9.彭道剛-雙碳目標下儲能參與電力系統輔助服務及發展前景.pdf

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1、彭道剛 教授、博士（后）2022年9月9日雙碳目標下儲能參與電力輔助服務及發展前景CONTENTS目錄Part 1儲能市場環境演變Part 2儲能參與輔助服務方式Part 3雙碳目標下儲能發展前景一、儲能市場環境演變1、“雙碳”目標戰略時間時間內容內容2020年9月22日習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上宣布中國力爭 2030 年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取 2060年前實現碳中和目標。2021年5月26日碳達峰碳中和工作領導小組第一次全體會議在北京召開2021年7月16日全國碳排放權交易市場正式開啟2021年10月24日中共中央、國務院印發關于完整準確全面貫徹新發展理念做 好碳達峰碳中

2、和工作的意見2021年10月26日 國務院印發2030年前碳達峰行動方案為碳達峰、碳中和進行系統謀劃、總體部署指導性文件能源、工業、交通運輸、城鄉建設等分領域分行業 碳達峰實施方案和相關保障方案一、儲能市場環境演變2、近幾年國內外儲能發展態勢2017美國具有全球最大的儲能市場，英國、澳大利亞、德國等國家開始研究儲能的發展趨勢和戰略定位，探索儲能在電力市場中的廣泛應用。2018中國電化學儲能技術邁進規?；l展的新階段，發電側、電網側儲能項目逐步上線，而澳大利亞、加拿大、日本等國家主要將儲能應用在用戶側領域。2019美國、澳大利亞、日本等國家由于政策激勵計劃，新增投運規模大幅提升，而中國、英國、德

3、國等國家過去兩年儲能市場份額過度激增，且電力系統市場需求漸趨飽和，導致儲能市場處于低迷狀態。單擊此處添加標題美國能源部(DOE)發布了“儲能大挑戰路線圖”,歐盟委員會發布了“2030電池創新路線圖”。均系統提出了未來儲能發展的戰略目標。中國儲能行業終于突破了過去七年反復提及的1500元/kWh系統成本的關鍵拐點。2021環顧全球，世界主要國家都已經把發展儲能產業作為國家戰略，國際市場繼續展開儲能制造業戰略制高點的競爭。儲能產業又一次站在風口之上。20202022年8月10日，教育部辦公廳、國家發展改革委辦公廳、國家能源局綜合司發布關于實施儲能技術國家急需高層次人才培養專項的通知（教研廳函202

4、210號）一、儲能市場環境演變3、儲能政策宏觀變化形式儲能行業迅速發展起步，儲能技術產業分為研發示范、商業化過渡和規?；l展市場需求飽和，發展低迷，輸配定價成本辦法規定，不利于儲能系統成本疏導儲能政策趨于利好，激發儲能產業內生動力兩步走戰略：新型儲能從商業化初期向規?；l展轉變、全面市場化發展推動新型儲能與新能源、常規電源協同優化運行，充分挖掘常規電源儲能潛力，提高系統調節能力和容量支撐能力。探索儲能融合發展新場景，拓展新型儲能應用領域和應用模式。一、儲能市場環境演變4、儲能政策宏觀變化形式(近兩年詳細解讀)2021.07.23關于加快推動新型儲能發展的指導意見首次提出裝機規模目標：預計到20

5、25年，新型儲能裝機規模達30GW以上，5年內近10倍的增長空間。2021.07.29關于進一步完善分時電價機制的通知完善峰谷電價機制，上年或當年預計最大系統峰谷差率超過40%的地方，峰谷電價價差原則上不低于4:1；其他地方原則上不低于3:1。提到建立尖峰電價機制。2021.08.10關于鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰能力增加并網規模的通知鼓勵自建，允許購買；包括：抽蓄、電儲能、氣電、光熱、靈活性改造的煤電保障性外項目配15%、4h（20%優先并網）可自主運營（獨立主體參與電力市場）或由電網調度管理（按價格政策獲取收益）2021.12.21電力并網運行管理規定電力輔助服務管理辦法新型儲能

