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澳大利亞100MW儲(chǔ)能運(yùn)行分析及對中國啟示

曾輝1,孫峰1，邵寶珠1,葛維春2，葛延峰2,許天寧1

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧省沈陽市110006;

2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧省沈陽市110006)

  摘要：2017年12月1日，當(dāng)前世界上最大的100MW/129MWh Tesla鋰電池儲(chǔ)能電站在澳大利亞南澳州投入運(yùn)行。Tesla儲(chǔ)能電站于2017年12月14日和2018年1月18日維多利亞州的Loy Yang發(fā)電站機(jī)組跳閘事故中跨區(qū)參與電網(wǎng)調(diào)頻，事故后140ms即向電網(wǎng)輸出有功功率，6分鐘內(nèi)配合其他調(diào)頻電源將電網(wǎng)頻率拉回至50Hz。物理上儲(chǔ)能電站已多次向電網(wǎng)提供常規(guī)調(diào)節(jié)輸出、能量輸出和調(diào)頻緊急輸出等輔助服務(wù);經(jīng)濟(jì)上儲(chǔ)能的投運(yùn)降低了當(dāng)?shù)卣{(diào)頻輔助服務(wù)市場價(jià)格。本文首先分析Tesla儲(chǔ)能電池投入澳大利亞電網(wǎng)運(yùn)行的物理和經(jīng)濟(jì)原因，接著介紹電池的結(jié)構(gòu)及控制策略;儲(chǔ)能投運(yùn)后的運(yùn)行狀況;之后從制定我國儲(chǔ)能參與電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)體系、發(fā)揮儲(chǔ)能部分替代火電機(jī)組一次調(diào)頻的杠桿效應(yīng)、借鑒國外快速調(diào)頻輔助服務(wù)模式、探索儲(chǔ)能自盈利商業(yè)模式等角度深入探討Tesla儲(chǔ)能運(yùn)行對我國儲(chǔ)能技術(shù)及電網(wǎng)的啟示和借鑒意義。

0 引言

  近年來，著眼于儲(chǔ)能在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用前景，國內(nèi)外均開展了儲(chǔ)能的理論和實(shí)踐研究，一大批儲(chǔ)能項(xiàng)目投入實(shí)際運(yùn)行并不斷刷新容量記錄。2016年，世界最大規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在我國張北風(fēng)光儲(chǔ)輸工程投運(yùn)，一期工程包括了16MW/63MWh的鋰離子電池儲(chǔ)能及2MW/8MWh的釩液流電池儲(chǔ)能[1]。2017年，特斯拉(Tesla)為美國南加州愛迪生公司(SCE)位于Mira Roma的變電站安裝了20MW/80MWh鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，取代張北儲(chǔ)能系統(tǒng)成為世界最大。2017年12月1日投運(yùn)的澳大利亞南澳100MW/129MWh Tesla鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目再次刷新了已投運(yùn)最大規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)世界記錄，截止目前容量世界最大[1]。

  進(jìn)入2017年的南半球夏季以來，由于高溫、負(fù)荷增長和設(shè)備故障等原因，位于澳大利亞維多利亞州(以下簡稱維州)的Loy Yang火電機(jī)組于2017年12月14日和2018年1月18日分別多次發(fā)生機(jī)組跳閘事故，分別造成560MW和530MW機(jī)組脫網(wǎng)事故。位于南澳州的Tesla儲(chǔ)能電站在頻率跌至49.8Hz后的140ms時(shí)向電網(wǎng)輸出有功功率參與調(diào)頻，在反應(yīng)時(shí)間和放電能效上均優(yōu)于同步發(fā)電機(jī)機(jī)組的調(diào)頻性能。

