本文依據(jù)山東電力科學研究院首席專家孫樹敏在“第十屆中國國際光儲充大會”的演講《高比例分布式光伏與分布式儲能的配置及協(xié)同運行》整理而成。
作為新能源裝機大省,山東省已經(jīng)成為新能源裝機規(guī)模最大的省級電網(wǎng)。根據(jù)山東省能源局發(fā)布的數(shù)據(jù),截至2023年6月,山東省新能源可再生能源裝機達到8382萬千瓦,是2020年底的1.7倍,占電力總裝機的41.8%。其中,光伏裝機達到4946萬千瓦,占比59.01%,穩(wěn)居全國首位;風電裝機達到2421萬千瓦,占比28.88%,風光新增裝機占全網(wǎng)總新增裝機的88%,已成為裝機增量主體。到“十四五”末,山東新能源裝機規(guī)模規(guī)劃達9300萬千瓦以上。
同時,山東省的分布式光伏也發(fā)展迅速,在全國1億千瓦的分布式光伏裝機中占比超21%,居全國首位。近三年,山東分布式光伏每年增速保持在30%以上,截至目前,山東省分布式光伏總裝機容量3556.1萬干瓦,累計接入數(shù)量105.8萬戶,5個縣的分布式光伏滲透率超100%。
但山東省分布式光伏的高速發(fā)展,也造成了很多問題:
部分分布式光伏無法直接參與電網(wǎng)負荷計算,對電網(wǎng)規(guī)劃、電力平衡等造成影響;
分布式光伏不配置儲能,不參與電力系統(tǒng)調(diào)節(jié),對配建儲能的集中式風光、煤電等其他參與靈活性的調(diào)節(jié)電源不公平;
分布式光伏盲目并網(wǎng)且不合理規(guī)劃導(dǎo)致用電負荷小、供電能力弱的地區(qū)電網(wǎng)嚴重過載;
由于光伏逆變器不主動參與并網(wǎng)點的電壓調(diào)節(jié),當分布式光伏的有功出力超過用戶負荷一定值時,將造成用戶過電壓。
因此,儲能的配置必不可少。具備靈活性調(diào)節(jié)作用的儲能將為電網(wǎng)提供強大的穩(wěn)定及支撐作用。截至2023年7月,山東省已建成并網(wǎng)新型儲能項目82個、規(guī)模283萬千瓦,2023年底,在華電萊城等項目建成后,裝機將達到300萬千瓦左右。
同時,分布式光伏也將通過配備儲能自行解決以上問題,山東棗莊在2021年11月率先提出了分布式光伏配備儲能的要求,隨后多市跟進,整縣推進+分布式儲能成為山東分布式光伏的典型發(fā)展方式。
但是,據(jù)儲能與市場了解,由于分布式光伏+儲能整體的投資成本過高,同時收益模式較為單一,目前僅靠峰谷價差獲利,投資收益無法保障,故此推進較為不理想。
獨立儲能主要參與的電力市場,如現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)等,分布式儲能均無法參與。針對于此,國網(wǎng)山東已經(jīng)開始考慮研究分布式光伏及儲能參與的電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度策略,提高分布式光儲的收益。下面將從分布式儲能的應(yīng)用、政策支持、項目應(yīng)用及建議等方面詳細展開。
分布式儲能的應(yīng)用
分布式儲能,區(qū)別于集中式儲能,主要應(yīng)用于分布式光伏,是促進分布式光伏就地消納、保障配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的必要手段。但具體應(yīng)用模式不僅限于單體的分布式光伏,分布式本身擁有巨大的靈活性,可以多種形式組合應(yīng)用,提升綜合利用效率。
其應(yīng)用主要有以下幾個方面。
用戶側(cè)儲能:光儲自發(fā)自用,余量上網(wǎng)
在用戶側(cè)能將分布式光伏發(fā)出的電力進行存儲自發(fā)自用,余量上網(wǎng)。當分布式能源不能滿足自發(fā)自用時,用戶可以從電網(wǎng)取電,對儲能系統(tǒng)進行充電,實現(xiàn)谷電的存儲,存儲的電量自用降低用電成本或者在負荷峰值時將電能上網(wǎng)賺取電價差額。
冷熱電聯(lián)儲:提升綜合能源系統(tǒng)能源綜合利用效率
通過構(gòu)建冷/熱/電聯(lián)合儲能系統(tǒng),打通電能與熱能聯(lián)絡(luò)通道,實現(xiàn)對冷、熱、電等多種能源形式的互補開發(fā)和綜合利用,提升系統(tǒng)綜合利用效率。
參與系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)壓:提供區(qū)域負荷供電電能質(zhì)量
通過采用虛擬同步發(fā)電技術(shù)主動參與區(qū)域配電網(wǎng)的電壓、頻率調(diào)節(jié)補償分布式能源發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的間歇性和隨機波動性,提高區(qū)域負荷供電電能質(zhì)量。
提升區(qū)域重要負荷的供電可靠性
