用户侧储能对电网的影响及经济性评估

张 鲲 国网综合能源服务集团有限公司

在电力系统中，储能技术可以用于各种场景，当前常见的类型有3种，其中用户侧储能应用最为广泛，包括电、气储能，既可以有效解决可再生能源的相关问题，又能提高电网的安全性。但是从当前来看，由于电池成本高，国家或当地政府也没有针对用户侧储能，给予政策或资金上的支持，限制了用户侧储能的发展和进步。相信随着储能政策的引导，未来储能市场成本会不断降低，进而推动用户侧储能的发展。同时，也会改变着电力系统的运行结构。为进一步探讨用户侧储能的现状，及对电网的影响，本文结合自身的工作经验，从以下几个方面进行简单论述。

一、用户侧储能的现状

(一)用户侧储能的发展

所谓用户侧储能，是指将建立的储能系统和用户供能网络连接，由用户自己来接收、使用外来的信息。一般情况下，储能系统建立在用户家中或附近。和其他技术不同的是，用户侧储能是直接面向用户的，而且规模也比较小，能够自主调控。在我国，用户侧储能目前正起步，相关数据显示，截至2019年初，我国共有254MW的用户侧储能容量，比以往的容量高出很多，说明用户侧储能正在逐步增长。

(二)用户侧储能存在的问题

第一，效益问题。据工作经验，用户侧储能的效益受各方面影响，常见有投资成本、峰谷的差价等。现阶段，储能电池成本高，峰谷价差低，投资回报周期长，甚至在电池寿命用尽后，成本也没有回收。

第二，政策性问题。为了推动电力市场的发展，国家出台了很多推动储能发展的政策。从实际来看，很多省市并未出台和用户侧储能相关的内容，比如充放电电价、补贴细则等。而且，也没有真正建立相应的市场机制。

第三，技术性问题。用户侧储能发展的关键在于，优化控制充电和放电，电能质量。伴随着用户侧储能的发展，电网面临的储能设备越来越多，需要不断提升操作水平，来整合用户侧储能。然而受各因素影响，现有员工经验不足，技能水平低，无法满足电网的大规模充放电需求。

二、用户侧储能对电网的影响

(一)电网灵活性

在用户侧储能中，相应装置能够在电网中获得电量，也能向电网传输电量，这种双向流动的特征，使得电网更加具有灵活性。待用户侧储能汇集一处后，用清洁型能源进行发电，确保其在负荷状态下，削峰填谷。

(二)削峰填谷

用户有储能设备后，为了减少成本，通常会采取这样的操作：低谷期，对储能设备进行充电处理；高峰期，再将储能设备中的电放出来。对于个别受阻的电网，用户侧投资储能的构建，可延缓线路的建设升级，减少电网的投入成本。

(三)电网可靠性

储能装置的存在，相当于用户为自己和电网提供了备用电源，便于用户在停电时后自行供电。另一方面，对于微电网的运行来讲，用户侧储能有助于提高其可靠性。

(四)检修维护

规模化的接入电网后，在对电网进行检修、维护时，用户侧储能会产生或多或少的影响。具体为：1.接入储能后，电力系统的检修、维护等相关操作，都变的比较灵活，确保用户可以在的一定的时间内自行供电，提升用电的安全性、可靠性。2.储能装置需要定期检修和维护，使得供用电的维检范围和内容得到扩大。

总的来讲，对于电网来讲，用户侧储能的应用有好处，也有坏处。分析好处得知，可以确保供电系统稳定运行，当其发展到相应的规模后，不仅电量的销售额会增加，电力负荷也会随之减少。此种情况下，在投资建设主配电网时，仅需要很少的费用。分析坏处得知，电网检修、调度过程中，应用用户侧储能会增加难度，而且相关设备的胡乱堆放和建设，又会带来安全隐患，甚至扰动电力系统，影响正常运作。对此，相关部门要结合情况，制定并落实运维制度与规范，统一调度、管控用户侧储能。

