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獨立電池儲能電站按照容量電價的計算方式或可實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

2018-03-29 14:45  瀏覽:  

中國與可再生能源相關(guān)的儲能應(yīng)用中有一大類是集中式風(fēng)光電站(可再生能源并網(wǎng))儲能應(yīng)用。在我國風(fēng)電、光伏消納困難的“三北”地區(qū),主要為集中式風(fēng)光電站,儲能應(yīng)用于這一領(lǐng)域主要的作用為削峰填谷、平滑出力、跟蹤計劃出力、輔助電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行等。

目前中國集中式風(fēng)光電站儲能應(yīng)用,基本上全部與某一風(fēng)光電站配套建設(shè)(這里稱為整合型儲能系統(tǒng))。

整合型儲能系統(tǒng),一方面投資建設(shè)由風(fēng)光電站業(yè)主負(fù)責(zé),大量投資成本的增加有可能會減緩儲能電站的建設(shè)步伐;另一方面,其生產(chǎn)運營由風(fēng)光電站運營,因此電網(wǎng)不能從全局最優(yōu)化的角度調(diào)度儲能資源,儲能可實現(xiàn)的功能大打折扣;再者,與風(fēng)光電站捆綁運營時,還需區(qū)分風(fēng)光電站和電網(wǎng)的收益,才能正確結(jié)算,因此對最后的付費機制的設(shè)定,也造成了一定的困難。

為了解決以上難題,比亞迪提出了在集中式風(fēng)光電站區(qū)域建設(shè)獨立電池儲能電站的構(gòu)想,希望通過協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)風(fēng)光電站和儲能電站的運行,在目前成本較高的前提下,最大程度上發(fā)揮儲能電站的價值,促進儲能商業(yè)化應(yīng)用,幫助新能源解決消納難題。

1、獨立電池儲能電站解決方案介紹

在新能源發(fā)電集中地區(qū)的330KV(或類似電壓等級)的母線上,選擇合適地點建立獨立的電池儲能電站(ESS),該ESS相當(dāng)于小型抽水蓄能電站,ESS直接接受當(dāng)?shù)厥〖?或地區(qū)級)電網(wǎng)調(diào)度控制,省調(diào)(或地調(diào))依據(jù)該母線各個風(fēng)力發(fā)電站和光伏電站的出力預(yù)測以及實時母線電壓、頻率等情況,控制ESS的充電和放電,達到平滑輸出、調(diào)峰、調(diào)頻的目的。

以甘肅橋灣330KV輸變電站為例,采用該方式,需要為橋灣地區(qū)600MW的風(fēng)電配備120MW/240MW的獨立儲能電站。

甘肅橋灣地區(qū)有4個風(fēng)電場 (華潤橋灣第一風(fēng)電場200MW、華能橋灣第二風(fēng)電場200MW、橋灣第三北風(fēng)電場 、橋灣第三北風(fēng)電場100MW、橋灣第三南風(fēng)電場100MW)將合建一座橋灣橋灣330kV升壓變電所。

目前橋灣風(fēng)電場的出力波動較大,從小于15%的出力到大于80%的出力,一般每隔幾天都會發(fā)生一次,甚至日內(nèi)都會出現(xiàn)從接近零出力到額定出力的大范圍波動。連續(xù)數(shù)日出力很小和很大的情況比較罕見,日出力波動30% -50% 比較常見。風(fēng)電波動和不可以預(yù)測性,給甘肅骨干網(wǎng)造成了巨大的壓力。

配置儲能系統(tǒng)對風(fēng)電輸出功率波動進行平抑,綜合計算,將目前橋灣330kV變電站1min最大波動率3.6%,最大波動量21.6MW下降到8MW,需要配置儲能約120MW/240MWh。

圖 1 橋灣及附近區(qū)域風(fēng)電場分布情況 資料來源:比亞迪

2、與現(xiàn)有方式的對比分析

獨立電池儲能電站解決方案與現(xiàn)有的整合型儲能系統(tǒng)相比,具有以下優(yōu)點:

(1)可實現(xiàn)較多的功能

由于獨立型儲能電站可由電網(wǎng)直接調(diào)度,與區(qū)域內(nèi)多個風(fēng)光電站協(xié)調(diào)運行,從原理上看,可類似于小型抽水蓄能電站,可為電網(wǎng)穩(wěn)定安全運行提供多重服務(wù)。例如:調(diào)峰、調(diào)頻、備用、跟蹤計劃發(fā)電、平滑風(fēng)電出力等。

(2)儲能計量及價值核算相對簡單

由于儲能電站獨立運營,相對整合型儲能系統(tǒng),其調(diào)節(jié)電量容易統(tǒng)計,另外,再為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)時,服務(wù)的種類及計量也相對容易,因此會一定程度上簡化儲能電站的運營難度,并促進儲能電站根據(jù)電力市場相關(guān)機制形成一定的商業(yè)模式。

(3)投資主體清晰,評估容易

獨立儲能電站與發(fā)電設(shè)備徹底分開,在投資界面上,主體清晰明確,因此其產(chǎn)權(quán)與收益也會相應(yīng)明晰,如有儲能補貼,則補貼的主體也相應(yīng)確實。另外,在進行投資評估時,由于主體明晰,投資評估的難度也會相應(yīng)降低。這有利于提升投資人投資儲能電站的積極性,促進儲能項目的開展。

(4)國家儲能補貼政策出臺更具針對性

由于與發(fā)電設(shè)備分開,因此在出臺儲能補貼政策時,更容易明晰儲能本身的價值,以及確定補貼的方式與額度。另外,在排除發(fā)電設(shè)備的投資成本后,獨立儲能電站的投資體量也會大大下降,從而補貼的總體量也會相應(yīng)下降。

