谈储能在新能源与电网协调发展中的重要作用

2020-03-01李俊正

经济师 2020年1期

●李俊正

储能技术可以说是我国新能源产业革命的核心，有着巨大的发展潜力。由于储能技术的存储方式不同，在电力系统中的运用也会存在一定的差异，故而就需要合理选择储能技术，以确保其自身功效的充分发挥，提高电力系统的运行质量，推动我国社会经济的快速发展。

一、储能在新能源与电网协调发展中的作用

人类在长期发展的过程中,需合理应用储能发电技术平衡、发电、输电、配电和用电等多项内容，保证电网的安全灵活运行。目前新能源发展速度明显加快，这也对储能发展提出了更为严格的要求。结合电力系统发、输、配和用电特性和储能技术在多个环节的功效，能够明确储能技术在新能源及电网稳定发展的发电侧、大电网、配电网及用户侧的积极作用。

二、储能在发电侧的作用

传统火电机组中，储能在发电侧中的应用能够显著提高机组的效率，对辅助动态运行有着十分积极的作用，这可以保证动态运行的质量和效率，且暂缓使用新建机组，甚至取代新建机组。工作人员要充分结合当前发电曲线和调度中心的基本要求，实现储能系统的充电与放电，或者也可根据机组运行的基本情况对机组的总输出量加以调整，从而确保发电机组以额定功率规定值稳定运行，使系统的调峰能力得到提升。另外，发电机组用电过程中还可及时为储能系统充电，在高峰用电时段提高负荷放电的效率，并且可以以较快的速度向负荷放电，促进电网的安全平稳运行。

在风力发电和光伏发电等新能源发电机组中，储能是一种较为先进也是较为新颖的技术。其一方面能够保证新能源发电的稳定性和连续性，另一方面也可增强电网的柔性与本地消化新能源的能力。在风电场当中，其能够有效提升风电调节的能力，保证风电输出的顺畅性。储能在集中式的并网光伏电站中能够加强电力调峰的有效性，而且还可提高电能的质量，电力系统运行的过程中不易出现异常问题。

（一）充分发挥储能系统的作用，转移风电和光伏发电的峰谷

利用储能系统储存剩余的风力发电和光伏发电，以及调度的标准和要求，来对充放电的时间进行确定。若是采用这种模式，储能系统则可以稳定运行，同时还需要依据风力发电与光伏发电输出功率的最值区域，确定系统的转换点。

风力发电与光伏发电的高峰期是储能系统的充电期，储能系统充分利用了风力发电的剩余电量。如储能系统处于非满电的状态，则系统就会从大电网吸收电能使其处于满电状态。而在风力发电和光伏发电的低谷时期，储能系统则会处于放电的状态，这也是实现峰谷转移的主要方式。

（二）加大跟踪力度，增强新能源并网能力

跟踪计划出力通常是指结合计划出力曲线，加强对储能充电与放电的控制，确保输出功率与计划出力差不超出规定的范围，让新能源发电功率可满足系统运行的要求，以增强电网的应用及新能源的并网能力。储能在跟踪计划出力能量调度和调整中，首先要合理应用新能源达到其发电的目的，确保能源发电充分满足发电负荷的基本需求。如有多余的能量，则可将其作为储能系统充电的重要能源来源。其次，新能源发电不能为系统运行提供充分的能源，而且储能系统电量较多，储能系统在这种状态下需不断放电，从而确保系统提供的总电量能够促进电网的平稳运行。最后，如计划出力曲线不在风电场和光伏电场的调控区间，则要以计划出力曲线为基础，调整风电电场及光伏电厂发电场输出功率。

（三）稳定新能源发电，保证系统运行的质量

平滑新能源发电出力主要指储能系统多次充放电，平滑新能源可在较短的时间内输入，从而确保爬坡率及爬坡的幅度能够满足调度的基本需要和要求，从而提高风电和光伏发电的稳定性。储能系统能够利用科学的逆变控制程序加强电压的长期稳定性，进而实现理想的质量控制，彻底改善电能的质量，且风力和光伏发电站的运行质量也将得以改善。

（四）与现有发电厂进行合作，有效提供服务质量

与发电厂之间形成通力合作关系，并提供常规电源频率响应的基本特征以及完善的调频辅助服务，上述操作可极大地推动储能的参与度和发电侧的应用。在调频辅助服务中应用储能获取的收益主要包含一次调频考核的费用、AGC调节考核费用和AGC调节补偿费用。参照储能电池参与电力辅助服务的发展趋势，储能系统与发电厂的充分结合，提供灵活多变的调频辅助服务已经成为关键的发展方向，这对增大电力市场的经济效益有着十分显著的影响。

三、储能在大电网的关键作用分析

储能在大电网中的作用充分体现在积极适应出力负荷变化，促进系统安全稳定运行、满足尖峰负荷的需求、减少输电设备投资、增强风光发电出力的稳定性，提高新能源消纳能力方面。

