儲(chǔ)能常見運(yùn)用場(chǎng)景及收益模式淺析

　　我們以為，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，其場(chǎng)景的運(yùn)用及價(jià)值的挖掘應(yīng)當(dāng)分為三個(gè)層次，第一層次為單一收益模式，是指僅考慮現(xiàn)有機(jī)制體制帶來(lái)的投資收益，不考慮機(jī)制體制不涵蓋的其它間接收益，該方法簡(jiǎn)單，但與儲(chǔ)能實(shí)際價(jià)值偏差較大，例如分時(shí)電價(jià)管理的場(chǎng)景模式，電廠調(diào)頻等;第二層次為系統(tǒng)價(jià)值模式，是指考慮儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)內(nèi)的所有收益，考慮儲(chǔ)能的系統(tǒng)價(jià)值，但不考慮儲(chǔ)能的社會(huì)效益，如減排、提高基礎(chǔ)設(shè)施利用率等，該方法更能反映儲(chǔ)能的實(shí)際價(jià)值，例如儲(chǔ)能的需求側(cè)響應(yīng)等;第三層次為綜合效益模式，是指以區(qū)域能源系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過(guò)比較該系統(tǒng)中有無(wú)儲(chǔ)能兩種情況下的生產(chǎn)運(yùn)行成本以及社會(huì)效益的不同來(lái)計(jì)算儲(chǔ)能的收益，該方法能夠更全面體現(xiàn)儲(chǔ)能的實(shí)際價(jià)值，是儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性研究的必然趨勢(shì)，目前尚無(wú)對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能綜合效益模式的經(jīng)濟(jì)收益模型，這個(gè)層次的發(fā)展將與社會(huì)綜合能源利用結(jié)合起來(lái)，例如未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng)模式下的交通、電力與燃?xì)饩W(wǎng)的互聯(lián)模式，碳交易模式等。

　　一、傳統(tǒng)發(fā)電領(lǐng)域

　?。ㄒ唬┹o助動(dòng)態(tài)運(yùn)行

　　動(dòng)態(tài)運(yùn)行是指為了保證負(fù)荷和發(fā)電之間實(shí)時(shí)保持平衡，需要火電機(jī)組的輸出根據(jù)調(diào)度的要求進(jìn)行調(diào)整，而不是恒定地工作在額定輸出狀態(tài)。具體包括啟動(dòng)、爬坡、非滿發(fā)狀態(tài)和關(guān)停4種運(yùn)行狀態(tài)。輔助動(dòng)態(tài)運(yùn)行的應(yīng)用是指儲(chǔ)能裝置和火電機(jī)組共同按照調(diào)度的要求調(diào)整輸出的大小，盡可能地減小火電機(jī)組輸出的波動(dòng)范圍，盡可能地讓火電機(jī)組工作在接近經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)下，一般來(lái)說(shuō)，火電機(jī)組都設(shè)計(jì)成滿發(fā)時(shí)為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組的熱效率最高。

　　由于儲(chǔ)能技術(shù)具備快速響應(yīng)速度，通過(guò)應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行輔助動(dòng)態(tài)運(yùn)行可以提高火電機(jī)組的效率，減少碳排放。動(dòng)態(tài)運(yùn)行會(huì)使機(jī)組部分組件產(chǎn)生蠕變，造成這些設(shè)備受損，提高了發(fā)生故障的可能，即降低了機(jī)組的可靠性。同時(shí)，增加了更換設(shè)備的可能和檢修的費(fèi)用，最終降低了整個(gè)機(jī)組的使用壽命。儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用可以避免動(dòng)態(tài)運(yùn)行對(duì)機(jī)組壽命的損害，減少設(shè)備維護(hù)和更換設(shè)備的費(fèi)用，進(jìn)而延緩或減少發(fā)電側(cè)對(duì)新建發(fā)電機(jī)組的需求。

　　二、可再生能源領(lǐng)域

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　　在負(fù)荷低或限電時(shí)，間歇性可再生能源給儲(chǔ)能裝置充電;在負(fù)荷高或不限電時(shí)，儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)充電。這一應(yīng)用使得儲(chǔ)能和可再生能源作為一個(gè)完整系統(tǒng)時(shí)，其輸出是可調(diào)、可調(diào)度的，減少電力系統(tǒng)備用機(jī)組容量，使間歇性、可再生能源變得電網(wǎng)友好、可調(diào)度。

　　（二）跟蹤計(jì)劃出力

　　近年來(lái)，大規(guī)模的風(fēng)電并入電網(wǎng)運(yùn)行，由于風(fēng)電的出力情況具有隨機(jī)性、波動(dòng)性的特點(diǎn)，使得電網(wǎng)的功率平衡受到影響，因此需要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，以保證電網(wǎng)的功率平衡和運(yùn)行安全。

　　三、輔助服務(wù)領(lǐng)域

　?。ㄒ唬┱{(diào)頻

　　電力系統(tǒng)頻率是電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。實(shí)際運(yùn)行中，頻率并不能時(shí)刻保持在基準(zhǔn)頻率狀態(tài)，當(dāng)電力系統(tǒng)中原動(dòng)機(jī)的功率和負(fù)荷功率發(fā)生變化時(shí)，必然會(huì)引起電力系統(tǒng)頻率的變化。頻率的偏差不利于用電和發(fā)電設(shè)備的安全、高效運(yùn)行，在有的情況下，甚至?xí)p害設(shè)備，因此，在系統(tǒng)頻率偏差超出允許范圍后（我國(guó)的偏差范圍為0.2Hz），必須進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。