6、電站作為并網主體，和其他發電主體一樣（包括抽蓄）參與電力輔助服務。2022.03.21“十四五”新型儲能發展實施方案2025年新型儲能由商業化初期步入規?；l展階段.電儲能成本降低30%以上；氫儲能、熱（冷）儲能等長時儲能技術取得突破等。2022.05.25加強電化學儲能電站安全管理的通知從高度重視電化學儲能電站安全管理、設備選型、施工驗收、并網驗收、運行維護安全管理、應急消防處置等7方面提出了具體要求。2022.06.07關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知新型儲能可作為獨立儲能參與電力市場，獨立儲能電站向電網送電，其相應充電電量不承擔輸配電價和政府型基金及附加。一、儲能市場環

7、境演變5、典型地區儲能參與調頻補償標準地區地區準入準則準入準則調頻補償調頻補償福建10MW 綜合調頻指標0.53容量補償240/MW里程補償12元/MW山東-6元/MW山西-12-20元/MW云南綜合調頻指標0.3容量補償:5元/MWh里程補償:3-8元/MW廣東-第一年申報：5.5-15元/MW未中標：3.65/MWh江蘇10MW/20MWh基本補償：2元/MW容量補償：50元/MW里程補償：0.1元-1.2元/MW 各區域監管局出臺兩個輔助服務實施細則，鼓勵并允許儲能作為獨立主體參與電力輔助服務市場。2020年，江蘇省調頻規則 規 定 裝 機 規 模 在10MW/20MWh以上的儲能電站或

8、單站5MW且可匯集成10MW/20MWh的集中電站，均可注冊電力調頻服務市場成員。一、儲能市場環境演變6、典型地區儲能參與調峰補償標準地區地區準入準則準入準則調頻補償調頻補償青海10MW/20MWh0.5元/kWh新疆5MW/10MWh0.55元/kWh安徽-與燃煤火電機組競價報價區間：300-800/MWh湖南10MW深度調峰：0.2元/kWh緊急短時：0.45-0.6元/kWh山東5MW/10MWh有償調峰：0.15元/kWh停機調峰：0.40元/kWh江蘇20MW/40MW中長期調峰：谷段：250元/MWh平段：600元/MWh峰段：900元/MWh短期調峰：需求4h：1元/kWh 需求

9、4h：2元/kWh江蘇省以日或月為交易周期向電網提供中長期或短期可調負荷輔助交易，在中長期輔助交易周期中，依靠實際調節量判斷用戶的補償費用和考核費用，報價區間劃分為谷段、平段、峰段。每兆瓦時報價上限分別對應250元、600元、900元。一、儲能市場環境演變7、國家能源局華東監管局發布“兩個細則”（模擬運行稿）2022年8月29日，國家能源局華東監管局印發華東區域電力輔助服務管理實施細則（模擬運行稿）和華東區域電力并網運行管理實施細則（模擬運行稿）。并網主體包括發電側并網主體、可調節負荷和新型儲能等。電源側、負荷側電儲能經所在電源側、負荷側法人同意并具備相關條件，可以從電源側、負荷側獨立出來，按

10、照公用電儲能方式參與輔助服務補償（同時參與并網運行考核）。以調頻為主的新型儲能，每月根據發電側并網主體、新型儲能AGC投運情況和可調節容量給予補償，補償費用為360元/兆瓦月；調用補償費用為3元/兆瓦，其補償標準大幅低于山西、廣東調頻市場。以調峰為主的新型儲能，補償標準為160元/兆瓦時，低于南方區域的標準，也遠低于新型儲能的度電成本。二、儲能參與輔助服務方式1、主流儲能應用于輔助服務概況 在選擇儲能技術路線時，除了考慮投資成本、運行維護費用等經濟因素以及安全和環境因素外，衡量的技術指標包括能量密度、功率密度、響應時間、充放電效率和使用壽命。綜合考慮各種技術的優劣勢，揚長避短，合理配置。電化學

