儲(chǔ)能消納風(fēng)電效果，預(yù)計(jì)2020年吉林省的風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到875萬(wàn)，棄風(fēng)率是10.8%，用儲(chǔ)能系統(tǒng)去提高它的消納能力，可把它的棄電率、棄風(fēng)率目標(biāo)降到8%和5%。

——國(guó)網(wǎng)吉林電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心副主任李德鑫

8月7日-8日，由華北電力大學(xué)、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)主辦的“第一屆中國(guó)儲(chǔ)能學(xué)術(shù)論壇暨風(fēng)光儲(chǔ)創(chuàng)新技術(shù)大會(huì)”在北京召開。在8月8日分論壇一“源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同優(yōu)化”專場(chǎng)中，國(guó)網(wǎng)吉林電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心副主任李德鑫作“模化儲(chǔ)能電站在吉林電網(wǎng)應(yīng)用的前景”報(bào)告。

國(guó)網(wǎng)吉林電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心副主任李德鑫

首先非常感謝組委會(huì)給我這個(gè)機(jī)會(huì)，非常榮幸跟大家做一個(gè)交流。今天我?guī)?lái)的題目是規(guī)模化儲(chǔ)能在吉林電網(wǎng)應(yīng)用的前景，介紹分四個(gè)方面。第一是介紹劌目?jī)?chǔ)能應(yīng)用的必要性，第二介紹一下儲(chǔ)能系統(tǒng)目前在吉林省的商業(yè)模式，第三方面介紹一下吉林省儲(chǔ)能的規(guī)劃布局，第四方面介紹一下目前正在開展的兩個(gè)吉林電網(wǎng)儲(chǔ)能電站示范應(yīng)用。

第一部分介紹一下規(guī)模化儲(chǔ)能應(yīng)用的必要性，第一，提高系統(tǒng)調(diào)峰能力，促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我先介紹一下吉林電網(wǎng)的情況，主要是以500千伏和220千伏為主，主要是輸送東北電網(wǎng)的新能源電力。吉林電網(wǎng)它的裝機(jī)總共有2400萬(wàn)，其中火電裝機(jī)占比68%。這里面火電機(jī)組占了90%，而我們風(fēng)電2018年底它的裝機(jī)容量是514萬(wàn)，光伏達(dá)到203萬(wàn)，新能源總的裝機(jī)容量占吉林省的裝機(jī)容量35%。吉林電網(wǎng)新能源占比38%，滲透率是比較高的。

介紹一下吉林省負(fù)荷預(yù)測(cè)，2018年底負(fù)荷657億，增速8%，預(yù)計(jì)2019年將達(dá)到690億，2020年764億，年均增速大概5%的水平。經(jīng)過(guò)多年的努力，吉林電網(wǎng)新能源的棄風(fēng)率從30%逐漸降到了去年的6%，吉林電網(wǎng)面臨新一批新能源的發(fā)展。新能源裝機(jī)增速超過(guò)吉林省負(fù)荷的增速，給新能源的消納帶來(lái)很大的困難。2019年這個(gè)棄電率將達(dá)到8.7%，棄風(fēng)率9.52%。2020年棄電率10.02%， 棄風(fēng)率10.8%，系統(tǒng)調(diào)峰能力占新能源棄電占比89%，提高系統(tǒng)調(diào)峰能力就能直接提升新能源的消納能力。調(diào)峰能力是指低谷時(shí)段向下調(diào)峰能力。吉林省最小負(fù)荷在550萬(wàn)，在低谷的時(shí)候調(diào)峰非常困難，正因?yàn)檫@種困難，導(dǎo)致新能源消納是十分嚴(yán)峻的。

分析一下吉林省的調(diào)峰需求，我們分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)吉林電網(wǎng)在調(diào)峰空間在200萬(wàn)以內(nèi)的概率能達(dá)到87.6%，建設(shè)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)提高系統(tǒng)調(diào)峰能力，促進(jìn)新能源消納這是極為迫切的一個(gè)需求。

第二方面，儲(chǔ)能系統(tǒng)能提高系統(tǒng)調(diào)頻能力，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。新能源裝機(jī)增速提高，大規(guī)模的風(fēng)電和光伏新能源通過(guò)并網(wǎng)變流器與電網(wǎng)連接，由于并網(wǎng)變流器的控制方式使得新能源電源的機(jī)械動(dòng)態(tài)過(guò)程與電網(wǎng)間完全解耦，在一定程度上降低了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，特別是風(fēng)電、光伏高出力模式下，系統(tǒng)慣量將大幅降低。電網(wǎng)中配置一定容量的儲(chǔ)能，可利用其ms級(jí)的響應(yīng)特性，參與電網(wǎng)的一次二次調(diào)頻。

