电网侧大容量储能电站的应用与节能分析

王 坤 李国豪 甘智勇 张 利

（国网天津市电力公司电力科学研究院 天津 300384）

引言

储能技术的研究和发展一直以来备受各国重视，储能技术应用的程度决定着新能源的发展水平，储能产业重要性可见一斑。随着光伏FIT下降、户用光储补贴、税收投资抵免、能源智能网络化管控等因素驱动，全球主要储能市场蓬勃发展，发展前景广阔[1]。储能作为新兴产业，2007年之后一直保持较快增长。储能技术呈现为抽水蓄能为主，电化学储能增长迅猛，各类储能技术同步发展；电网侧、发电侧储能独占鳌头，用户侧与分布式储能快速增长。中国储能（除抽水蓄能外）产业尚处于发展的初期阶段，压缩空气、飞轮储能、蓄热储能市场容量很小，且进展缓慢；化学储能增速加快，主要以锂离子电池为主。随着电力市场化改革的推进，我国电力辅助服务市场建设正在提速。但是，储能电站独立参与调频、调峰的项目国内还比较少见，且仍处于试点摸索阶段[2]。

1 电网侧储能系统结构

建设电网侧集中式储能电站，通过专线接入变电站，系统由储能电池箱、中压箱、环网箱、集控箱构成。一次系统图如图1所示。目前，储能电站系统一般采用集装箱型式，电池模组和电池架均按照标准模块化设计，易于安装、运输、维护和进行系统扩容。

图1 储能系统一次拓扑图

2 电网侧储能电站应用场景

电网侧大容量储能电站的应用可有效提高可再生能源利用比例，实现了资源的合理分配和新能源高效利用，减少了传统化石能源的消耗，有助于优化我国能源结构，并且减少污染物排放达到节能减排的目的。其具体的应用场景如下：（1）提高可再生能源利用比例。储能电站的快速响应灵活性能够弥补风电的随机性和间歇性，可以大幅提升电网对可再生能源的接纳能力，减少低谷弃风等现象的出现，有效提高可再生能源利用比例。（2）储能电站独立调峰、调频。实现独立调峰，可在用电低谷阶段吸收新能源弃发电量，在用电高峰阶段放出，有效促进新能源消纳；实现独立调频，使调频跟踪曲线快速响应指令曲线，有效避免调节反向、偏差和延迟等现象。（3）平衡优化售电容量偏差。储能电站可以为配售电公司提供日内交易优化服务，降低用电偏差，进而降低配售电公司购电成本，储能电站运营商和配售电公司分享这部分收益。（4）应急保障。当电网供电不足或其他特殊情况时，储能系统还可以作为备用电源以供使用，减少因突然断电带来的经济损失，提高用电质量。（5）需求响应。储能装置可提供对外接口平台，上传系统的运行状态与相关必要数据，利用储能的充、电特性以及功率的快速、精确响应特性，参与需求侧响应，为提高电能运行管理水平和增强应急响应能力建立技术支撑。

3 电网侧储能电站运营模式

目前，电网侧储能电站具备多场景运营盈利模式，包括：（1）峰谷套利模式，储能电站通过在电价谷期充电，电价峰期放电，又或是消纳可再生能源的弃发电量，在电价峰期卖出，获取电价差收益；（2）平衡优化售电容量偏差，降低售配电公司购电成本来获取收益；（3）储能电站建成后，可向电网提供可再生能源消纳、调峰、调频、紧急备用、电力需求响应等辅助服务获取收益。

结语

针对国内外电网侧储能的发展现状，总结了大容量储能电站在电网侧的应用场景，包括提高可再生能用利用比例、储能电站独立调峰、调频、平衡优化售电容量偏差、应急保障和需求响应等。并通过峰谷套利、平衡优化售电容量偏差、向电网提供可再生能源消纳、调峰、调频、紧急备用、电力需求响应等辅助服务获取收益，提升储能电站的利用率与经济性，实现电网侧大型储能电站的可持续运营。电网侧大规模储能的应用实现了资源的合理分配和新能源高效利用，有助于减少传统化石能源的使用，达到节约能源和保护环境的目的。