文獻(xiàn)[2]的研究囊括了全球20個(gè)國家在建或投運(yùn)的共164項(xiàng)兆瓦級儲(chǔ)能調(diào)頻應(yīng)用項(xiàng)目，但目前國內(nèi)沒有100MW級儲(chǔ)能項(xiàng)目并網(wǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。我國雖然儲(chǔ)能設(shè)備研制及技術(shù)研發(fā)已取得突破;2016年6月國家能源局發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償(市場)機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》;2017年五部門發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》等政策支持文件，但由于儲(chǔ)能設(shè)備成果高昂、盈利模式不足、市場機(jī)制即運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善等因素限制了我國大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用實(shí)踐。因此研究澳大利亞已投運(yùn)的Tesla儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行，研究其對電網(wǎng)深層次影響，將為目前我國快速增長的儲(chǔ)能-電網(wǎng)交互技術(shù)發(fā)展提供寶貴的參考價(jià)值。

  除此之外，研究Tesla儲(chǔ)能在澳大利亞電力市場環(huán)境下的盈利模式，對未來我國電力現(xiàn)貨交易場景下的輔助服務(wù)市場發(fā)展也具有重要意義。

1 儲(chǔ)能投入南澳電網(wǎng)原因分析

1.1 儲(chǔ)能投入南澳電網(wǎng)的物理原因

  2016年9月28日，臺風(fēng)和暴雨等極端天氣襲擊了新能源發(fā)電占比高達(dá)48.36%的澳大利亞南部地區(qū)電網(wǎng)，最終導(dǎo)致50h后恢復(fù)供電的全南澳大利亞州大停電[3]。此次事件后，澳政府為解決南澳電網(wǎng)日益增長的新能源占比和逐年減少的系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的矛盾，向全球公開招標(biāo)大規(guī)模儲(chǔ)能電池項(xiàng)目，企圖通過儲(chǔ)能技術(shù)解決系統(tǒng)穩(wěn)定問題。

1.2 儲(chǔ)能投入南澳電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)原因

  經(jīng)濟(jì)層面上解決發(fā)電商市場力過強(qiáng)造成的輔助服務(wù)價(jià)格過高問題是儲(chǔ)能投運(yùn)的更重要目的。例如，經(jīng)計(jì)算2016年某月南澳電網(wǎng)至少需要35MW的調(diào)頻有功功率。由于南澳地區(qū)負(fù)荷較少常年保持在2000MW左右，較小的發(fā)電市場被AGL、Origin、Engie等3-5家發(fā)電廠商壟斷。發(fā)電商合謀在輔助服務(wù)市場報(bào)價(jià)5000澳元/MW以下時(shí)只出力34MW，滿足35MW的最后1MW電力價(jià)格往往被市場力抬高至15000澳元/MW以上成交。根據(jù)最后報(bào)價(jià)即為成交價(jià)的現(xiàn)貨市場交易規(guī)則，南澳電網(wǎng)只能被動(dòng)購買巨額調(diào)頻輔助服務(wù)[4][5]。

  造成這種看似不合理但合法抬價(jià)行為的原因是澳大利亞的全電量強(qiáng)制電力庫市場運(yùn)行模式。市場規(guī)則允許下的Withhold(延期交易)和Rebid(重復(fù)報(bào)價(jià))行為廣泛存在，減少發(fā)電出力或有電不發(fā)的行為造成了供需關(guān)系緊張并抬高了輔助服務(wù)價(jià)格[6]，造成了現(xiàn)貨市場價(jià)格急劇動(dòng)蕩。因此當(dāng)?shù)卣Ｍ脙?chǔ)能的快速、精準(zhǔn)、可控的調(diào)頻能力在輔助服務(wù)市場與傳統(tǒng)機(jī)組形成充分的市場競爭，通過競爭形成合理的競價(jià)方式，降低輔助服務(wù)價(jià)格。

對比傳統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組，儲(chǔ)能輸出的調(diào)頻能力較為穩(wěn)定且能保持很久，幾乎不會(huì)受到外界條件限制。因此大規(guī)模儲(chǔ)能具備替代火電機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻的能力，可削弱傳統(tǒng)機(jī)組壟斷的市場力。

