学术研究|储能建设是电力系统变革的关键节点
2018-06-13 13:48:43
摘要：近日，《国家发展改革委国家能源局关于提升电力系统调节能力的指导意见》从加快推进电源侧调节能力提升、科学优化电网建设、提升电力用户侧灵活性方面提出了一系列政策措施。
一、传统思维下的三大调节要素
需要调节的根源在于供给侧与需求侧存在不匹配，存在受自然力、技术水平、市场需求等方面因素限制约束下的不确定性波动。
笔者认为，按传统思维，电力系统调节能力的核心主要在于三个要素：
一是供给侧要素
包括电源是否持续、坚强、稳定，发电能力是否充足，紧急情况下是否具备较为充沛的机动调节能力等;
二是需求侧要素
也就是电能消费端的负荷总量、负荷分布、需求变化规律、灵活度等，关键在于两点：一是可承受性，即极端情况下的最大负荷值与最大发电能力值的对比;二是可预测性，即根据工业建设、经济发展、气象条件、负荷波动等历史因素能否对未来一定时间段的负荷峰谷值和变化规律作出尽量精确的测算;
三是供给与需求之间的联络通道
也就是电网，包括网络的输送能力、调控水平、架构布局、技术与安全约束等。
以上的思路是与电能的传统技术特点相对应的，即其利用形式的瞬时性决定了供给侧与需求侧不匹配的情况下，系统调节存在天然的难度和矛盾;同时电能的输送与利用高度依赖电力网络，电网的质量与架构同样成为影响系统调节能力的重要因素。按照现行管理体制，调度机构归属电网企业管理，电网实际的功能远远超出了输送通道的作用，成为沟通调节电能供给、电能输送、电能消费的关键节点。电网不论在电力系统整体技术调节能力还是整个电力系统体系架构中占有突出的比重。
二、技术发展有望对现行架构带来全新变革
按照上文所述，传统的发电、电网、用户作为电力系统的主要要素，构成整个系统的主要元素架构，进而影响决定其生产组织和管理运行模式，并且电网在其中起着至关重要的作用。储能技术的发展为上述问题提供了全新的思路。技术的突破不仅是生产力水平的突破，更会带来系统格局和体制机制的革命性变革：电能即发即用的技术特征将随着储能技术发展发生革命性改变，发电侧与用电侧必须瞬时性一致的技术约束将伴随储能技术的不断完善而逐渐削弱甚至消除。
大力发展储能技术，尽快形成技术先进、机制灵活、布局合理的储能体系，将会从电力供给、电力需求、电力输送网络等各个方面为电力系统带来全新变革，进而推动整个电力发展改革进程：
从供给侧看
储能技术发展可以明显扩大电力供给能力。
《意见》指出
“在调峰调频需求较大、弃风弃光突出的地区，结合电力系统辅助服务市场建设进度，建设一批装机容量1万千瓦以上的集中式新型储能电站”。
笔者认为，发展储能技术的意义不仅在于缓解弃风弃光，节约和充分利用资源，同时更增强了电力供给能力，使得电源侧的供给保障大大提高。并且储能克服了电能即发即用的局限，从整个电力系统调节能力建设角度考量，等于增加了一支高度机动的强大力量，可以有效应对负荷曲线的峰谷变化，妥善应对不时之需。
从需求侧看
储能设施的建设使得一部分负荷视同有了较为稳定的电源，能够减少用电负荷的波动，助力系统的调节：随着技术发展和石墨烯等优质储能载体的加工利用，储能电池将体积更小、容量更大，若能较长时间保障居民用户取暖、做饭等生活应用，就会缓解特定时段负荷的波动，同时也缓解了供给侧的压力。
换而言之，能够满足用户生活所需的储能设施作为一种灵活电源，实现了电能供给侧与需求侧的近距离甚至零距离对接，供给与需求的距离缩短甚至消失，二者之间的灵活完美对接大大降低了系统调节的压力和必要性。
笔者认为，储能体系建设最重大的意义在于对电网的影响。任何概念和体系都有成长、变化与衰减、灭亡的过程，必须用与时俱进的观点考量电力系统的发展。电网作为电力供给与需求侧的联系通道和媒介，并非一定一成不变。储能的发展就足以带来突破和变革的可能。储能设施相当于一个个灵活的电源，当储能技术发展到一定程度，储能体系较为完善时，电能需求侧可以直接对接供给侧，对电力网络的依赖将大大降低。进而受电网输送能力、运行质量、安全约束、架构布局、调度水平等因素密切影响的整个电力系统调节能力也会大大增强，因为传统供给侧与需求侧之间掣肘系统调节能力的网络被储能体系一定程度上削弱或替代，整个电力系统调节的约束要素减少了，调节的水平自然也就提高了。等于轻装上阵，轻松调节：传统的电力系统三要素(电源、电网、用户)有望变为两要素，电能供给侧与需求侧的媒介及通道可能衰减甚至消失。同时，对网络依赖性的降低，也减少了线路通道建设的经济负担和大面积停电等网络系统性风险。
三、增量配电业务宜与储能建设密切配合
“国家发展改革委、国家能源局《增量配电业务配电区域划分实施办法(试行)》办法指出，“配电区域划分应与国家能源政策相衔接”，“鼓励以满足可再生能源就近消纳为主要目标的增量配电业务，支持依据其可再生能源供电范围、电力负荷等情况划分配电区域”。国家能源局印发的《2018年能源工作指导意见》指出“推动先进储能技术应用”。”
笔者认为，发展储能技术符合国家能源政策的指向。当储能技术水平达到一定程度时，在弃风弃光较为严重的地区，选取较为适合工业和经济社会发展的区域推广大型储能电站(不是指传统抽水储能电站，而是指采用大容量电池组等先进技术提供稳定持续电能的电站)，引入有配电网运营权的售电公司建设运营，不仅仅有利于新能源的储存与消纳，更重要的意义在于出现了更为稳定、更为持续的新型电源——这种电源没有即发即用的传统压力，可以从容应对需求侧的变化与波动，同时能量的来源可以就地取材于风光等自然力，网络输送的必要性和约束性大大降低，如果储能电站周边配置较为合理的耗能企业和工业布局，完全有望形成不依赖电力输送主网架，同时具备稳定性与灵活性的相对独立的电能生产消费系统。
电力是经济发展的晴雨表。
通过储能技术发展和储能体系建设的推进，有望有效改进传统的电力系统架构，缩小乃至消除电力供给侧与需求侧的距离与阻隔，减小因网络输送对电力系统调节能力及系统稳定性和安全约束水平的影响，通过技术性的突破与革命改善传统的体制架构。
笔者认为应该把握时代脉搏，以勇于创新和改革进取的精神大力推进储能体系建设，最大限度发挥储能在提高电力系统调节能力、推进电力体制改革、推动清洁能源消纳利用、带动区域经济发展、助力脱贫攻坚等方面的积极作用。来源:《中国电业》
