储能

储能可否为电力系统提供可靠的容量支撑?

2021-01-13 16:00:06 中国能源报 作者:卢彬

煤电、水电机组能在宽时间尺度里提供有效容量,而电化学储能更多发挥的是平抑系统短时波动的作用,很难在高比例新能源发电的系统中完美切换充、放电状态。

数九寒天,全国多地受寒潮侵袭,北方地区更是创下低温纪录。1月6日,华北电网负荷一度达到27355万千瓦,刷新最高负荷纪录,最高负荷较去年同期增长17.4%。持续强降温天气拉高了全社会用热、用电需求,也给电力系统尤其是电网安全稳定运行带来考验。

近年来,电力系统绿色转型步伐加快,“风光”装机均已达到2.3亿千瓦。然而,“绿”电装机占比持续攀升,将使电力系统波动性、不稳定等问题更加凸显。业内专家指出,随着“碳达峰”“碳中和”目标提出,煤电进入控量增效阶段,新能源势必得到迅猛发展,高比例新能源电力系统更加离不开调节、备用性电源的支撑。在此背景下,储能可否为电力系统提供可靠的容量支撑?

无法完全替代煤电

发电设备可以通过发电量体现其电量价值,而不发电时为系统提供备用的发电能力,便是发电设备的容量价值。在我国,抽水蓄能电站、燃气电站的“两部制”上网电价中,就包括了这些机组在电力、电量调节之外的容量价值。而随着近年来煤电逐渐从电量供应转向电力支撑,为煤电建立容量电价机制的呼声愈发强烈。

那么,与可再生能源发电搭配的储能,能否发挥与传统电源相似的作用?

对此,清华大学能源互联网智库中心主任夏清表示:“目前电力系统对容量的需求主要还是体现为对煤电、水电等机组的需求,这些机组能够在宽时间尺度里提供有效容量。电化学储能无法代替这部分功能,其更多发挥的是平抑系统短时波动的作用。”

国家发改委一位研究人员也指出,储能与传统意义上用作备用容量的煤电机组的保障、调节场景并不相同,难以进行代替。“锂电池储能投资成本高,需要高频率的充、放电才能较好回收成本,更适合2小时、4小时这种级别的短周期响应与调节。如果一个系统需要10小时以上甚至季节性的容量资源,即便有相应的价格补偿机制,储能作为容量资源的竞争力也弱于传统电源。”

一位电网企业人士则认为,新能源发电在系统中占比的大幅提升将使其波动性产生“质变”。“储能很难在高比例新能源发电的系统中完美切换充、放电状态,从保障安全运行的角度,电力系统很难不靠煤电等基础性电源兜底。”

商业模式难落地

电化学储能并非储能技术的唯一路径。“未来可借助谷期的‘绿电’制氢,以氢为介质满足电能在较长周期内的充、放,储能也有能力发挥容量备用的作用。”夏清指出,制约储能发展的瓶颈并非技术,主要在于仍没有可实现盈利的商业模式。

“目前峰谷电价差还不够大,没有反映出每度电在不同时段的真实价值和稀缺性。”夏清说,“需要让电价能够反映出真实的电力供需关系,反映出发电资产的利用率,同时能够让用户根据价格信号来主动调整用电行为,这既是各市场主体实现共赢的条件,也是储能健康发展的关键。”

对此,上述国家发改委研究人员认为,价格机制和技术路线是两个层面的问题,在价格机制捋顺之后,究竟采用何种技术路径,仍需取决于各电力系统的实际需求。“单就储能而言,电化学储能、氢储能、需求侧资源、V2G等不同技术路线的运行和调度方式差异巨大,还是要根据不同地区的实际情况具体分析。究竟传统容量电源、各项储能路线如何配比最优,也需要由各地根据需求来设计,通过市场来检验。”

电网调度潜力待深挖

事实上,目前无论是储能商业模式,还是传统煤电渴望的容量补偿机制,都处于探索阶段。“若要建容量市场,最终容量电源的成本需由电力用户买单。但目前的经济形势和政策环境下,这种成本传导很难实现。”某发电央企负责人直言,“现在煤电企业呈现电价降、电量减的趋势,希望享受容量补偿机制,但由此带来的成本增加目前能否承受?”

在探索储能、传统电源技术路线与容量机制的同时,是否还可采取其他成本压力较小的手段,保障电力系统安全运行?

夏清表示,未来随着新能源装机占比提升,新能源发电随机性、波动性以及“东边日出西边雨”等问题带来的影响将愈发突出,造成的区域间不平衡将会加剧,电网公司需要担负起更多责任。“‘能源互联网’的表现形式之一,就是聚集新能源发电,并通过合理调配实现不同地区、不同时段的互补,这在电力系统下一阶段发展中十分重要。”

上述电网企业人士对此表示赞同:“各省级电网通过互济保障运行、提高效率,我国的体制优势一定程度上也保障了这种互济的纠错能力。以此来提升电力系统安全可靠运行的潜力还很大,例如跨区大通道的利用率有待进一步提升。”


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