  物理上為解決新能源接入后轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少帶來的系統(tǒng)穩(wěn)定問題，經(jīng)濟(jì)上促進(jìn)電力輔助服務(wù)市場的合理競爭是Tesla儲(chǔ)能投入運(yùn)行的雙重原因。

2 PowerPack儲(chǔ)能單元結(jié)構(gòu)及控制策略

  Tesla在位于南澳Hornsdale風(fēng)電場(包含105臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)315MW )旁建設(shè)100MW/129Mwh鋰 電 池 儲(chǔ) 能 系 統(tǒng),核 心 部 件為PowerPack儲(chǔ)能單元。聯(lián)合成立“Hornsdale電力儲(chǔ)備庫”(Hornsdale Power Reserve簡稱HPR)[7]。

2.1 蓄電池堆結(jié)構(gòu)

  HPR項(xiàng) 目 中Tesla鋰 電 池 儲(chǔ) 能 核 心 部 件PowerPack模塊源自電動(dòng)汽車Model S使用的電池組結(jié)構(gòu)：包含兩個(gè)電池模塊，集成了電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)和獨(dú)立的板載DC/DC。每個(gè)電池組容量13.5kWh，標(biāo)稱電壓48V，經(jīng)DC/DC變換到350V-550V，每個(gè)電池單元均可進(jìn)行獨(dú)立的充放電，實(shí)現(xiàn)2-4小時(shí)持續(xù)充放電[1][8]。

2.2 儲(chǔ)能變流器控制策略

  Tesla的儲(chǔ)能變流器控制模塊可提供3種控制模式：可控電流源模式、虛擬同步機(jī)模式、混合模式。電流源模式下逆變器可在4ms內(nèi)提供0-100%可控電流變化;虛擬同步機(jī)模式下逆變器提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、電壓/頻率穩(wěn)定、諧波控制;混合模式下將以同步調(diào)相機(jī)/同步發(fā)電機(jī)特性并網(wǎng)，3種模式可平滑切換[9]。

憑借PowerPack儲(chǔ)能單元可靠的充放電性能及針對不同控制對象的電壓頻率、有功無功功率電池控制策略形成的運(yùn)行模式，可為項(xiàng)目投產(chǎn)后運(yùn)行提供技術(shù)和經(jīng)濟(jì)保證。

3 儲(chǔ)能投運(yùn)后的物理表現(xiàn)及經(jīng)濟(jì)作用

3.1 兩次機(jī)組跳閘事故中發(fā)電側(cè)的物理反應(yīng)

  2017年12月14日凌晨1:58:59AM，維州電網(wǎng)Loy Yang A3機(jī)組跳閘，直至1:59:19AM造成560MW功率缺失，同時(shí)維州電網(wǎng)頻率跌至49.8Hz。頻率跌至49.8Hz的140ms后，距離Loy Yang機(jī)組1000公里遠(yuǎn)的南澳Tesla電 池 儲(chǔ) 能 系 統(tǒng) 快 速反 應(yīng) ，1:59:23AM向電網(wǎng)注入7.3MW有功功率。在Tesla儲(chǔ)能動(dòng)作4秒后，位于昆士蘭州已簽署調(diào)頻輔助服務(wù)合約的Gladstone電廠1號機(jī)組才開始向電網(wǎng)注入有功。02:05AM系統(tǒng)頻率恢復(fù)至50Hz。圖4為12月14日系統(tǒng)頻率和儲(chǔ)能出力情況，可見藍(lán)色曲線的儲(chǔ)能出力(對應(yīng)右側(cè)縱坐標(biāo))在紅色曲線頻率(對應(yīng)左側(cè)縱坐標(biāo))下跌后立即做出反應(yīng)并輸出有功功率持續(xù)至02:03分[12]，證明了Tesla優(yōu)秀的快速調(diào)節(jié)能力。

3.2 Tesla儲(chǔ)能在電網(wǎng)運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)作用

  由于2018年1月18日B1機(jī)組跳閘后造成了供小于求的供電緊張。維州和南澳州的電力現(xiàn)貨價(jià)格猛漲至12900澳元/MWh和14200澳元/MWh。Tesla儲(chǔ)能選擇在價(jià)格尖峰時(shí)刻的出力獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)收入。

