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我国储能不断走向“刚需”

作者:中国储能网新闻中心 来源:申港证券 嘿嘿能源heypower 发布时间:2021-04-30 浏览:次
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1、 我国电网灵活调节电源占比较低

电网系统正在经历着从传统能源向新能源转型,在享受着新能源的清洁、低成本的同时,电网灵活性降低的问题也愈发突出。风电+光伏在发电量中占比,已由 2012年的 2%,提升至 2020 年的 9.3%,并且根据《2021 风电光伏建设管理办法(征求意见稿)》,此比例将提升至 11%。风电、光伏由于发电输出依赖于可预测性较差的自然资源,出力波动性较大,与用电负荷相关性很低,需要搭配具有调频、调峰性能的机组,以避免对电网造成的冲击。

提升电网灵活性主要依赖调峰和调频能力,实现此功能需依赖电池储能、 抽水蓄能、燃气电站等灵活调节电源。根据中电联数据, 我国此类灵活电源装机比例不足 6%,“三北”地区新能源装机显著高于全国平均水平,但灵活调节电源更是不足 3%,电网调节能力大打折扣。相较其他国家,天然气发电比例较高的欧美国家普遍灵活电源比重较高,如美国(灵活电源占比 49%)、西班牙(34%)、德国(18%)。

2 、居民用电比例提升增加负荷波动

我国经过多年快速发展,整体用电量逐年增长,电力消费结构也在不断变化, 纵向对比来看,虽然第二产业用电仍然占到总用电量的 68%以上,但第一产业、第二产业用电量持续下降, 居民、第三产业用电占比不断提高, 2020 年第三产业、居民用电量占比已达到 16%、 15%。

虽然我国居民用电占比正在提升,但从用电结构、人均用电量两个维度横向对比欧 美亚发达国家, 我国居民用电仍然具有非常大提升空间:

? 我国产业结构仍然以工业为主,服务业、消费正在快速发展过程中,电力消费结构同样如此, 未来城市化、产业转型均会提升第三产业、居民用电比例。

? 从人均用电量角度横向对比, 我国人均居民用电量大幅低于发达国家,仅为美国的 16%,日本的 33%,但中国人均用电量增速远超发达国家,在经济快速发展带动消费的背景下,居民用电量绝对值将保持持续上升势头。

未来我国第三产业、居民用电占比预计将继续提升,电网也需要从适应工业负荷过渡到适应民用负荷。工业、工商业、居民用电因为使用习惯的不同,负荷特征截然不同,工业、工商业用电因为规模较大、运行规律稳定,相对负荷较易预测, 而居民用电因为规模小且零散,运行极其不规律,因此负荷预测难度较大。而且由于夏季酷暑、冬季极寒等极端天气影响,更加剧了负荷的波动性。

极端天气导致电网峰值负荷大幅升高。在全球变暖、燃煤供暖逐步取消的背景下,由于空调、电采暖设备的集中使用,峰值负荷被进一步提升,对电网造成了极大的瞬时冲击, 导致停电。今年 1 月国内极寒天气下,多地创出历史新高负荷峰值, 1月 7 日国网区域 11 个省级电网负荷创历史新高, 而美国德克萨斯州也因为极寒天气导致电力短缺,最高电价甚至达到 65 元/kWh。

而由于居民用电比例的持续增长,小型化、不规律的用户终端占比将不断提升,用电负荷波动性将进一步增大。通过对比过去 10 年主要省市的用电负荷及用电量数据,可以发现大部分省市用电负荷增速已高于用电量增速,我们认为这种趋势未来仍将延续,电网将面临更加复杂的挑战。

3 、储能是提升电网灵活性的刚需选择

我国电网的灵活性装机较低、居民用电比例不断上升的特征,决定了电网提升灵活性将成为接下来发展刚需。而电池储能凭借着其极快的响应速率、灵活的配置方式,正在电网灵活性提升中作用愈发突出,配置储能可以实现以下功能:

? 提供系统惯量支撑,补充电网调频能力。传统火电、水电、核电、天然气等发电方式都通过发电机输出电能,当电网出现频率波动时,凭借着汽轮机组的转动惯量可以延缓频率波动趋势。但风电机组转速慢,转动惯量较小,而光伏发电无转动设备,不具备转动惯量,当电网频率突变时,响应能力大幅下降。未来新能源占比提升,将使系统转动惯量降低 30%以上。储能具有出色的响应速率,可以在电网频率波动时提升电网惯量支撑,并且自动响应进行一次调频、二次调频。

? 保障短时尖峰负荷供电,大幅节省电网投资。传统电网投资需建设能够满足尖峰负荷的容量,但尖峰往往持续时间非常短,例如 2019 年江苏最大负荷为 1.05 亿千瓦,超过95%最高负荷持续时间只有55小时,在全年运行市场占比仅有0.6%,但满足此尖峰负荷供电所需投资高达 420 亿。而如果采用 500 万千瓦/2 小时的电池储能来保障尖峰负荷供电,所需投资约 200 亿,投资额大幅节省。

? 促进新能源消纳,进行电网容量灵活调度。传统火电、核电、天然气等发电方式,输出功率和燃料供给相关,也就意味着可以人为控制,而风电、光伏输出功率与资源相关,可预测性较差,而且无法控制,新能源占比的提升,降低了电网灵活性。从负荷特性来看,居民用电晚上负荷最高,而随着居民用电占比提升,光伏 白天输出功率最高、夜间为零的特点与负荷之间背离将愈发明显,增加储能系统实现白天发电量向夜晚用电高峰转移,促进了新能源消纳,也为电网调峰增加了手段。

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