文 | 陳永翀 馮彩梅 劉勇

作者供職于中科院電工研究所儲能技術(shù)組，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會

可再生能源的開發(fā)利用可以有效應(yīng)對能源危機和環(huán)境問題，是世界各國能源轉(zhuǎn)型和低碳經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。隨著技術(shù)進(jìn)步和成本逐年下降，近年來可再生能源得到了快速發(fā)展。2019年中國可再生能源新增并網(wǎng)裝機（含水電、生物質(zhì)發(fā)電）約6475萬千瓦；全國風(fēng)電、光伏累計裝機分別為2.1億千瓦和2億千瓦，在電力裝機中占比達(dá)到20%。

以風(fēng)電、光伏為代表的可再生能源具有波動性和間歇性特點，大規(guī)模并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來了穩(wěn)定性和可靠性挑戰(zhàn)。

儲能技術(shù)配套應(yīng)用于可再生能源發(fā)電，可以提供削峰填谷服務(wù)以及平滑出力波動、跟蹤預(yù)測曲線等功能，是解決可再生能源并網(wǎng)問題的有效途徑之一。

儲能技術(shù)種類較多，以抽水蓄能和電化學(xué)儲能為主。根據(jù)儲能需求特性和時長要求的不同，儲能技術(shù)大致可以分為容量型、功率型、能量型和備用型四種類型。

其中，容量型儲能一般要求連續(xù)儲能時長大于4小時，例如削峰填谷場景或離網(wǎng)儲能場景；功率型儲能要求儲能系統(tǒng)的連續(xù)儲能時長往往小于30分鐘，例如儲能輔助調(diào)頻或平滑間歇性電源功率波動場景；能量型儲能介于容量型和功率型之間，一般為1小時左右的復(fù)合儲能場景，要求儲能系統(tǒng)能夠提供調(diào)峰調(diào)頻和緊急備用等多重功能；備用型儲能在電網(wǎng)突然斷電或電壓跌落時，能夠作為不間斷電源立即提供緊急電力，一般要求持續(xù)時間不低于15分鐘。

可再生能源發(fā)電存在分鐘、小時、連續(xù)數(shù)天甚至跨季節(jié)等不同時間尺度上的波動性或間歇性，因此存在容量型、功率型、能量型和備用型等不同儲能技術(shù)類型的需求，以及儲能配置規(guī)模、成本要求等方面的差異。

可再生能源配套儲能的主要問題

長期來看，儲能的應(yīng)用對可再生能源項目開發(fā)至關(guān)重要。目前由于儲能技術(shù)成本較高，從經(jīng)濟性角度無法有效刺激新能源電站主動配置儲能系統(tǒng)。加之商業(yè)模式單一，缺乏儲能與新能源的利益分配機制，因此風(fēng)電或光伏配套儲能項目僅在棄電上網(wǎng)標(biāo)桿電價較高的少數(shù)地區(qū)具備競爭力，“可再生能源+儲能”模式推廣和被接受程度較低，相關(guān)儲能項目仍以示范為主。

未來儲能度電成本還有較大下降空間，在電力市場改革和建設(shè)過程中，“可再生能源+儲能”的模式也可以通過多種手段參與電力市場獲益。因此，在儲能成本下降和電力市場改革的雙重推動下，“可再生能源+儲能”將會逐漸成為未來能源發(fā)展的標(biāo)配模式。在這個過程中，需要我們梳理配套的基本原則。

可再生能源配套儲能的基本原則

可再生能源配套儲能主要是解決可再生能源發(fā)電的波動性問題和間歇性問題。

2020年以來，我國已有江西、湖南、新疆等10多個省份相繼出臺可再生能源配套儲能的相關(guān)政策。政策的引導(dǎo)和支持有助于促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但相關(guān)配置原則仍需探討。結(jié)合目前我國可再生能源開發(fā)和儲能技術(shù)發(fā)展的實際情況，可再生能源配套儲能可能需要遵循以下基本原則：

（1）理想目標(biāo)匹配原則

水力發(fā)電主要受豐水期和枯水期的影響，儲能方面需要重點關(guān)注跨季節(jié)儲能系統(tǒng)或采用風(fēng)光水互補方案。

風(fēng)電波動性大，消納匹配性較差，且存在連續(xù)數(shù)天大風(fēng)或無風(fēng)天氣的情況，風(fēng)儲結(jié)合應(yīng)用的關(guān)鍵在于通過合理的容量配置和適當(dāng)?shù)倪\行策略來抑制因波動性和間歇性引發(fā)的系統(tǒng)沖擊；配置10小時以上長時儲能系統(tǒng)可相對有效應(yīng)對風(fēng)電波動性和間歇性問題。

光伏發(fā)電主要存在晝夜差異和短時波動，峰谷特性明顯，發(fā)電輸出與負(fù)荷匹配度較好，儲能可實現(xiàn)定期充放，利用率相對較高。光伏電站應(yīng)用儲能技術(shù)可以實現(xiàn)平滑功率波動、削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓的功能，理論上需要配置4小時以上容量型儲能系統(tǒng)，同時兼?zhèn)淦交▌拥墓δ堋?/p>

（2）循序遞進(jìn)原則

上一個匹配原則是未來儲能度電成本大幅下降后擬實現(xiàn)的理想目標(biāo)，也是儲能大規(guī)模發(fā)展后的情景。然而，目前的儲能度電成本尚不足以支撐上述理想目標(biāo)的完全實現(xiàn)。因此，中短期內(nèi)（5～8年）可以根據(jù)儲能系統(tǒng)發(fā)揮的不同功能價值以及可再生能源電力系統(tǒng)可接受的成本約束，按照備用型（離網(wǎng)黑啟動）、功率型（平滑功率波動，調(diào)頻）、能量型（平滑波動及不超過1小時的臨時頂峰輸出）、容量型（4小時以上的削峰填谷）的循序遞進(jìn)方式，逐步實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用目標(biāo)。

（3）集中共享原則

考慮到當(dāng)不同地區(qū)光伏和風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)疊加時，某種程度上存在功率及容量的概率互補，而且這種互補情況隨著分布式新能源的增多會更加明顯。因此可再生能源+儲能應(yīng)由分布式逐步過渡到集中式，盡可能遵循集中共享原則，提升公共資源利用效率，降低設(shè)備應(yīng)用成本。

（4）并網(wǎng)質(zhì)量主導(dǎo)原則

除了根據(jù)新能源特性和儲能功能確定儲能配置方案外，相關(guān)部門應(yīng)對可再生能源的并網(wǎng)質(zhì)量提出要求。由可再生能源業(yè)主根據(jù)質(zhì)量要求，結(jié)合儲能系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性綜合考慮，自行決定是否配置儲能或配置多大規(guī)模的儲能。

采用行政命令手段強制發(fā)電業(yè)主必須匹配多少容量的儲能，這種方式并不可取，很容易造成儲能系統(tǒng)性能指標(biāo)弄虛作假的局面，不利于儲能產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的占比會持續(xù)增加，儲能系統(tǒng)的配置可以有效解決棄風(fēng)棄光及可再生能源并網(wǎng)帶來的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活性問題。目前儲能成本較高、收益模式尚不完善，可再生能源配套儲能尚處于初期探索階段。儲能系統(tǒng)在可再生能源發(fā)電中的應(yīng)用首先是解決波動性問題，未來成本下降后可進(jìn)一步解決可再生能源發(fā)電的間歇性問題?？稍偕茉磁涮變δ艿陌l(fā)展過程中，建議遵循上述四個基本原則，以避免盲目性和資源浪費，促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。