   除滿足自身盈利需求，儲(chǔ)能的投運(yùn)也促進(jìn)了發(fā)電側(cè)市場競爭。投運(yùn)后Tesla儲(chǔ)能參與頻率輔助服務(wù)的有功功率占南澳地區(qū)調(diào)頻輔助服務(wù)市場份額的30%，打破了原有發(fā)電商對輔助服務(wù)的壟斷局面。對比可知：2016年12月的南澳升降調(diào)頻輔助服務(wù)(Raise and Lower Regulation Frequency Control and Ancillary Services)價(jià)格為502320澳元;2017年12月Tesla投運(yùn)后該輔助服務(wù)價(jià)格已降至39661澳元[16]，調(diào)頻輔助服務(wù)價(jià)格跌幅達(dá)92%。

綜上所述，雖然儲(chǔ)能容量較小，與火電相比參與調(diào)頻的有功功率絕對值微乎其微，但其快速、精準(zhǔn)、可控的調(diào)頻能力是儲(chǔ)能相比傳統(tǒng)火電機(jī)組的優(yōu)勢所在。儲(chǔ)能投運(yùn)后在現(xiàn)貨市場上商業(yè)運(yùn)營模式取得成功，輔助服務(wù)市場上通過打破發(fā)電商的價(jià)格壟斷倒逼輔助服務(wù)進(jìn)行降價(jià)。通過降低電網(wǎng)運(yùn)行成本間接提升了電網(wǎng)安全。

4 Tesla 儲(chǔ)能項(xiàng)目運(yùn)行對我國啟示

4.1 制定儲(chǔ)能參與電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)體系

  2017年12月14日Tesla儲(chǔ)能因其在頻率跌落后140ms至3分鐘內(nèi)一直提供調(diào)頻服務(wù)，時(shí)間上涵蓋了慣性響應(yīng)、一次調(diào)頻和二次調(diào)頻，開辟了世界上最大規(guī)模儲(chǔ)能電池實(shí)際參與電網(wǎng)調(diào)頻輔助服務(wù)的先河，證明了大規(guī)模儲(chǔ)能參與電網(wǎng)運(yùn)行的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

我國電網(wǎng)一次調(diào)頻的主力是大型火電機(jī)組，缺乏響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)能力俱佳的優(yōu)質(zhì)調(diào)頻電源。而根據(jù)澳大利亞的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，儲(chǔ)能對比傳統(tǒng)火電機(jī)組的AGC跟蹤效果更好。

  基于儲(chǔ)能獨(dú)特的運(yùn)行特性，我國電網(wǎng)公司需提前開展100MW及以上超大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真模型研究，提出應(yīng)對電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓需求的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化控制策略。建議我國制定區(qū)別于傳統(tǒng)火電機(jī)組的超大容量儲(chǔ)能電池參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓的并網(wǎng)測試實(shí)驗(yàn)導(dǎo)則和相關(guān)運(yùn)行技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)，以滿足AGC、AVC、一次調(diào)頻、二次調(diào)頻等電網(wǎng)對儲(chǔ)能的運(yùn)行要求。形成一整套評價(jià)大容量電池儲(chǔ)能電站運(yùn)行控制效果的評價(jià)體系，通過開展并網(wǎng)仿真和策略驗(yàn)證修正儲(chǔ)能運(yùn)行參數(shù)。

4.2 發(fā)揮儲(chǔ)能部分替代火電機(jī)組一次調(diào)頻的杠桿效應(yīng)

