近年來，隨著更大規(guī)模新能源的建設，資源富集區(qū)與資源消耗區(qū)的遠距離分離矛盾越加凸顯，大規(guī)模消納一直是個焦點，如何在保證電網(wǎng)安全的基礎上更好地消納新能源，除了加強電網(wǎng)建設，儲能建設之外，源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補技術成為行業(yè)關注的焦點。
2021年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局正式發(fā)布《關于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見》，明確提出了“多能互補實施路徑”“推進源網(wǎng)荷儲一體化，提升保障能力和利用效率”“推進多能互補，提升可再生能源消納水平”的指導思想，指明了“源網(wǎng)荷儲一體化”和“多能互補”發(fā)展對于促進我國能源轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟社會發(fā)展的重要意義。
在以風光電為主的新能源項目高速發(fā)展的趨勢下，為保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行，保障大規(guī)模新能源可以順利、充分消納，“源網(wǎng)荷儲一體化”模式應運而生。
源網(wǎng)荷儲一體化
電力系統(tǒng)是一個需要接近于實時維持在供需平衡狀態(tài)的能量系統(tǒng)，在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，通過按照需求側(cè)負荷的變化進行各上網(wǎng)發(fā)電機組的有功和無功調(diào)整，從而保持整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，該類型的電力平衡調(diào)節(jié)方式通常稱為“源隨荷動”。
“源網(wǎng)荷儲一體化”其本質(zhì)為構建一個新型的電力系統(tǒng)，將一張大電網(wǎng)分解成多個層級，形成以大電網(wǎng)為主導，區(qū)域(省)級、市(縣)級、園區(qū)(居民區(qū))級等多層級電網(wǎng)并存的格局。側(cè)重于以負荷需求為中心，通過對電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負荷側(cè)、儲能側(cè)的各項電能資源要素就地、就近、靈活調(diào)節(jié)，實現(xiàn)源源互補、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動、網(wǎng)儲聯(lián)同、源荷匹配的電量交互形式，充分發(fā)揮負荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力。
源網(wǎng)荷儲的基本工作機理有以下三方面內(nèi)涵：首先，對源、網(wǎng)、荷、儲的特性進行分析，摸清源網(wǎng)荷儲各個環(huán)節(jié)的當前狀態(tài)和具備的能力。其次，對發(fā)電功率、負荷功率等進行預測。第三，制定源網(wǎng)荷儲的協(xié)調(diào)優(yōu)化策略，充分發(fā)揮儲能“查漏補缺、削峰填谷”作用。
面臨的問題
“源網(wǎng)荷儲一體化”是建立新型電力系統(tǒng)的要求，這一模式將各類能源，尤其新增的諸多新能源從“單干”走向“抱團”，建立起牢固可靠的保障電力供需平衡的系統(tǒng)性機制。但在現(xiàn)階段，在發(fā)展源網(wǎng)荷儲，尤其是大基地式源網(wǎng)荷儲一體化方面，還存一系列問題。
項目建設成本較高
現(xiàn)階段，大基地式源網(wǎng)荷儲一體化項目儲能主要以源端配置10~20%裝機比例、時長一般不少于1小時的電化學儲能設備為主，壓縮空氣、飛輪儲能、高溫熔鹽蓄熱等大多新型儲能技術仍處于示范應用或推廣階段。在今年磷酸鐵鋰電池價格上漲的背景下，儲能系統(tǒng)電力市場價格機制尚未形成，前期投資評價過程中儲能系統(tǒng)商業(yè)模式仍不明確，全生命周期收益率很難測算。
