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化學(xué)儲能短期難擔(dān)“容量”重任

中國能源報發(fā)布時間:2021-01-15 08:32:23

煤電、水電機(jī)組能在寬時間尺度里提供有效容量,而電化學(xué)儲能更多發(fā)揮的是平抑系統(tǒng)短時波動的作用,很難在高比例新能源發(fā)電的系統(tǒng)中完美切換充、放電狀態(tài)。

數(shù)九寒天,全國多地受寒潮侵襲,北方地區(qū)更是創(chuàng)下低溫紀(jì)錄。1月6日,華北電網(wǎng)負(fù)荷一度達(dá)到27355萬千瓦,刷新最高負(fù)荷紀(jì)錄,最高負(fù)荷較去年同期增長17.4%。持續(xù)強(qiáng)降溫天氣拉高了全社會用熱、用電需求,也給電力系統(tǒng)尤其是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來考驗。

近年來,電力系統(tǒng)綠色轉(zhuǎn)型步伐加快,“風(fēng)光”裝機(jī)均已達(dá)到2.3億千瓦。然而,“綠”電裝機(jī)占比持續(xù)攀升,將使電力系統(tǒng)波動性、不穩(wěn)定等問題更加凸顯。業(yè)內(nèi)專家指出,隨著“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)提出,煤電進(jìn)入控量增效階段,新能源勢必得到迅猛發(fā)展,高比例新能源電力系統(tǒng)更加離不開調(diào)節(jié)、備用性電源的支撐。在此背景下,儲能可否為電力系統(tǒng)提供可靠的容量支撐?

無法完全替代煤電

發(fā)電設(shè)備可以通過發(fā)電量體現(xiàn)其電量價值,而不發(fā)電時為系統(tǒng)提供備用的發(fā)電能力,便是發(fā)電設(shè)備的容量價值。在我國,抽水蓄能電站、燃?xì)怆娬镜摹皟刹恐啤鄙暇W(wǎng)電價中,就包括了這些機(jī)組在電力、電量調(diào)節(jié)之外的容量價值。而隨著近年來煤電逐漸從電量供應(yīng)轉(zhuǎn)向電力支撐,為煤電建立容量電價機(jī)制的呼聲愈發(fā)強(qiáng)烈。

那么,與可再生能源發(fā)電搭配的儲能,能否發(fā)揮與傳統(tǒng)電源相似的作用?

對此,清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)智庫中心主任夏清表示:“目前電力系統(tǒng)對容量的需求主要還是體現(xiàn)為對煤電、水電等機(jī)組的需求,這些機(jī)組能夠在寬時間尺度里提供有效容量。電化學(xué)儲能無法代替這部分功能,其更多發(fā)揮的是平抑系統(tǒng)短時波動的作用?!?/p>

國家發(fā)改委一位研究人員也指出,儲能與傳統(tǒng)意義上用作備用容量的煤電機(jī)組的保障、調(diào)節(jié)場景并不相同,難以進(jìn)行代替?!颁囯姵貎δ芡顿Y成本高,需要高頻率的充、放電才能較好回收成本,更適合2小時、4小時這種級別的短周期響應(yīng)與調(diào)節(jié)。如果一個系統(tǒng)需要10小時以上甚至季節(jié)性的容量資源,即便有相應(yīng)的價格補(bǔ)償機(jī)制,儲能作為容量資源的競爭力也弱于傳統(tǒng)電源?!?/p>

一位電網(wǎng)企業(yè)人士則認(rèn)為,新能源發(fā)電在系統(tǒng)中占比的大幅提升將使其波動性產(chǎn)生“質(zhì)變”?!皟δ芎茈y在高比例新能源發(fā)電的系統(tǒng)中完美切換充、放電狀態(tài),從保障安全運(yùn)行的角度,電力系統(tǒng)很難不靠煤電等基礎(chǔ)性電源兜底?!?/p>

商業(yè)模式難落地

電化學(xué)儲能并非儲能技術(shù)的唯一路徑?!拔磥砜山柚绕诘?#39;綠電'制氫,以氫為介質(zhì)滿足電能在較長周期內(nèi)的充、放,儲能也有能力發(fā)揮容量備用的作用?!毕那逯赋?,制約儲能發(fā)展的瓶頸并非技術(shù),主要在于仍沒有可實現(xiàn)盈利的商業(yè)模式。

“目前峰谷電價差還不夠大,沒有反映出每度電在不同時段的真實價值和稀缺性?!毕那逭f,“需要讓電價能夠反映出真實的電力供需關(guān)系,反映出發(fā)電資產(chǎn)的利用率,同時能夠讓用戶根據(jù)價格信號來主動調(diào)整用電行為,這既是各市場主體實現(xiàn)共贏的條件,也是儲能健康發(fā)展的關(guān)鍵。”

對此,上述國家發(fā)改委研究人員認(rèn)為,價格機(jī)制和技術(shù)路線是兩個層面的問題,在價格機(jī)制捋順之后,究竟采用何種技術(shù)路徑,仍需取決于各電力系統(tǒng)的實際需求?!皢尉蛢δ芏?,電化學(xué)儲能、氫儲能、需求側(cè)資源、V2G等不同技術(shù)路線的運(yùn)行和調(diào)度方式差異巨大,還是要根據(jù)不同地區(qū)的實際情況具體分析。究竟傳統(tǒng)容量電源、各項儲能路線如何配比最優(yōu),也需要由各地根據(jù)需求來設(shè)計,通過市場來檢驗。”

電網(wǎng)調(diào)度潛力待深挖

事實上,目前無論是儲能商業(yè)模式,還是傳統(tǒng)煤電渴望的容量補(bǔ)償機(jī)制,都處于探索階段?!叭粢ㄈ萘渴袌觯罱K容量電源的成本需由電力用戶買單。但目前的經(jīng)濟(jì)形勢和政策環(huán)境下,這種成本傳導(dǎo)很難實現(xiàn)?!蹦嘲l(fā)電央企負(fù)責(zé)人直言,“現(xiàn)在煤電企業(yè)呈現(xiàn)電價降、電量減的趨勢,希望享受容量補(bǔ)償機(jī)制,但由此帶來的成本增加目前能否承受?”

在探索儲能、傳統(tǒng)電源技術(shù)路線與容量機(jī)制的同時,是否還可采取其他成本壓力較小的手段,保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行?

夏清表示,未來隨著新能源裝機(jī)占比提升,新能源發(fā)電隨機(jī)性、波動性以及“東邊日出西邊雨”等問題帶來的影響將愈發(fā)突出,造成的區(qū)域間不平衡將會加劇,電網(wǎng)公司需要擔(dān)負(fù)起更多責(zé)任?!?#39;能源互聯(lián)網(wǎng)'的表現(xiàn)形式之一,就是聚集新能源發(fā)電,并通過合理調(diào)配實現(xiàn)不同地區(qū)、不同時段的互補(bǔ),這在電力系統(tǒng)下一階段發(fā)展中十分重要?!?/p>

上述電網(wǎng)企業(yè)人士對此表示贊同:“各省級電網(wǎng)通過互濟(jì)保障運(yùn)行、提高效率,我國的體制優(yōu)勢一定程度上也保障了這種互濟(jì)的糾錯能力。以此來提升電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的潛力還很大,例如跨區(qū)大通道的利用率有待進(jìn)一步提升?!?/p>


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