  由3.1節(jié)可知，儲(chǔ)能因其優(yōu)異的快速功率輸出和精準(zhǔn)跟蹤能力，與傳統(tǒng)火電或水電機(jī)組相比具有“以小博大”的杠桿效應(yīng)。針對儲(chǔ)能的調(diào)頻能力的杠桿效應(yīng)，已有多位學(xué)者進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[17]提出假設(shè)火電機(jī)組爬坡速率為4%p.u./min，20MW電池儲(chǔ)能調(diào)頻能力與187.5MW火電機(jī)組等效，前者比后者高效約9倍;文獻(xiàn)[18]中假設(shè)燃煤機(jī)組調(diào)頻時(shí)爬坡率為3%額定功率/min，25MW的電池儲(chǔ)能等同于83.3MW燃煤機(jī)組的調(diào)頻能力，兩者相差3.3倍;文獻(xiàn)[19]指出在同樣調(diào)頻容量及單位調(diào)節(jié)功率相同條件下，電池儲(chǔ)能無調(diào)頻死區(qū)時(shí)比傳統(tǒng)電源高效25倍以上;文獻(xiàn)[20]闡述在美國電力市場儲(chǔ)能調(diào)頻效果是水電機(jī)組的1.7倍、燃?xì)鈾C(jī)組的2.5倍、燃煤機(jī)組的20倍以上。

  以上文獻(xiàn)雖然量化并對比了儲(chǔ)能與傳統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組的調(diào)頻效果，但沒有考慮儲(chǔ)能實(shí)際響應(yīng)時(shí)間對一次調(diào)頻效果的影響。具體來說，電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中由于汽輪機(jī)在一次調(diào)頻過程中階躍響應(yīng)曲線的非線性變化，此時(shí)無法以單一爬坡率進(jìn)行線性描述，如籠統(tǒng)地將儲(chǔ)能的調(diào)頻能力與傳統(tǒng)機(jī)組等效是不準(zhǔn)確不切實(shí)際的。因此有必要根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對一次調(diào)頻標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行拆解，在不同的時(shí)間段內(nèi)形成不同的儲(chǔ)能出力/傳統(tǒng)機(jī)組出力效率比。

相對于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，儲(chǔ)能技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是快速精準(zhǔn)的功率響應(yīng)能力。以遼寧臥牛石全釩液流儲(chǔ)能單元電池實(shí)測結(jié)果為例，電池輸出有功功率從初始狀態(tài)熱備用285kW躍變?yōu)?373kW的時(shí)間為571ms。假設(shè)電網(wǎng)頻率下降后臥牛石全釩液流儲(chǔ)能單元的控制策略反應(yīng)時(shí)間為300ms左右，如加上放電時(shí)間571ms，可基本保證儲(chǔ)能在頻率波動(dòng)1秒內(nèi)放電至理想值并持續(xù)放電無衰減。因此在圖9中，紅色的儲(chǔ)能出力曲線可在1s-30s達(dá)到恒定功率放電并持續(xù)。假設(shè)全釩液流儲(chǔ)能電池和火電機(jī)組在3s時(shí)刻均出力1MW，則1MW的儲(chǔ)能調(diào)頻出力相當(dāng)于1MW的火電機(jī)組的調(diào)頻出力P3s，可得3s時(shí)刻1MW儲(chǔ)能調(diào)頻出力所等效的火電機(jī)組容量Pe3s為(國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 669-2011中5.4.2節(jié)中規(guī)定P0<250MW的火電機(jī)組，限制幅度≥10%P0;250MW≤P0<350MW的火電機(jī)組，限制幅度≥8%P0;350MW≤P0≤500MW的火電機(jī)組，限制幅度≥7%P0;P0>500MW的火電機(jī)組，限制幅度≥6%P0。因此本文中選取的300MW火電機(jī)組對應(yīng)最小限制幅度為8%)：

    Pe3s=1MW ?0.048 =20.833MW——（1）

    同理可得，在15s和30s時(shí)刻Pe15s、Pe30s分別為：

    Pe15s  =1MW ?0.06 =16.67MW——（2）

    Pe30s  =1MW ?0.072 =13.89MW——（3）

  因此，在持續(xù)30秒的一次調(diào)頻過程中，1MW全釩液流儲(chǔ)能電池出力等同于容量為13.89MW-20.833MW的火電機(jī)組的一次調(diào)頻出力。