尤其是以新能源配套儲能為主的“源網(wǎng)荷儲一體化”項目，還面臨光伏組件成本上漲的投資壓力。以風光電項目配置10%比例、1小時的電化學儲能為例，按1.8元/Wh的儲能系統(tǒng)造價計算，將導致風光電項目單位投資直接增加近5%。且從目前來看，除了有棄風棄光地區(qū)、以儲能比例作為新能源指標競配的地區(qū)以外，電化學儲能設備的投入并不能給項目帶來直接收益。
市場價格機制尚未形成
目前實施的示范項目均以小型的園區(qū)(居民區(qū))級為主，如何打通四個環(huán)節(jié)橫向壁壘、如何均勻分配收益仍需探索，我國公平公正有效的價格定價和結(jié)算機制仍在持續(xù)推進建設過程中。
一是在造價明顯高于其他電源的情況下，“同網(wǎng)同價”的輸配電價對于就近消納、輸配電距離較短的大基地式源網(wǎng)荷儲一體化項目尚不公平，從輸配電價格方面就影響了其經(jīng)濟性。
二是在儲能方面，除負荷側(cè)儲能利用峰谷電價差套利以及抽水蓄能收益外，電網(wǎng)側(cè)儲能、電源側(cè)儲能及負荷側(cè)輔助調(diào)頻等服務尚無有效的定價方式及商業(yè)模式，參與電網(wǎng)需求響應的結(jié)算機制仍未統(tǒng)一建立。
三是因參與電網(wǎng)需求響應的“虛擬電廠”沒有明確的地理邊界和電網(wǎng)分界點，在缺乏針對“虛擬電廠”的市場機制的情況下，通過需求側(cè)管理的“虛擬電廠”推進荷側(cè)互動調(diào)節(jié)的難度較大。
傳統(tǒng)能源深受影響
風光電的出力存在一定的季節(jié)性和波動性，與終端負荷特性匹配度不高，新能源占比快速提高，給電網(wǎng)電量平衡調(diào)度能力帶來新的挑戰(zhàn)，必須要依靠其他常規(guī)電源來調(diào)節(jié)。而因煤炭、天然氣等價格高企，煤電、氣電企業(yè)原本就已經(jīng)虧損，還再要給新能源讓路，反應較為強烈。
電網(wǎng)對源網(wǎng)荷儲的態(tài)度還不夠積極
“源網(wǎng)荷儲”中的關鍵環(huán)節(jié)“網(wǎng)”仍牢牢掌握在電網(wǎng)企業(yè)手中，當前多地電網(wǎng)企業(yè)對于其他投資方統(tǒng)一開發(fā)“源網(wǎng)荷儲”持謹慎態(tài)度，尤其增量配網(wǎng)業(yè)務市場還沒有充分放開。
相關技術細則以及標準仍有不健全
大基地式源網(wǎng)荷儲一體化項目的“抱團”模式，對能源細分行業(yè)的整合度要求進一步提升，對項目的規(guī)劃、審批、開發(fā)、建設、運營都提出了更高要求。面對大基地式源網(wǎng)荷儲一體化項目巨大的發(fā)展空間，國內(nèi)外在綜合能源系統(tǒng)、多能互補、火電機組靈活性改造等方面開展了大量研究和實踐，形成了一系列研究成果和實踐經(jīng)驗，但在系統(tǒng)性的規(guī)劃設計和調(diào)度機制上沒有相應的實施細則。
另外，大基地式源網(wǎng)荷儲一體化項目的相關實施技術標準仍有匱乏，亟需建立健全規(guī)劃建設、調(diào)度運行機制去實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲一體化”的可靠運行，然后逐步推廣應用。
發(fā)展建議
大基地式新能源項目裝機容量較大，現(xiàn)有的項目一般都以源網(wǎng)荷儲一體化、多能互補項目等模式進行開發(fā)建設，有的還結(jié)合新能源制氫、新能源供熱等。為了能更加順利開展大基地式源網(wǎng)荷儲一體化項目的開發(fā)和運營，我們認為應在以下幾方面加強力度以促進項目實施：
規(guī)劃引領、加強協(xié)調(diào)，完善體制機制建設
建議國家有關部門一要盡快組織開展規(guī)劃建設新型能源體系工作，提出指導方針和實施意見，制訂完善相應的國家和地方能源發(fā)展計劃，從全局考慮出發(fā)，優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)布局，加強資源區(qū)與受電端的電力輸送規(guī)劃和建設，優(yōu)化區(qū)域內(nèi)各項目間的規(guī)劃整合。