（一）积极适应出力负荷变化，推动系统安全稳定运行

电网运行中的很多环节均有着十分严格的要求，大容量储能接入电网后可十分有效地满足电网的平稳运行。应用储能后可以完成需求侧管理，提高负荷分配的合理性，从而降低昼夜间峰谷差，并且还可加强电力设备应用的有效性，降低供电成本投入，进而提高系统运行的科学性和稳定性，这也是调整频率和补偿波动的主要方式。

储能系统在电网调频中的应用发挥着不可忽视的作用。调频直接影响了电网的运行安全。新能源发电在电网中的占比显著增大，电网发展中应提供可及时处理和应对负荷变化的电力资源，这能够保证电力系统的运行质量。因此，区域内调频资源响应电网调度的速度对电网的运行安全也有着不可忽视的作用。从储能技术的特点来看，则可看出储能的速度较快，精确度较高，充放电功率也相对较高。相比于传统的调频手段，储能在电网调频中的应用具有较为显著的优势。相同的规模下储能调频的效率比水电机组的效率大70%，其也是燃气机组调频效率的2.7倍，甚至为火电机组的20倍。电费运营商、储能技术厂家等多个单位研究中发现，储能在调频中的应用效果明显优于火电机组，保证了系统整体调控的质量。国际研究报告中也明确指出，储能在诸多方式中的应用效果最为理想。

（二）确保尖峰负荷需求得到满足，降低输电设备投资

为全面控制电网负荷峰谷差和高峰负荷明显增多的困境，电力企业在日常的经营和发展中，应当积极增加输配电系统，从而保证负荷高峰期电力系统的平稳运行，这也使大系统的负荷率和资产综合利用率显著降低。在用电高峰时可起到电源的作用，释放大量的电能。储能系统运行的过程中对峰谷差控制有着十分重要的作用。而且其还可调整峰谷差。输配电系统为了更加有效地处理负荷高峰期，需要引入更多的电力设备，但是电力设备并未得到充分合理的应用，且新建扩建也受到多个因素的负面影响。而在这一过程中，储能的作用通常体现在了延迟输配电设备的优化升级，同时也可控制负荷变化后所引发的电力系统赔升级改造，及系统建设和运行维护过程中的成本比较。

（三）提高风光发电出力的稳定性，提高新能源消纳能力

新能源应用于发配电过程中，风能与太阳能不能保证其持续性和稳定性，因此电网接入的随机性和流动性均显著提升。研究显示，若风电和光伏发电等新能源的发电机组或电量超过本国发电量的某一范围，则需要结合实际配备大容量储能设备，从而显著提升电网顺应和应用新能源的能力。在电力系统运行中合理应用大规模储能技术，对新能源发电率的稳定性有着十分重要的影响，其也可保证新能源发电电网电压、频率与相位变化相匹配。进而减少新能源发电输出电压波动对电网产生的不利影响，而且也可加强风电和太阳能电力并网的安全性及稳定性，此时电网能够吸收更多的新能源。

（四）储能在配电网及用户侧的作用

在配电网及用户侧中，储能的应用形式主要有两种：一是分布式电源与储能联合的方式；二是微网形式。工作人员要结合实际情况，选择合理方式来实现分布式电源、储能及用户三者之间的协调运行，进而改善电能供应质量，满足用户的用电需求。分布式电源本身就具有灵活性的特征，其在配电网和用户侧中起到了应急电源的作用，保证电力系统在故障状态下电能的有效供应，从而满足区域固定时段内的用电需求。而储能作为分布式发电机微网的关键技术，在稳定系统输出、加强电能调度灵活性、提供备用电源上有着突出作用，同时这也是提升可再生能源技术应用效率的关键要素。

1.平滑负荷曲线，稳定系统输出。通过对使用储能设备的用户和未使用储能设备的用户进行对比分析可以看出，使用储能设备的用户其平滑负荷曲线明显比未使用的用户要平稳很多，这足以说明，储能设备的应用降低了系统运行的负荷量，保证发电机等设备在不同情况下的正常运转。同时储能设备的应用也避免了分布式电源启动中存在的问题，如涌流、电压跌落、电压脉冲等，更好地保证了供电系统的稳定性。

2.充当备用电源，满足紧急用电需求。分布式电源中储能设备还可以起到备用作用。例如，当分布式电源中太阳能系统无法进行夜间供电时，或者风电系统存在无风情况时，储能设备可为系统运行提供合理的备用电源，以保证维修阶段内，系统的正常运转，减少更严重问题的产生。

3.实现分布式电源友好发电特性，满足系统调度需求。分布式电源属于不可调度机组，不过在储能技术的应用下，对其实行合理转化，提升了其调度性能，更好地满足了系统运行要求，且在必要时能够为大电网提供充足的电能供应，确保电网的正常运行。另一方面，储能引起自身容量大，增强了电网调度的灵活性，保证了经济效益的平衡，促进电网的进一步发展。