理想情況下，若將200MW大連全釩液流電池儲(chǔ)能電站國家示范項(xiàng)目投入運(yùn)行并全部用來調(diào)頻，將使總?cè)萘?778MW-4166.7MW火電機(jī)組不再參與一次調(diào)頻，提高不參與一次調(diào)頻的火電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，也可一定程度延長機(jī)組及其輔機(jī)的使用壽命。

4.3 借鑒國外快速調(diào)頻輔助服務(wù)模式

  我國目前缺乏一次調(diào)頻輔助服務(wù)市場。電廠一次調(diào)頻仍作為基本服務(wù)被電網(wǎng)考評。儲(chǔ)能作為慣性響應(yīng)和一次調(diào)頻的新型電源目前還缺乏在輔助服務(wù)市場獲取價(jià)值的機(jī)會(huì)。因此可借鑒國外調(diào)頻輔助服務(wù)市場規(guī)則，將快速調(diào)頻能力列入輔助服務(wù)項(xiàng)目中。

目前，澳大利亞常規(guī)調(diào)頻輔助服務(wù)市場里最快的調(diào)頻服務(wù)基準(zhǔn)時(shí)間為6秒，按不同調(diào)頻速度和持續(xù)時(shí)間進(jìn)行輔助服務(wù)金額核算。

隨著電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量逐年減少，系統(tǒng)頻率波動(dòng)幅度愈加增大，傳統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組的調(diào)頻響應(yīng)能力仍未提高。因此澳電網(wǎng)引入并開展了新型快速調(diào)頻輔助服務(wù)(Fast frequency regulation簡稱FFR)。并將新型2s FFR與傳統(tǒng)的6s、60s、300s常規(guī)調(diào)頻輔助服務(wù)聯(lián)合使用，保持系統(tǒng)頻率下降300秒內(nèi)調(diào)頻機(jī)組有功出力總和不變。未來澳電網(wǎng)將制定0.5s甚至ms級FFR輔助服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

   在我國，區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則中對發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的響應(yīng)滯后時(shí)間規(guī)定一般不超過3秒。而如果考慮儲(chǔ)能參與一次調(diào)頻的響應(yīng)時(shí)間，3秒顯然是過慢的。為提升電力系統(tǒng)調(diào)頻反應(yīng)速度，我國可借鑒澳大利亞的快速調(diào)頻輔助服務(wù)模式，未來將針對儲(chǔ)能等新型調(diào)頻電源的響應(yīng)滯后時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)縮短至2秒甚至1秒內(nèi)。國內(nèi)目前已有省份鼓勵(lì)多元化的輔助服務(wù)電源參與市場競爭。2017年山東省電力中長期交易規(guī)則(試行)中已經(jīng)鼓勵(lì)獨(dú)立輔助服務(wù)提供者和電力用戶通過競價(jià)方式參與提供輔助服務(wù)，而隨著未來我國市場化輔助服務(wù)的深入發(fā)展，可將快速調(diào)頻輔助服務(wù)作為輔助服務(wù)細(xì)分項(xiàng)目的一種進(jìn)行競價(jià)。

4.4 探索儲(chǔ)能自盈利商業(yè)運(yùn)行模式

  儲(chǔ)能的本質(zhì)是給能量加入時(shí)間變量，這種特質(zhì)決定了儲(chǔ)能在電網(wǎng)中的根本作用是在正確的時(shí)間提供正確的能量。我國可借鑒澳電網(wǎng)目前已經(jīng)開展的考慮時(shí)間權(quán)重的價(jià)格斜率新型調(diào)頻輔助服務(wù)費(fèi)用核算方法,因此，我國可借鑒并引入此類調(diào)頻輔助服務(wù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定具有我國特色的響應(yīng)時(shí)間與電力價(jià)格成反比的調(diào)頻輔助服務(wù)規(guī)則，鼓勵(lì)調(diào)頻電源在電網(wǎng)發(fā)生故障后快速響應(yīng)，取代部分火電進(jìn)行調(diào)頻。

