田浩毅，遲 峰，齊曉曼，時珊珊，方 陳

(1.國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200437；2.國家電網(wǎng)公司華東分部，上海 200120)

儲能是多能源子系統(tǒng)的綜合紐帶，也是未來綜合能源系統(tǒng)的心臟[1]。2017年國家發(fā)改委等五部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》為我國儲能產(chǎn)業(yè)提出了發(fā)展方向。2018年江蘇省發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)<關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見>的通知》率先吹響儲能商業(yè)化號角，鎮(zhèn)江因其東部電網(wǎng)一系列規(guī)模龐大、競逐者眾多的儲能項目，以及用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)分進合擊的策略，獲得市場矚目。隨著儲能政策體系的不斷完善與落地實施，我國儲能市場的商業(yè)化運行即將開展。本文結(jié)合儲能在上海電網(wǎng)中的實踐對其在未來能源系統(tǒng)中的發(fā)展進行了探討。

1 我國儲能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展環(huán)境

1.1 技術(shù)現(xiàn)狀

儲能技術(shù)作為電力系統(tǒng)運行過程中繼“采—發(fā)—輸—配—用”五大環(huán)節(jié)后的第六環(huán)節(jié)，能有效地提高電能質(zhì)量，使得電力系統(tǒng)變得“柔軟”，極大程度上提高了電力系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟性及靈活性[2]。儲能技術(shù)是指通過物理或化學(xué)等方法實現(xiàn)對電能的存儲，并在需要時釋放一系列相關(guān)技術(shù)[3]。

儲能技術(shù)主要包括三方面：儲能本體技術(shù)、并網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)。

(1)儲能本體技術(shù)。儲能技術(shù)按照存儲介質(zhì)進行分類，可以分為物理儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能和燃料電池等[4]。儲能本體技術(shù)對比如表1所示。

(2)并網(wǎng)技術(shù)。儲能變流器(PCS)是電網(wǎng)與儲能裝置的接口，是儲能系統(tǒng)的重要組成部分，主要由變流器及其控制系統(tǒng)組成。根據(jù)電路拓撲的不同，儲能變流器主要可以分為一級變換拓撲型和兩級變換拓撲型。

(3)監(jiān)控技術(shù)。儲能監(jiān)控系統(tǒng)能夠高效地將電網(wǎng)調(diào)度和儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)聯(lián)結(jié)起來并對整個系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)等進行實時監(jiān)控，確保系統(tǒng)始終處于良好的工作狀態(tài)[5]。

表1 儲能本體技術(shù)對比

1.2 政策環(huán)境

近年來我國高度重視儲能技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2017年國家發(fā)改委等五部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》為我國儲能產(chǎn)業(yè)提出了發(fā)展方向，成為催生新模式、培育新市場的政策奇點。2009年至今，我國針對儲能行業(yè)不斷推出相關(guān)政策法規(guī)，促進儲能行業(yè)進一步有序健康發(fā)展，2009年至今國內(nèi)儲能主要政策見表2。

1.3 市場規(guī)模

電化學(xué)儲能呈穩(wěn)步增長態(tài)勢。據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)項目庫的不完全統(tǒng)計，截至2017年底，中國已投運儲能項目累計裝機規(guī)模為28.9 GW[6]。從地區(qū)分布上看，國內(nèi)儲能項目主要集中在華東、華北、華南和西北地區(qū)。其中，江蘇省的裝機規(guī)模最大，接近50 MW。從應(yīng)用分布上看，新增投運項目全部應(yīng)用在集中式可再生能源并網(wǎng)、輔助服務(wù)和用戶側(cè)領(lǐng)域。其中，用戶側(cè)領(lǐng)域的功率規(guī)模最大，超過70 MW，輔助服務(wù)領(lǐng)域的同比增速最大，接近1 000%。從技術(shù)分布上看，鋰離子電池和鉛蓄電池的功率規(guī)?；境制?，比重分別為51%和49%，同時鉛蓄電池的同比增速最大，超過81%。

2 儲能技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用場景及商業(yè)模式

2.1 應(yīng)用場景

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)大致可以分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、戶用側(cè)。在電源側(cè)，對于傳統(tǒng)發(fā)電機組而言，通過并入儲能系統(tǒng)可輔助改善發(fā)電機組AGC性能，提高機組頻率調(diào)節(jié)能力，目前已得到大量應(yīng)用和推廣。在電網(wǎng)側(cè)，儲能系統(tǒng)通過直接并入電網(wǎng)側(cè)對頻率異常狀態(tài)的主網(wǎng)進行干預(yù)控制，可以成為電網(wǎng)頻率穩(wěn)定控制的有效手段[7]。而隨著具有波動性和間歇性的新能源電力大規(guī)模并入電網(wǎng)，輸電側(cè)大規(guī)模儲能系統(tǒng)的應(yīng)用可顯著提高電網(wǎng)的接納能力，有效提升線路輸送容量。在用戶側(cè)，儲能技術(shù)最容易實現(xiàn)的應(yīng)用場景是基于峰谷電價差，利用儲能產(chǎn)品“低充、高放”實現(xiàn)套利，然而隨著電力體制改革的不斷推進，電力輸送和銷售的省際壁壘將逐步打通，因此戶用側(cè)儲能系統(tǒng)的發(fā)展，必須結(jié)合特定的應(yīng)用場景來提升其經(jīng)濟性，如儲能系統(tǒng)+充電樁等模式。儲能技術(shù)在電源、電網(wǎng)和用戶側(cè)的應(yīng)用場景及典型實踐如表3所示。