11、儲能增長最大，其中鋰電池占比最高抽水儲能最為成熟氫能具有廣闊發展空間光熱等熔鹽儲能應用價值二、儲能參與輔助服務方式2、各類儲能技術及適用規模能量型儲能功率型儲能短時短時儲能儲能長時長時儲能儲能（跨天跨周）不同應用場景各類儲能各具優勢抽水蓄能是世界上體量最大、最成熟的大規模電儲能利用方式在電力系統中承擔調峰、調頻、調相、儲能、系統備用、黑啟動等作用二、儲能參與輔助服務方式3、國家重點研發計劃“儲能與智能電網技術”重點專項2022年指南1.中長時間尺度儲能技術1.1 低成本長壽命錳基儲能鋰離子電池（共性關鍵技術類）1.2 有機儲能電池（基礎研究類，含青年科學家項目）1.3 水系金屬離子儲能電池（基

12、礎研究類，含青年科學家項目）1.4 百兆瓦時級鈉離子電池儲能技術（共性關鍵技術類）2.短時高頻儲能技術 2.1 高功率鋰離子電池儲能技術（共性關鍵技術類）2.2 高功率雙離子儲能電池（基礎研究類）3.超長時間尺度儲能技術 3.1 新一代液流電池儲能技術（共性關鍵技術類，含青年科學家項目）3.2 寬液體溫域高溫熔鹽儲熱技術（共性關鍵技術類）二、儲能參與輔助服務方式4、儲能典型應用場景 提高新能源消納 提升功率預測精度 提供輔助服務調頻調峰事故備用電源電源側側電網電網側側用戶側用戶側提升用電可靠性電力自發自用，減少電費支出削峰填谷動態擴容虛擬電廠應急保障電源側儲能+風光/傳統能源電網側獨立儲能用戶

13、側獨立儲能用戶側儲能+風光儲能是一種靈活性調節儲能是一種靈活性調節資源，核心資源，核心價值是能夠提供價值是能夠提供服務服務二、儲能參與輔助服務方式5、儲能在發電側參與輔助服務主要模式源網荷儲電力輔助服務市場有功控制和無功補償平滑風光發電曲線減少棄風/光儲能在發電側調峰調頻的主要政策支持模式：u 火儲聯合：山西、內蒙、廣東等地區，“兩個細則兩個細則”u 風光儲聯合：“三北地區”尤其在西藏、新疆、甘肅、青海、寧夏 主要收益是“棄電棄電”政策新趨勢政策新趨勢是從是從“棄光棄電利用棄光棄電利用”到到“考核驅動考核驅動”u 綜合能源與微電網：電網支撐、平衡負荷等，青海、甘肅、西藏、內蒙等地 政策新趨勢是

14、構建虛擬電廠虛擬電廠參與電力輔助服務6、儲能聯合火電參與輔助服務二、儲能參與輔助服務方式火電機組在參與調峰調頻時對于儲能裝置配置需求不同 調峰調峰：能夠持續、穩定的吸收或釋放能量的儲能類型 調頻：調頻：能夠快速、精確的響應負荷變化要求的儲能類型火電與儲能彼此割裂無法發揮兩者各自優勢傳統模式新模式火電與儲能相互聯系火儲協同，整體最優火儲調頻目前輔助服務政策框架下，火儲項目存在博弈性，需密切把握政策動向，火電廠配置儲能增加了投資及運營成本7、儲能聯合新能源參與輔助服務儲能系統對光伏電站的穩定運行和動態電能質量保障起到至關重要的作用儲能聯合風電運行有效提高了系統穩定性，增強風電穿透功率極限程度均衡負