   在電網(wǎng)側(cè)，2020年我國全面開展電力現(xiàn)貨交易后，儲(chǔ)能可通過分鐘級甚至秒級的變化現(xiàn)貨交易價(jià)格實(shí)現(xiàn)低價(jià)充電高價(jià)放電，參與有償?shù)氖鹿蕚溆煤碗娋W(wǎng)調(diào)峰;在二次調(diào)頻階段利用小時(shí)級的充放電時(shí)間繼續(xù)參與調(diào)頻。

在電力用戶側(cè)，政府應(yīng)給予安裝小型分布式儲(chǔ)能裝置的用戶資金補(bǔ)貼，用戶既可將滿足自身用電，也可將儲(chǔ)能中多余的電力買給電網(wǎng)和其他用戶。而當(dāng)遭遇極端電網(wǎng)事故如2008年南方冰災(zāi)時(shí)，可由當(dāng)?shù)胤植际絻?chǔ)能發(fā)揮電源支撐作用，在電網(wǎng)轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)時(shí)保證負(fù)荷供電，電網(wǎng)需為孤網(wǎng)后維持負(fù)荷用電的分布式儲(chǔ)能給予經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)。

  雖然儲(chǔ)能在國外電力市場已經(jīng)應(yīng)用多年，但目前我國儲(chǔ)能商業(yè)化進(jìn)程中仍存在細(xì)分領(lǐng)域政策不明、電力市場環(huán)境下示范應(yīng)用較少、儲(chǔ)能安全穩(wěn)定性不高等困難和挑戰(zhàn)。應(yīng)從進(jìn)一步細(xì)化政策機(jī)制建設(shè)、市場化價(jià)格發(fā)現(xiàn)價(jià)值、加大研發(fā)力度等方面拓展儲(chǔ)能應(yīng)用空間。我國電力調(diào)度機(jī)構(gòu)不光要搭建涉及儲(chǔ)能狀態(tài)監(jiān)控的AGC控制平臺，還要升級現(xiàn)有EMS和輔助服務(wù)系統(tǒng)的計(jì)量核算功能，還原電力的商品屬性。

5 結(jié)語

  2017年12月投入南澳大利亞州電網(wǎng)運(yùn)行的100MW/129MWh Tesla鋰電池儲(chǔ)能在隨后的Loy Yang發(fā)電站機(jī)組兩次跳閘事故中快速反應(yīng)、快速出力，不僅參與了電網(wǎng)一次調(diào)頻，也有效縮短了系統(tǒng)頻率跌落后的恢復(fù)時(shí)間。證明了儲(chǔ)能參與電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)效性及其在電力現(xiàn)貨市場中獲利的商業(yè)模式的可行性，廣泛應(yīng)用后可從物理和經(jīng)濟(jì)兩方面提升電網(wǎng)安全。

  儲(chǔ)能能否在我國電網(wǎng)中應(yīng)用，能否獲得經(jīng)濟(jì)回報(bào)，除技術(shù)和成本內(nèi)在因素，還與我國電網(wǎng)運(yùn)行方式、電力市場環(huán)境、政策法規(guī)等外部因素密切相關(guān)。不同于澳大利亞的全電量現(xiàn)貨交易市場，我國電力系統(tǒng)存在準(zhǔn)入機(jī)制和結(jié)算模式匱乏、補(bǔ)貼金額不明、定價(jià)機(jī)制尚存爭議等諸多問題，一定程度上阻礙了儲(chǔ)能在我國開展示范應(yīng)用。此外，儲(chǔ)能電池在高寒地區(qū)的可靠性問題、儲(chǔ)能獲利后的資金分配問題、儲(chǔ)能電池梯次利用問題等都是制約儲(chǔ)能在我國大規(guī)模發(fā)展的因素，是未來一段時(shí)間急需研究和解決的問題。

文章來源：

《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》DOI: 10.7500/AEPS