兩個前提條件:

●新能源電源裝機占比與發電量占比都很小,對電網的沖擊有限;

●新能源電源發電成本高,本來就需要政府補貼,再附加電源可控制的要求,成本就更高了,人類的能源轉型會受到很大影響。

現在這兩個前提條件,正在快速發生變化:

● 新能源電源裝機比例和發電量比例,正在從增量替代走向存量替代。2018年底,風電、光伏裝機總和已經占全部電源裝機的18.7%,其整體發電量占比達8.8%。截至2019年底,西北五省新能源裝機占比已超35%,其為促進網內新能源消納,傳統電源已按照“負備用”安排開機方式。電網想要通過調度傳統電源實現電力供需實時平衡,隨著傳統電源的占比越來越小,越來越困難了;

●新能源發電成本正在快速下降,新能源電源對比傳統電源逐步形成成本優勢,新能源將逐漸有能力承擔“電源可控”的成本。

隨著這兩個前提條件的快速變化,電網調度的工作模式也會逐步變化,對新能源的直接調度遲早會提上日程。

4、電力系統正在逐步要求新能源電源成為可調度電源

前面論證了“電力系統遲早會要求新能源電源成為方便調控的電源”,現實中是不是這樣呢? 從各省2019年下半年到今年初的政策及實踐已經可以看出這樣的趨勢:

●江西省能源局日前下發2019年批分散式風電開發建設方案,包括39個分散式風電項目,總裝機124萬千瓦。其中,吉水縣東山腦分散式風電項目、新干縣鹽化城分散式風電項目、泰和縣南溪分散式風電項目將配套建設儲能設施(贛能新能字【2019】 128號文)

●山東能源局印發了《關于做好我省平價上網項目電網接入工作的通知》,鑒于山東省電網調峰壓力較大的實際情況,鼓勵較大規模的集中式光伏電站自主配備適當比例的儲能設施,減少棄光風險。(魯能新能字【2019】183號文)

● 內蒙古自治區能源局印發關于征求《2020年風電、光伏發電項目建設有關事項的通知(征求意見稿)》意見的函,說明配置容量不低于5%儲能項目的新光伏電站優先參與2020年競價

近期官方政策以鼓勵為主,即使部分強制(如江西分散式風電規劃),儲能配比都很小,應是試探性的政策。隨著兩個趨勢(新能源電源裝機容量逐步增加,新能源電源發電成本持續下降)的持續發展,政府部門后續政策的口吻會發生變化,從推薦向強制發展。

5、結論

本文闡述了新能源電源與電網的互動機制,從電力系統整體角度出發,新能源遲早會成為電網可調度電源。新能源電源配套一定比例的儲能剛剛萌芽,相信隨著新能源電源進一步發展,更多的省份會跟進相應儲能政策,并且會逐步從鼓勵變為強制,發電測儲能未來是新能源電站的標配,這是行業發展的必然規律。

 

 


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