三、用户侧储能的经济性分析

为了对用户侧储能的经济效益进行更深层次的分析，下面以常见的典型用户为对象，具体操作如下。

(一)商业用户的用电特性

出于对商业用户用电差异的考虑，于每个季度取一天进行用电数据的比对。同时，为了分析节假日、工作日的用电情况(见下表1)，分别取星期一、星期二、星期天的用电情况，分析其用电特性。结果显示，商业负荷有峰谷特征，峰谷负荷差大。节假日、工作日的负荷差异小，季节差异波动小，春秋季的用电负荷比冬夏季要低，酷暑寒冬下的空调能耗高。自储自用时，为了减少储能的投资成本，只需要考虑自身的尖期用电量。对于电池充电、放电时的损耗，应确保电池容量比尖期负荷要大，便于电池电能全部供给尖期。有剩余时，可供峰期使用。为了提高电池的利用率，还要结合实际情况，制定充电、放电的控制策略，可以每天充电、放电2次。

表1 某商业用户用电量、电费数据

(二)工业用户的用电特性

第一，以某大工业用户为例，接入电压220kV。分析季节性用电发现，季节用电稳定，不存在负荷峰谷。在一天的用电量中，尖期电量占比13.2%，电费占总电费的19.0%。说明：此类用户在用电尖期，极少用量，随之而来的电费也就比较少。小容量的储能设备和用电需求不相符，而大容量的储能设备又会增加成本。单纯的通过自充自用的方式，是无法实现自盈利的。

第二，以某大工业用户为例，接入电压10kV。通过对季节性用电、工作日和休息日用电进行比较发现，季节性用电波动较大，8月份的用电量较高，这可能和当地的天气相关。工作日、休息日的用电负荷有明显的差异，和工作性质相关。分析一天的用电情况发现，在用电尖期，电量占总量的10.5%，电量占总费用的13.5%。虽然该工业用户的负荷曲线有峰谷特性，但用电多集中于电价的平期和峰期，储能经济性低。另一方面，负荷季节差异大，工作日、休息日的差异也比较大，自充自用下的设备利用率不高，投资回报周期长，经济性比较低。

(三)非居民用户的用电特性

以某医院为例，非居民。通过对季节行用电进行分析发现，8月份的用电量高于其他月份，也和当地的气温有关；在工作日、节假日的用电量分析中，发现工作日的用电量高于节假日，而且用电高峰在上午，可能和医院的工作时间相关。分析用电量、电费发现(见下表2)，尖期的用电量占全天电量的12.3%，电费占全天费用的16.0%。此外，分析用电负荷发现，负荷曲线存在峰谷，但幅度不大，储能经济性低。而且，季节性用电差异明显，节假日、工作日的用电差异同样明显，储能设备的使用率不高。

表2 某医院用电量、电费数据

(四)各类用户储能发展的可能性

第一，工商业用户。通过分析工商业用户的用电情况，发现每天的用电量在峰期、尖期最多。得出此结论：工商业用户发展用户侧储能的潜力最大。但是，也有个别用户存在季节上的差异，储能效益低下。对此，可以采用季节性互补的措施，也就是由不同季节的、用电量大的企业相结合，来提高设备的使用效率，提高储能的收益。

第二，大工业用户。此类用户可以分为两种：负荷有峰谷，负荷没有峰谷。对于前者而言，若用电量体现在电价的峰期和尖期，说明该用户可以配置储能；而后者由于尖期的电费、用电量少，不具备发展储能的条件。随着储能政策的越发完善化、合理化，大工业用户也可以对其进行投资，但是要立足于自身情况，不要盲目跟风。

第三，非居民用户。此类用户的负荷有峰谷，用电量体现在电价的平期和峰期。季节差异大，工作日、节假日也有差值，若配备储能，设备的使用率也不会很高，通常不会发展储能。

第四，居民用户。和工商业用户一样，居民用户也有发展储能的可能。然而，由于居民用户的电价制度相同，很难从中谋取利益。所以，他们也不会在储能的发展上投入过多的时间和精力。

四、结语

综上所述，用户侧储能在缓解电力供应、使用矛盾，减少能源消耗上，发挥着重要的作用。要求各级部门立足实际，规范管理流程，并采用各种手段鼓励发展储能，比如整合储能资源，提前规划发展规模；制定技术规范，建立统一的监管系统；加大政策补贴等，从而减少能源的费用，降低成本。