還有就是相關(guān)政策的支持，從國(guó)家能源局及五部委發(fā)布支持儲(chǔ)能發(fā)展的重要文件，我列了19項(xiàng)，其中標(biāo)紅的就是有利于東北地區(qū)發(fā)展儲(chǔ)能的一些政策。大家可以去下載觀看一下，其中一個(gè)是國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于促進(jìn)電網(wǎng)儲(chǔ)能健康有序發(fā)展的指導(dǎo)意見，這是當(dāng)時(shí)電網(wǎng)公司鼓勵(lì)儲(chǔ)能投資建設(shè)。

第四部分是促進(jìn)多站融合落成，有效支撐公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。按照國(guó)家電網(wǎng)有限公司關(guān)于印發(fā)公司2019年重點(diǎn)工作任務(wù)的通知要求，變電站加儲(chǔ)能電站，多站融合是建設(shè)任務(wù)之一。

介紹一下儲(chǔ)能在吉林省的商業(yè)模式，首先是參與電網(wǎng)調(diào)峰，調(diào)頻輔助服務(wù)。2019年6月，國(guó)家能源局東北監(jiān)管局印發(fā)了《東北電力輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則》，鼓勵(lì)電儲(chǔ)能參與東北電網(wǎng)調(diào)峰交易，在火電廠計(jì)量出口內(nèi)建設(shè)的電儲(chǔ)能設(shè)施，與機(jī)組聯(lián)合參與調(diào)峰，按照深度調(diào)峰管理、費(fèi)用計(jì)算和補(bǔ)償。分兩個(gè)檔次，第一個(gè)檔次是當(dāng)調(diào)峰達(dá)到以后，收尾火電機(jī)組進(jìn)行第一批的調(diào)峰輔助服務(wù)。如果處理能夠達(dá)到40%-50%，得到四毛錢的補(bǔ)貼，如果能夠達(dá)到裝機(jī)容量40%以下，獲得一元的補(bǔ)貼。由于儲(chǔ)能投資成本比較高，肯定要輔助火電機(jī)組，盡量考慮火電機(jī)組該到40%以下這個(gè)水平，在投儲(chǔ)能上就能獲得一元的補(bǔ)貼。

由于東北地區(qū)的調(diào)節(jié)需求也進(jìn)一步增加，所以東北電網(wǎng)也已經(jīng)進(jìn)行了幾輪的調(diào)頻幅度的政策研究，預(yù)計(jì)將來(lái)有可能也會(huì)把交易市場(chǎng)打開，將會(huì)給儲(chǔ)能在整個(gè)東北地區(qū)乃至吉林電網(wǎng)的調(diào)頻市場(chǎng)中發(fā)揮重要的作用。

第三方面就是提高風(fēng)電場(chǎng)的友好性，儲(chǔ)能電池能提高風(fēng)電和光伏電站的友好性。

還有就是需求側(cè)峰谷價(jià)差套利，吉林省峰谷差的價(jià)差是0.69245元每千瓦時(shí)，可結(jié)合用戶側(cè)的儲(chǔ)能，參與輔助服務(wù)，屆時(shí)能得到1-2毛錢的補(bǔ)貼，考慮到電池的綜合效率，屆時(shí)峰谷差加上它去參與調(diào)峰輔助復(fù)古，預(yù)計(jì)將會(huì)有7.5毛到八毛錢的套利空間。

第三個(gè)大方面介紹一下吉林省儲(chǔ)能的規(guī)劃布局，首先是儲(chǔ)能消納風(fēng)電效果，預(yù)計(jì)2020年，吉林省的風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到875萬(wàn)，棄風(fēng)率是10.8%，用儲(chǔ)能系統(tǒng)去提高它的消納能力，把它的棄風(fēng)目標(biāo)降到8%和5%，這里頭直接給了結(jié)果。當(dāng)配置七百兆瓦的時(shí)候，棄風(fēng)比例能降到4.63%，配置一千兆瓦的時(shí)候，棄風(fēng)率能降到3.3%，能完成國(guó)網(wǎng)公司以及政府給我們的消納指標(biāo)。如果下一步計(jì)算到2023年的情況，2023年預(yù)計(jì)風(fēng)電將突破一千萬(wàn)，它的棄風(fēng)率達(dá)到12.5%，這個(gè)時(shí)候配置儲(chǔ)能系統(tǒng)得出這樣一個(gè)結(jié)論，配置七百兆瓦四小時(shí)的時(shí)候，我們的棄風(fēng)比例是7.72%，只能完成政府的2%，培養(yǎng)到一千兆瓦，棄風(fēng)比例能降到4.3%。該怎么去布局呢？我們這邊設(shè)置了一個(gè)布局原則，主要集中在松原、白城、四平地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)集中接入的220千伏及以上變電站或風(fēng)電場(chǎng)升壓站的。另一個(gè)原則，在省內(nèi)重要的斷面送、受端的火電火或者220千伏及以上的變電站，利用儲(chǔ)能可以跟火電機(jī)組進(jìn)行輔助調(diào)峰。第三，可以布置在主變重載的變電站內(nèi)。