二要因地制宜，綜合考慮“源網(wǎng)荷儲一體化”多場景和典型化配置方式和運行方式，努力在各項目源端實現(xiàn)風光互補，根據(jù)負荷側(cè)變化趨勢，更加合理地規(guī)劃設計電網(wǎng)側(cè)輸送容量，更加合理地規(guī)劃設計電源及儲能的裝機配比規(guī)定，在儲能方面適宜發(fā)展“啞鈴式”模式，即在源端建設一部分，以調(diào)節(jié)發(fā)電出力，在荷端也要建設相應配套的儲能，更好地適應需求側(cè)負荷變化，進一步增加供電可靠性。
三要進一步完善儲能調(diào)度機制，完善儲能參與并網(wǎng)運行、輔助服務的相關規(guī)則，最大程度發(fā)揮儲能系統(tǒng)作用。
四要建立強有力的上下協(xié)調(diào)機制，明確各有關部門、各級的協(xié)調(diào)責任制，要實事求是規(guī)范地方政府在出讓資源時動輒要求數(shù)億級的產(chǎn)業(yè)配套等不合理訴求，并加強對電力源網(wǎng)荷儲一體化項目建設過程的監(jiān)督和協(xié)調(diào)，對于發(fā)現(xiàn)的問題要及時督促有關部門解決。
先行先試、分層實施，保障示范項目成效
抓住開頭幾年的發(fā)展機遇期，加大示范項目開發(fā)建設力度，最好遵照“從小到大”分層實施，園區(qū)(居民區(qū))級源網(wǎng)荷儲一體化項目以分布式電源開發(fā)建設和就近接入消納為切入點，是最容易實施的一類項目，是整個“源網(wǎng)荷儲”體系綜合優(yōu)化的試驗田。
可以針對園區(qū)(居民區(qū))級源網(wǎng)荷儲一體化項目在規(guī)劃、審批、設計、建設、管理、運維、結(jié)算等全方面暴露的問題開展研究，并據(jù)此建立規(guī)范、標準、方案等，從而為后續(xù)上層的市(縣)級、區(qū)域(省)級大基地式源網(wǎng)荷儲一體化項目規(guī)劃、構建和實施積累經(jīng)驗。
加大力度、重點攻關，解決系統(tǒng)技術困境
《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》和《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》中將“電力系統(tǒng)仿真分析及安全高效運行技術”“交直流混合配電網(wǎng)靈活規(guī)劃運行技術”“規(guī)模化儲能系統(tǒng)集成及優(yōu)化運行技術”、“源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補集成設計及運行技術”“電網(wǎng)智能調(diào)度運行控制與智能運維技術”“多元用戶友好智能供需互動技術”“智慧系統(tǒng)集成與綜合能源服務技術”等作為當前需要攻關解決的重點技術任務，科工企業(yè)也要抓住這一時機，主動開展相關研究，爭取“網(wǎng)”端技術和協(xié)調(diào)控制技術領域的突破，積極參與有關技術標準制定，在源網(wǎng)荷儲一體化的技術層面也能夠占得先機、獲得主動。
鼓勵創(chuàng)新、百花齊放，促進設備技術創(chuàng)新
堅持科技是第一生產(chǎn)力、創(chuàng)新是第一動力，深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。除了系統(tǒng)性技術突破以外，先進的設備性技術突破也是促進大基地式源網(wǎng)荷儲一體化快速發(fā)展的必備條件之一，尤其是新型儲能技術的發(fā)展。
當前風光儲項目大多都采用磷酸鐵鋰電池儲能，但其安全性仍是技術的突破重點;液流電池也取得突破性發(fā)展，其安全性較好，但能量密度和成本方面還需要提升;百兆級壓縮空氣儲能系統(tǒng)已開始示范應用，系統(tǒng)效率將從70%進一步提升;制氫儲氫也正取得積極進展。
同時還可加強終端能效提升、能源綜合利用等技術裝備研制，推進科技示范工程建設，全面提升國產(chǎn)電工電氣裝備技術水平，通過智能調(diào)控，達到能源多樣化、電網(wǎng)智能化、負荷平均化、儲能安全化的目的。
本文首發(fā)于《能源》雜志2022年第12期能源產(chǎn)業(yè)欄目 作者：申曉剛、陳紅官、姜國濤、李建、楊秀方、王海軍、武曰杰)
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