表2 2009年至今國內(nèi)儲能主要相關(guān)政策

表3 儲能技術(shù)在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的應(yīng)用場景比較

2.2 商業(yè)模式

目前，儲能系統(tǒng)在國外已有較多的商業(yè)應(yīng)用，在不同的國家、地區(qū)儲能的應(yīng)用重點領(lǐng)域各不相同[8]?？偨Y(jié)儲能系統(tǒng)的主要商業(yè)模式，主要可分為分布式光伏+儲能、用戶側(cè)獨立儲能電站、社區(qū)儲能、用戶技術(shù)方案服務(wù)、資源聚合商、中間商租賃等6種，如表4所示。

表4 儲能技術(shù)典型商業(yè)模式及實踐

3 儲能技術(shù)在上海電網(wǎng)的實踐及展望

3.1 實踐

隨著儲能技術(shù)的日趨成熟并成為電網(wǎng)發(fā)展的研究熱點之一，上海電網(wǎng)在儲能領(lǐng)域的發(fā)展取得了較為豐碩的成果。城市電網(wǎng)儲能應(yīng)用方面，目前上海范圍內(nèi)已建成含12套不同種類的儲能系統(tǒng)，總?cè)萘窟_兆瓦級的4座儲能電站、2套移動供電系統(tǒng)以及2座電動汽車充放電站。開發(fā)儲能電站綜合調(diào)度平臺，研制移動式供電系統(tǒng)，實現(xiàn)削峰填谷、微網(wǎng)、新能源接入優(yōu)化、供電可靠性提升和電動汽車入網(wǎng)等綜合應(yīng)用。分散布置的儲能電站將信息發(fā)送到集控站，集控站按照電網(wǎng)優(yōu)化運行目標要求，靈活制定相應(yīng)的運行制度和控制策略，并下發(fā)儲能電站執(zhí)行。同時，集控站對儲能站的運行數(shù)據(jù)進行綜合分析，以提高運行水平。風儲系統(tǒng)領(lǐng)域，上海電網(wǎng)在崇明東灘風電場建設(shè)一套2 MW/2 MWh集裝箱式儲能系統(tǒng)，包括風儲監(jiān)控系統(tǒng)，接入19.5 MW風電場工作母線。該示范工程在國內(nèi)是第一次將MW級儲能系統(tǒng)接入獨立運行的風電場，實際投入并網(wǎng)運行，示范工程具備有功控制和無功補償?shù)榷喾N功能，實現(xiàn)了風電場出力平滑、電壓穩(wěn)定與電能質(zhì)量改善等作用。

智能交通領(lǐng)域，上海電網(wǎng)建成了嘉定安亭充換儲一體化電站?；诔鋼Q儲一體化電站的監(jiān)控與工程化應(yīng)用技術(shù)，按照分布式、層次化的系統(tǒng)部署方案，將電動汽車充電站、換電站、儲能站和電池梯次利用等多功能進行融合，建成了電動汽車智能充換儲一體化電站，首先在上海嘉定國際汽車城安亭站獲得了應(yīng)用實踐。嘉定安亭電動汽車一體化電站系統(tǒng)規(guī)模達到1.25 MW/2.25 MWh。

3.2 應(yīng)用展望

頂層戰(zhàn)略設(shè)計方面，結(jié)合上海公司特色探索儲能技術(shù)在城市能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略中價值主張體系與系統(tǒng)性布局。與美國、日本、歐洲等國家相比，我國市場開放度還不太高，儲能的市場主體地位初步得以賦予，在技術(shù)、體制等方面具備與電網(wǎng)、分布式發(fā)電、用戶等結(jié)合的初步基礎(chǔ)，可以針對上海“一帶一路”和長江經(jīng)濟帶的交匯樞紐戰(zhàn)略地位、經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)高供電價值密度、占地面積小而精、城市管理精細化、沿海沿江災(zāi)備防御和用戶需求多元化等城市特征需求，結(jié)合電改推進下的電力市場開放政策、國家儲能產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)政策等市場規(guī)則，系統(tǒng)性開展儲能技術(shù)在城市能源互聯(lián)網(wǎng)價值網(wǎng)絡(luò)中的上海適用性分析，探索上海公司儲能技術(shù)的商業(yè)價值主張體系和布局。一是適度投資電網(wǎng)側(cè)儲能作為電網(wǎng)設(shè)備增容改造的最終或過渡性解決方案，并促請政府允許將儲能納入配電有效資產(chǎn)；二是考慮將社區(qū)儲能等用戶側(cè)可行性儲能商業(yè)模式納入綜合能源服務(wù)試點規(guī)劃范圍，結(jié)合電能替代等營銷策略開展前瞻性市場準入性分析；三是持續(xù)關(guān)注儲能突破性技術(shù)創(chuàng)新對于目前電網(wǎng)運行模式的顛覆性趨勢，從可靠優(yōu)質(zhì)的電網(wǎng)供電品質(zhì)、能控在控的安全品質(zhì)角度出發(fā)，儲備、研發(fā)并轉(zhuǎn)化為真正有利于電網(wǎng)運行的儲能科技創(chuàng)新成果；四是產(chǎn)業(yè)經(jīng)營單元關(guān)注固定、移動式儲能裝置開發(fā)，加強與國內(nèi)外知名儲能電池與裝置制造商、儲能技術(shù)解決方案供應(yīng)商的合作，為電網(wǎng)側(cè)儲能、用戶側(cè)儲能的推廣應(yīng)用提前奠定裝備基礎(chǔ)。