利用儲能系統(tǒng)的能量存儲作用,可以在外部外部電網(wǎng)故障時為區(qū)域重要電網(wǎng)提供電壓、頻率支撐,配合分布式光伏、分布式風電的協(xié)同運行,為區(qū)域負荷用戶提供持續(xù)、可靠、清潔的電力供給,顯著提升區(qū)域負荷的供電可靠性。
提升配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行能力
利用儲能系統(tǒng)移峰填谷的作用,可以解決配電臺區(qū)變壓精、線路時段性或季節(jié)性重載或者過載的問題,在保障用戶負荷持續(xù)、可靠供電的同時,可以有效提升配電設(shè)備、配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運行能力
分布式儲能的政策支持
山東是全國首個提出分布式光伏配儲的省份,目前棗莊、濟南平陰縣、膠州均提出明確要求,分布式光伏需要配置儲能。
2021年11月,山東棗莊在《棗莊市分布式光伏開發(fā)建設(shè)規(guī)范》明確提出,新建分布式光伏要“按照裝機容量的15%-30%、時長2-4小時配置儲能設(shè)施,或者租賃同等容量的共享儲能設(shè)施”。
2022年5月,濟南市平陰縣發(fā)布《關(guān)于進一步加強分布式光伏項目備案、建設(shè)及并網(wǎng)管理的意見》,要求新建分布式光伏儲能配置比例不低于裝機容量的15%。
2022年8月,山東省膠州市發(fā)布《膠州市整市分布式光伏開發(fā)工作指導(dǎo)意見》,要求新建分布式光伏儲能配置比例為裝機容量的15%。
2022年8月,山東省印發(fā)《風電、光伏發(fā)電項目并網(wǎng)保障實施辦法(試行)》征求意見稿指出,整縣分布式光伏項目根據(jù)各具(市、區(qū))規(guī)劃要求積極配置儲能設(shè)施,保障并網(wǎng)。
山東棗莊之后,多個地區(qū)也發(fā)布政策,鼓勵/支持/引導(dǎo)/要求分布式光伏配置儲能。
從當前各地的政策來看,分布式光伏配置儲能或?qū)⒅饾u成為廣泛趨勢,尤其是在分布式光伏裝機占總光伏市場裝機一半之后,其在發(fā)電側(cè)起到的影響越來越大。
但同時我們也看到分布式光伏由于本身開發(fā)成本較高,配儲推進難度大。多數(shù)省份即使提到配置分布式儲能也僅僅在“鼓勵”階段。隨著儲能成本的降低,光伏進一步的降本增效,以及分布式儲能可以與輔助服務(wù)市場、電力現(xiàn)貨市場獲取明確收益后或許才會大邁步前進。相信山東省會首先為全國做出示范性成績。
典型項目介紹
對應(yīng)于應(yīng)用場景,山東電網(wǎng)已開展多個示范工程。
智能微電網(wǎng)群協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究及工程示范
工程涵蓋5.3MWh儲能系統(tǒng)、1.1MW光伏、381MVA柴油發(fā)電機、10kV/3MWA柔性直流配電系統(tǒng)。
共設(shè)計交直流互聯(lián)11種組網(wǎng)運行模式,通過微電網(wǎng)群協(xié)同調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)系統(tǒng)在不同模式之間的平滑切按以及子微網(wǎng)之間的功率互濟支撐通過柔性直流互聯(lián),實現(xiàn)在各海島廣域分散的分布式光伏與儲能/柴油機協(xié)同互補開發(fā),全面提升海島配電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置能力、可再生能源消納能力和可靠供電水平。
青島中德生態(tài)園多能互補綜合能源示范工程
工程涵蓋1.75MW儲能虛擬同步機系統(tǒng)、7x7kW交流充電樁、400kW天然氣冷熱電聯(lián)供、3x60kW直流充電樁、1.2MW分布式光伏、地源/空氣源熱泵系統(tǒng)、蓄冷、蓄熱系統(tǒng)。
項目打通了冷熱電等異質(zhì)能源系統(tǒng)間的技術(shù)壁壘,實現(xiàn)分布式光伏與天然氣、地熱能、空氣能等多類型分布式能源的協(xié)同調(diào)控滿足重要負荷對多種能源形式的高效、高可靠供給需求,提升能源綜合利用效率。
對于分布式光伏的下一步發(fā)展和改革方向,孫樹敏提出研究主能量市場、輔助服務(wù)市場等多級市場下考慮分布式光伏及儲能參與的電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度策略,在未來電力市場發(fā)展形態(tài)下,建立分布式光儲聚合體在多種市場下資源優(yōu)化分配和競價等交易行為及其成本回收機制。
原標題:分布式儲能以獨立儲能身份參與現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)還有多遠