储能技术在电网中的应用与前景概述

储能技术在电网中的应用与前景概述

李月

(国家电网徐州供电公司221000)

摘要：储能技术的不断发展使之在电力系统中扮演着越来越重要的角色，全面分析储能技术，探讨其在电力系统中应用，可体现目前储能技术的发展水平、未来在电力系统中的发展趋势，展望未来储能的市场前景。本文分析了中国、美国、德国、法国等多个国家现阶段储能技术的应用现状，探讨了储能技术在各个国家的运营机制，对储能产业的市场前景做了展望，设想了其在未来的发展趋势，并提出了未来电力储能市场容量需求预测算法，为寻找适合我国电力系统的储能技术及应用路线提供了参考和依据。

关键词：储能技术；应用现状；市场前景；需求预测算法

0序言

当今电力行业，智能电网建设不断完善，新能源技术的推广不断深入，储能技术发挥着越来越重要的作用，其应用方向包含了发电、输电、变电、配电、用电的各个环节[1]。储能技术种类多种多样，由于其在响应时间、容量、功率等技术领域的特性有所不同，在不同的电力系统模型和不一样的应用场景中应该要进行合理的选型，以将储能技术的价值发挥到最大。

1.1储能技术在电力系统中的应用现状

通过VLPGO对某些国家电力行业的调研可以看出，抽水蓄能仍是电网中装机容量最大的储能方式。EPRI的报告中指出，早在2010年，全球抽水蓄能的总装机容量就已经达到127GW，在总储能容量中的占比超过了99%[2]。日本是全球抽水蓄能电站发展速度最快、装机容量最大的国家，在2010年时就已达到了25GW，美国、英国、德国、意大利、西班牙等发达国家在抽水蓄能电站的发展上也走在世界前列。我国对抽水蓄能课题的研究开展的比较慢，但是发展势头迅猛，装机容量已从2010年的16GW上升到了2017年的43GW，正逐步赶上发达国家的趋势。

抽水蓄能在电网运行时承担的职能主要有：黑启动、电网调峰、调相调频、事故备用、削峰填谷等。因为每个国家的电力市场环境和运行模式有所不同，所以抽水蓄能电站会有不同的管理模式和电价机制[3]。如日本的电价通过租赁制和核算制来制定；英国为抽水蓄能机组制订了专门的竞价和电价机制，明确电站收入包括固定部分（当年交易的固有收入）和变动部分（竞价交易所得电量销售收入）；美国各州的法律法规相对独立，电力体制在每个州都不太相同，所以抽水蓄能电站在全美存在多种运营方式，美国电价机制主要有以下三种：电力企业统一经营、电力市场竞争以及租赁。我国现如今已经基本建成了抽水蓄能开发建造和管理的运营体系，经营者为电网，建设和管理者为企业，其建设成本由电网企业、发电企业和用户三者分摊，消化量分别为50%、25%、25%。

1.2储能产业市场前景

通过VLPGO的调查可以看出，美国、日本、德国、中国等国家在制定电力发展规划时，都将风能、太阳等新能源做了长期的规划，在实施规划时都结合了本国电力系统的特点、政府政策和既定目标。在电力工业迅猛发展和新能源技术逐渐成熟的背景下，各国已经开始着手未来20年包含储能的电力系统规划研究，与此同时，对不同种类的储能技术开展评估工作和示范验证，旨在推动储能技术的发展。许多国家将储能技术定义为贡献快速响应的辅助服务产品，储能系统贡献的辅助服务在大部分电网企业都很受欢迎。EPRI对储能技术在电网中的多种作用做了详尽的划分和阐述[4]，这在大规模新能源的接入、削峰填谷、延长电网寿命和保证电网安全稳定运行性等方面都具有很重要的意义，这也给储能市场带来了很大的发展空间。据Woori预计，将来全球储能市场的复合年均增长率将达到26%，市场价值在2020年预计达到160亿美元。储能产业在发展前景广阔的同时，也存在着一些缺点，比如成本太高、政府补贴力度不够、电价机制不明确等，这些问题是亟需解决的。

1.3未来电力储能市场容量需求预测算法

以下三个方面给储能市场需求带来了主要的影响：①储能在自身的发展过程中的技术创新和成本下降；②电网的发展带来了新的技术，如新能源接入传统电网、削峰填谷、分布式储能技术的发展等；③电价政策和奖励机制。通过以上分析，可搭建储能系统的市场需求预测模型，将不同应用带来的需求和不同影响因素的校正系数输入，得到未来具体的某个时间储能市场对容量的需求，其计算方法如下

式中：K1是各类市场需求的交叉系数，在0~1之间取值；K2是激励系数；α是影响成本系数，r是在目前技术下循环的次数，R是理想情况下的循环次数；Pr、Ps和Pd分别为可再生能源应用、削峰填谷应用以及分布式供能应用场合的储能需求容量。

式中，指风力发电规划下的装机容量，指太阳能发电规划下的装机容量，C1和C2分别为用于风力发电和用于太阳能发电储能的配比系数。

式中，指将来某一时间下，负荷的最大峰谷差，C3是储能占据调峰市场的比例系数；

式中，将来某一时间下，分指布式供能市场的最大容量，C4是储能占分布式供能市场的比例系数。

结论

综合考虑储能产业的应用现状和市场前景后，对其未来的重点发展方向有以下几点建议：①不同类型的电池储能集成技术评估和示范，系统、深入地掌握电池储能技术，积累工程经验；②基于发电侧、电网公司和用户的储能经济性全面评估，全面分析不同投资方对储能的需求和合理性成本，并结合国内外不同电力市场环境具体阐述；③用于新能源、可再生能源并网工程的储能系统市场分析及示范建设，研究各国新能源条例对储能市场发展的影响，并对用于可再生能源并网中的储能系统进行试验、评估；④综合各国电力系统现状、智能电网规划开展，使之能达到最优的技术性和经济价值。

参考文献:

[1]甄晓亚,尹忠东,孙舟．先进储能技术在智能电网中的应用和展望[J]．电气时代,2011,20(1)：44-47.

[2]TheEconomist.Energystorage-packingsomepower[EB/OL](2011-03-03).http://www.economist.com/node/21548495?frsc=dg%7Ca.Retrieved2012-03-11.

[3]唐瑱,高苏杰,郑爱民.国外抽水蓄能电站的运营模式和电价机制[J].中国电力,2007，40(9)：15－18．

[4]EPRI.Electricityenergystoragetechnologyoption-Awhitepaperprimeronapplication,costs,andbenefits[R].2010.