政策參與影響方面，推動政府層面出臺合理的儲能補貼政策和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鼓勵政策，分級分類研究儲能系統(tǒng)并網(wǎng)管理規(guī)定。一是加強對未出臺儲能產(chǎn)業(yè)補貼政策相關(guān)建議的測算，精準把握并盡早形成政府層面上儲能入網(wǎng)定價方面的“電網(wǎng)聲音”。遵循主要原則：對于用來區(qū)域調(diào)度調(diào)峰、解決棄風與棄光嚴重問題等具備電網(wǎng)級響應(yīng)能力的大型儲能電站，本身具備中長期盈利能力，鼓勵政府以基礎(chǔ)投資補貼形式扶持，不建議給予過高電價補貼；對于偏遠地區(qū)、孤島等電網(wǎng)建設(shè)投資過高、用電規(guī)模較小的分布式儲能，建議給予鼓勵性電價補貼政策；對于社區(qū)儲能、汽車儲能、樓宇儲能等能夠創(chuàng)造更多社會價值的分布式儲能，鑒于后續(xù)可以形成商業(yè)模式帶來可持續(xù)盈利，可采取持續(xù)遞減補貼等等。二是結(jié)合電網(wǎng)中長期規(guī)劃和短期運行方式，考慮與電網(wǎng)的匹配度，參考電網(wǎng)的輸配用電技術(shù)環(huán)節(jié)劃分，識別電壓等級、容量等并網(wǎng)管理相關(guān)技術(shù)要素，盡快分級分類研究儲能系統(tǒng)并網(wǎng)管理措施，把好儲能技術(shù)融入城市能源互聯(lián)網(wǎng)體系的技術(shù)關(guān)口，規(guī)避產(chǎn)業(yè)扶持政策下的“一窩蜂”盲目投資帶來的安全與技術(shù)風險。

技術(shù)應(yīng)用與商業(yè)推廣方面，采用安全第一的重視高度和謹慎態(tài)度，以電化學(xué)儲能為主體開展復(fù)合性儲能應(yīng)用；以綜合能源服務(wù)為商業(yè)載體，主動搶占用戶側(cè)儲能技術(shù)和市場布局先機。一是電化學(xué)儲能具有體積小，能量密度高等優(yōu)點，比較適合在上海高經(jīng)濟密度城市電網(wǎng)中應(yīng)用。結(jié)合具體功率型及能量型應(yīng)用的需求，重點引進布局技術(shù)相對成熟的鋰離子電池儲能和鉛碳電池儲能。針對儲能在削峰填谷、調(diào)頻備用等電網(wǎng)側(cè)儲能的應(yīng)用現(xiàn)實需求，開展復(fù)合性應(yīng)用。二是上海正在積極推進五個中心建設(shè)，高端制造、智能制造等對用戶側(cè)的安全可靠供電保障提出了更高的要求。負荷峰谷差不斷增大，電網(wǎng)調(diào)峰備用能力緊張，對高質(zhì)量供電提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。以綜合能源服務(wù)公司為切入點，積極開展用戶側(cè)高可靠性供電、削峰填谷等儲能應(yīng)用，搶占用戶側(cè)儲能市場，并反哺支撐電網(wǎng)高可靠運行。三是現(xiàn)階段還是以合同能源管理為基本商業(yè)模式，實現(xiàn)儲能在電源和用戶側(cè)的推廣。由電廠或用戶提供場地，電力公司與其簽訂能源管理合同，提供儲能設(shè)備采購、施工建設(shè)與運營管理，通過在發(fā)電側(cè)參與調(diào)頻市場，在用戶側(cè)提供削峰填谷等應(yīng)用，實現(xiàn)經(jīng)濟收益，雙方按照一定的比例分成。在此基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，可以進一步推進融資眾籌等金融模式。

4 結(jié)語

本文介紹了儲能技術(shù)的政策環(huán)境、技術(shù)現(xiàn)狀、應(yīng)用場景及商業(yè)模式，結(jié)合儲能在上海電網(wǎng)中的實踐探討了其在未來能源系統(tǒng)中的發(fā)展，為未來儲能技術(shù)在上海電網(wǎng)的應(yīng)用提供了借鑒可參考的方向。