15、載減少沖擊平滑切換出力預測不確定性穩定性二、儲能參與輔助服務方式能量型儲能裝置減少棄風/光提高功率預測精度功率型儲能裝置一次調頻8、儲能參與電力系統輔助服務性能評估二、儲能參與輔助服務方式三、雙碳目標下儲能發展前景1、儲能的特點及定位儲能在我國電力系統發電側、電網側、用戶側的應用前景十分廣闊，并且“十四五”規劃已明確提出加快發展非化石能源，有序擴大風電和光伏發電的規模，推進新儲能技術規?；瘧?，進一步加強源網荷儲銜接，提高電力系統互補互濟和智能調節能力，從根源上減少碳排放和碳污染。因此，擴寬儲能系統應用場景是早日實現“雙碳”目標的關鍵保障。優點輔助服務主要類別可靠性強響應快容量大節省運營成本效

16、率高液流電池鋰離子電池抽水蓄能鈉離子電池飛輪無功調節黑啟動調頻調峰三、雙碳目標下儲能發展前景2、混合儲能技術參與電力系統輔助服務 從目前的儲能技術發展水平看，單一的儲能技術很難同時滿足能量密度、功率密度、儲能效率、使用壽命、環境特性以及成本等性能指標，如果將兩種或以上互補性強的儲能技術相結合，組成復合儲能，則可以取得良好的技術經濟性能。將功率密度高、儲能效率高以及循環壽命長的儲能技術與能量密度高但受制于電化學反應過程的儲能技術相結合，以最大程度地發揮各種儲能技術的優勢，降低全壽命周期費用，提高系統經濟性。超導儲能、飛輪儲能、超級電容或大功率鋰電池等鉛酸電池、鋰電池、液流電池或鈉硫電池等功率型儲

17、能能量型儲能三、雙碳目標下儲能發展前景3、儲能與綜合智慧能源融合發展綜合智慧能源包含“源”“網”“荷”“儲”儲能是保障綜合能源高效穩定運行必備要素儲荷融合可充分體現儲能社會效益和經濟價值綜合智慧能源根據用戶用能需求，采用不同儲能配置：冷熱電三聯供：一般配水/冰（南方）儲能 分布式風/光：一般配電儲能儲熱（水儲能）儲熱（水儲能）電儲能電儲能三、雙碳目標下儲能發展前景4、“儲能+”與共享儲能發展“儲能+傳統發電”改善機組性能，提高負荷需求響應速度“儲能+新能源發電”減少了棄光棄風現象，提高新能源利用效率“儲能+電網”減少區域控制誤差，削弱新能源并網影響“儲能+用戶”降低用電成本將分布式儲能通過聚合

18、響應進行聯合調控（虛擬電廠），分散儲能得到合理利用，打破各個傳統儲能系統之間壁壘，有助于電網和發電行業聯合運行調控，提高電能品質和儲能系統利用率。三、雙碳目標下儲能發展前景5、推進儲能政策改革，充分發揮儲能優勢不僅將大功率、大容量、長時間尺度的儲能系統納入獨立主體，也應涵蓋中小儲能電站，并給與更明確的政策支持，打造儲能市場交易平臺，并將儲能作為獨立主體納入交易市場。明確儲能主體地位建立健全輔助服務補償機制鼓勵投資方式、交易方式多元化合理規劃儲能產業布局中國的地域、電力市場和用電需求參差不齊，需考慮地域和需求因素，輔助服務應實行多階梯動態補償機制，擴大峰谷電價差，按調節效果付費，補償儲能帶來的經濟效益和社會效益，改善輔助服務補償收益，合理疏導儲能系統成本。鼓勵電力市場在發電側、電網側、用戶側配備儲能設施，放寬儲能電商與電商、儲能電商與電網、儲能電商與電力市場之間多邊交易權限，擴寬儲能交易渠道，提高儲能項目投資回報率和年收益率。避免新能源“一刀切”配備儲能的方式，著重分析新能源發電形式、裝機規模、地理位置等因素，結合儲能系統電池類型、選址要求、配備需求等信息，提出儲能和新能源相適應配置指導方案。THANKS謝 謝彭道剛