第四部分介紹一下吉林電網(wǎng)的示范應(yīng)用。第一個(gè)就是剛才建林總提到了，火電+儲(chǔ)能調(diào)峰示范工程，主要源自于國(guó)網(wǎng)的一個(gè)科技項(xiàng)目，我們選擇了國(guó)電投的東南熱點(diǎn)廠作為依據(jù)，優(yōu)先能夠選擇電廠的機(jī)組能自動(dòng)調(diào)峰。我們重點(diǎn)去研究了一下儲(chǔ)能系統(tǒng)接入技術(shù)、調(diào)用技術(shù)還有它的前期商業(yè)模式，我們?cè)趦?chǔ)能示范工程的時(shí)候，容量相對(duì)較小。但是由于大家都知道儲(chǔ)能電站目前全都是模塊化的建設(shè)，雖然這個(gè)容量較小，但是再擴(kuò)大十倍二十倍，依然還是這套模式。選擇一兆瓦半小時(shí)的鋰電池，整個(gè)接入技術(shù)如圖所示，通過(guò)升到六千，接入到我們機(jī)組2號(hào)線路上，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)并網(wǎng)。在這里頭說(shuō)一下調(diào)度方案，火電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)由省調(diào)分別獨(dú)立調(diào)度，在調(diào)度層面實(shí)現(xiàn)調(diào)峰的時(shí)候，都是基于AGC系統(tǒng)。調(diào)峰窗口打開以后，AGC通過(guò)下發(fā)指令，去實(shí)時(shí)調(diào)度到儲(chǔ)能系統(tǒng)。。

下面介紹第二個(gè)示范工程，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站，這個(gè)我們正在進(jìn)行可研階段的研究。我們選擇的儲(chǔ)能電站規(guī)模是40兆瓦、80兆瓦時(shí)，占地四千到五千平米。強(qiáng)調(diào)一下功率和容量，現(xiàn)在普通的建設(shè)規(guī)模是十兆瓦四小時(shí)，選擇高功率的PCS，主要就是調(diào)峰的時(shí)候，真正決定儲(chǔ)能電池的有效次數(shù)是放電的時(shí)間。為了能夠?qū)㈦娍焖俚姆懦鰜?lái)，采用了高比例的PCS。這是整個(gè)接入技術(shù)方案，初步打算選擇在一個(gè)二百千伏變電站。在這里頭每個(gè)一兆瓦四小時(shí)作為一個(gè)單元，一共二十個(gè)單元。

它的運(yùn)營(yíng)模式，投資模式以采用社會(huì)子賓投資模式，本項(xiàng)目動(dòng)態(tài)總投資為19642萬(wàn)元，總投資估算建筑工程費(fèi)689萬(wàn)。參與電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)，雖然建在電網(wǎng)側(cè)，但是吉林省目前調(diào)峰可用的工具就是火電廠加起來(lái)，也就是70萬(wàn)到80萬(wàn)的水平。剛才分析了吉林電網(wǎng)的需求達(dá)到200萬(wàn)，現(xiàn)有的調(diào)峰資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，所以我們?cè)谶@里要提出一種新型的市場(chǎng)模式。希望在優(yōu)先調(diào)動(dòng)所有的資源之后，仍然不夠，我們調(diào)控資源，按照一元的補(bǔ)貼去采購(gòu)。這是連續(xù)四年儲(chǔ)能運(yùn)行曲線，經(jīng)過(guò)初步測(cè)算，初步選的是鋰電池，鋰電池儲(chǔ)能電站年循環(huán)次數(shù)約為450次每年，全部參加深度調(diào)峰。它的收益主要分為調(diào)峰補(bǔ)償收益加上放電收益還有減去充電的成本，充電電價(jià)按照風(fēng)電跨區(qū)外送電價(jià)，每度電2.8毛，電電價(jià)是0.3731元，深度調(diào)峰的輔助服務(wù)費(fèi)用按照一元每度電來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

這是經(jīng)濟(jì)測(cè)算邊界條件，經(jīng)營(yíng)期是十年，還貸年限是五年。儲(chǔ)能電站的全資金內(nèi)部收益率為7.12%，大于標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部的收益率6.3%，靜態(tài)回收期為7.71年，在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)投資可回收，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。有兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)存在，第一個(gè)就是整個(gè)東北電網(wǎng)調(diào)峰的市場(chǎng)目前也是調(diào)峰越來(lái)越大，政策是一種風(fēng)險(xiǎn)。第二個(gè)就是我們現(xiàn)在的市場(chǎng)交易，目前在積極的推動(dòng)市場(chǎng)能夠參與儲(chǔ)能調(diào)峰，歡迎各儲(chǔ)能的制造商和生產(chǎn)商能夠積極參與到吉林電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)中。我今天的匯報(bào)就到這里，謝謝大家。