　?。ǘ┱{(diào)峰

　　電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，用電負(fù)荷有高峰低谷之分，需要配備一定的發(fā)電機(jī)組在需要高峰負(fù)荷時(shí)發(fā)電，滿足電力需求，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中電力生產(chǎn)和電力消費(fèi)間的平衡。由于各國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式不盡相同，對(duì)于電力輔助服務(wù)的分類也各有區(qū)別，目前在美國(guó)等國(guó)外輔助服務(wù)市場(chǎng)中，并沒(méi)有包含調(diào)峰輔助服務(wù)，在中國(guó)的輔助服務(wù)市場(chǎng)中，調(diào)峰輔助服務(wù)分為基本調(diào)峰和有償調(diào)峰。

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　　備用容量指的是電力系統(tǒng)除滿足預(yù)計(jì)負(fù)荷需求外，在發(fā)生事故時(shí)，為保障電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而預(yù)留的有功功率儲(chǔ)備。備用容量可以隨時(shí)被調(diào)用，并且輸出負(fù)荷可調(diào)。通常來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)中的備用容量應(yīng)該等于系統(tǒng)正常電力供應(yīng)容量的15%——20%，但最小值應(yīng)該等于系統(tǒng)中單機(jī)裝機(jī)最大的機(jī)組容量。

　　四、分布式能源與微網(wǎng)領(lǐng)域

　?。ㄒ唬┓謺r(shí)電價(jià)管理

　　目前電網(wǎng)公司基于零售電價(jià)均采用分時(shí)電價(jià)。用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際情況安排用電計(jì)劃，將電價(jià)較高時(shí)段的電力需求轉(zhuǎn)移到電價(jià)較低的時(shí)段實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到降低總體電價(jià)水平的目的，即為分時(shí)電價(jià)管理。分時(shí)電價(jià)管理與移峰很相似，但分時(shí)電價(jià)管理是基于分時(shí)電價(jià)體系來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)施了分時(shí)電價(jià)的電力市場(chǎng)中，儲(chǔ)能是理想的幫助電力用戶實(shí)現(xiàn)分時(shí)電價(jià)管理的手段。在電價(jià)較低時(shí)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，在高電價(jià)時(shí)放電，不僅可以通過(guò)低存高放來(lái)降低整體用電成本，而且還不用改變用戶的用電習(xí)慣，即使是在電價(jià)最高時(shí)還可以按自己的需求使用電能。分時(shí)電價(jià)管理的收益主要通過(guò)電價(jià)差和用電計(jì)劃的調(diào)整而獲得。

　?。ǘ┤萘抠M(fèi)用管理

　　在電力市場(chǎng)中，存在著兩種形式的電價(jià)，一種是電量電價(jià)，另一種是容量電價(jià)。其中，電量電價(jià)指的是按照實(shí)際發(fā)生的交易電量計(jì)費(fèi)的電價(jià)。容量電價(jià)與電量電價(jià)不同，它主要取決于用戶用電功率的最高值，與在該功率下使用的時(shí)間長(zhǎng)短以及用戶用電總量都無(wú)關(guān)。采用儲(chǔ)能技術(shù)可以補(bǔ)充用戶最峰時(shí)段用電的容量，從而減少向電力公司繳納容量電費(fèi)。

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　　儲(chǔ)能用于提高微網(wǎng)供電可靠性，是指發(fā)生停電故障時(shí)，儲(chǔ)能能夠?qū)?chǔ)備的能量供應(yīng)給終端用戶，避免了故障修復(fù)過(guò)程中的電能中斷，以保證供電可靠性。可靠性的經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)算一般來(lái)說(shuō)會(huì)很困難。一方面，提高可靠性對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益跟停電損失有關(guān)，而在某次停電事件中不同的負(fù)荷所受影響是不同的;另一方面，有些重要負(fù)荷涉及到公共安全、災(zāi)后救援以及戰(zhàn)時(shí)的一些特殊情況，這樣的情況下提供電力供應(yīng)保證服務(wù)的價(jià)值是非常難量化的。因此，該部分收益主要取決于電力服務(wù)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)的價(jià)值，另外停電損失的賠償也是該部分收益的一部分。

　　（四）提高電能質(zhì)量

　　儲(chǔ)能技術(shù)用于提高電能質(zhì)量，是指在負(fù)荷端的儲(chǔ)能能夠在短期故障的情況下保持電能質(zhì)量，減少電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)、功率因數(shù)、諧波以及秒級(jí)到分鐘級(jí)的負(fù)荷擾動(dòng)等對(duì)電能質(zhì)量的影響。與提高供電可靠性類似，通過(guò)儲(chǔ)能提高電能質(zhì)量獲得收益，主要跟發(fā)生電能質(zhì)量不合格事件的次數(shù)及低質(zhì)量的電力服務(wù)給用戶造成的損失程度有關(guān)，同時(shí)配備的儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量等指標(biāo)也能影響該部分的收益。

　　通過(guò)分析儲(chǔ)能在能源系統(tǒng)中的主要作用和收益模式，建立了儲(chǔ)能的收益模型。在傳統(tǒng)發(fā)電領(lǐng)域，儲(chǔ)能主要起到輔助動(dòng)態(tài)運(yùn)行、取代或延緩新建機(jī)組的作用;在可再生能源領(lǐng)域，儲(chǔ)能主要起到削峰填谷和跟蹤計(jì)劃出力的作用;在輔助服務(wù)領(lǐng)域，儲(chǔ)能主要起到調(diào)頻、調(diào)峰和備用容量的作用;在分布式能源與微網(wǎng)領(lǐng)域，儲(chǔ)能主要起到分時(shí)電價(jià)管理、容量費(fèi)用管理和提高供電可靠性的作用。