3、促進獨立電池儲能電站發(fā)展的建議

為促進獨立電池儲能電站的發(fā)展,政府及電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)從以下幾方面進行布局:

(1)明確獨立儲能電站的補貼或計費方式

明確補貼或計費方式,對儲能系統(tǒng),不僅是獨立儲能電站,建立商業(yè)模式至關(guān)重要。目前尚無明確的政策對儲能系統(tǒng)參與電力市場做出規(guī)定,包括參與方式、計費標(biāo)準(zhǔn)、補貼標(biāo)準(zhǔn)等。

能源局發(fā)布的《關(guān)于促進電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補償(市場)機制試點工作的通知》,準(zhǔn)許10MW/40MWh以上的電儲能系統(tǒng)(含整合型儲能系統(tǒng)、獨立型儲能系統(tǒng))參與輔助服務(wù)市場,提供調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù),但具體的結(jié)算方式并未制定。

對于獨立儲能電站補貼及結(jié)算的方式,應(yīng)避免只考慮一次性建設(shè)補貼,能促進電站持久運營的電價、補貼機制的制定可促進儲能電站在電網(wǎng)中長久發(fā)揮作用,可以考慮以下兩種形式:

采用類似于抽水蓄能的結(jié)算方式,設(shè)置價格機制

獨立儲能電站從功能上講,與小型抽數(shù)蓄能電站類似,因此可以借鑒抽水蓄能的管理方式進行設(shè)定,從而形成可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)營模式。

目前我國的抽水蓄能電站,經(jīng)營模式及定價機制如下:

如采用容量電價的形式,假設(shè)容量電價為600元/(kW*年),上述橋灣變電站600MW風(fēng)電120MW/240MWh儲能系統(tǒng),在額外提供30%的建設(shè)費用(電站總投資約7.2億元,30%建設(shè)補貼約2.16億元)的情況下,預(yù)計投資回收年限為7年左右,對于投資者來說,將具有一定的吸引力。

納入電力系統(tǒng)輔助服務(wù)范疇,制定相關(guān)政策,促進儲能電站參與輔助服務(wù)

《關(guān)于促進電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補償(市場)機制試點工作的通知》已經(jīng)允許儲能參與電力輔助服務(wù),但相關(guān)的結(jié)算機制并未確定。在現(xiàn)行主要以火電機組參與的電力輔助服務(wù)市場中,“三北”地區(qū)調(diào)峰的結(jié)算方式如下:

同樣以橋灣變電站120MW/240MWh獨立儲能電站為例,假設(shè)一天參與兩次調(diào)峰,且儲存的電量在用電高峰時段按照風(fēng)電上網(wǎng)電價賣出(按0.5元/kWh計算),充放電效率90%,一年按365天計算,則不同地區(qū)的收益情況如下表:

如儲能電站進一步參與其他輔助服務(wù),例如調(diào)頻輔助服務(wù),經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,有可能獲得更多的收益,進而進一步縮短投資回報期。

對于儲能系統(tǒng)來說,可以參與輔助服務(wù)市場,顯然可以促使儲能形成一定的商業(yè)模式,目前還沒有明確的儲能參與輔助服務(wù)市場的規(guī)則制定,但如果按照現(xiàn)行的模式,在一些地區(qū)已經(jīng)具備盈利空間,未來應(yīng)根據(jù)儲能的特點,制定適應(yīng)的規(guī)則,促進儲能的應(yīng)用。

(2)制定更嚴(yán)格的風(fēng)電、光伏準(zhǔn)入規(guī)則,促進儲能應(yīng)用

例如對風(fēng)電、光伏的電能質(zhì)量制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),促進儲能應(yīng)用。目前的標(biāo)準(zhǔn)較為寬松,風(fēng)電站、光伏電站在提高風(fēng)電、光伏發(fā)電質(zhì)量的問題上,動力不足。

以風(fēng)電的波動率為例,根據(jù)2005年發(fā)布的《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》,我國風(fēng)電場的波動率的控制標(biāo)準(zhǔn)如下:

張北風(fēng)光儲輸示范項目的相關(guān)經(jīng)驗表明,以上標(biāo)準(zhǔn)不足以促進儲能的應(yīng)用。制定更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),在沒有儲能設(shè)備的參與的情況下,達標(biāo)困難,例如每分鐘變化率2%,每十分鐘變化率7%, 這將大大促進風(fēng)光電站應(yīng)用儲能的積極性。

(3)明確電網(wǎng)的責(zé)任

在前期電網(wǎng)建設(shè)運營示范項目,積累相關(guān)調(diào)度管理經(jīng)驗后,儲能電站的建設(shè)應(yīng)該從電網(wǎng)釋放,儲能建設(shè)的投資方應(yīng)向獨立于電網(wǎng)的第三方轉(zhuǎn)移,而電網(wǎng)將主要承擔(dān)以下責(zé)任:

主動為儲能設(shè)施接入電網(wǎng)提供服務(wù);

電力調(diào)度機構(gòu)負(fù)責(zé)并準(zhǔn)確計量儲能電站電量、電力服務(wù),按規(guī)定及時結(jié)算儲能電站收益;

協(xié)調(diào)區(qū)域風(fēng)電站與儲能電站的運營,提供相關(guān)電力數(shù)據(jù),幫助研究、制定儲能電站的優(yōu)化運行策略。

結(jié)合運行情況,研究制定儲能電站并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范儲能電站運行;

積極協(xié)助建立電力輔助市場。

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