新型储能在电力系统中的多元场景

储能行业应用场景丰富，主要可分为电源侧、电网侧和用户侧三类。

电源侧对储能的需求场景类型较多，包括可再生能源并网、电力调峰、系统调频等；电网侧储能主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电扩容升级等；用户侧储能主要用于电力自发自用、峰谷价差套利、容量电费管理和提高供电可靠性等。

可再生能源并网

储能系统和可再生能源可成为一个完整的系统，平滑风电和光伏出力的波动性，实现可调节、可调度的输出，跟踪发电计划以应对电网考核，提升波动性电源的一次调频、基础无功支撑能力，减少电力系统中备用机组容量，使风电、光伏等可再生能源对电网更加友好。

通过在风电、光伏电站配置储能的方式，基于电站出力预测和储能充放电调度，可保障可再生能源电力的消纳。在负荷低时，储能系统可储存暂时无法消纳的弃风弃光电量，之后转移至其他时段再进行并网。通过减少弃风弃光电量，储能系统可提升风电、光伏项目的经济效益。

光伏发电端储能工作原理 图源：PowerLab

电力调峰

为了维护电力系统的平衡，在用电高峰时，需要增加发电机组出力或限制负荷来满足需要；而在用电低谷时，需要减少发电机组出力，保持发电、输电和用电之间的平衡，使供电的频率质量在合格范围内。这种随时调节发电出力以适应用电负荷每天周期性变化的行为，称为调峰。

储能系统可作为电源输出功率或作为负荷吸收功率，实现用电负荷的削峰填谷，即在用电负荷低谷时发电厂对储能电池充电，在用电负荷高峰时将存储的电量释放，以帮助实现电力生产和电力消费之间的平衡。

储能应用于电力调峰可保障短时尖峰负荷供电，延缓新建机组的建设需求。

典型日内小时负荷特性图 图源：PowerLab

辅助动态运行

动态运行是指为了实现负荷和发电之间的实时平衡，火电机组需要根据电网调度的要求调整输出，而不是恒定地工作在额定输出状态，具体包括启动、爬坡、非满发和关停4种运行状态。

辅助动态运行主要是以储能系统和传统火电机组联合运行的方式，按照调度的要求调整输出的大小，尽可能让火电机组工作在接近经济运行的状态下，提高火电机组的运行效率。

储能和传统火电机组的联合运行可避免动态运行对火电机组寿命的损害，减少火电机组设备维护和更换的费用，进而延缓或减少发电侧对于新建发电机组的需求。

系统调频

储能系统与发电机组联合参与电网二次调频是目前已商业化应用的储能运营模式。同火电机组相比，储能系统在充放电功率的控制方面具有显著的优势，其控制精度、响应速度等指标均远远高于火电机组。

缓解电网阻塞输

电阻塞指的是对电力输送服务的要求大于输电网的实际物理输送能力。产生阻塞的根本原因是不同区域内发电和输电能力的不平衡。

在电网侧线路上游建设的储能，可在发生线路阻塞时将无法输送的电能存储到储能设备中，等到线路负荷小于线路容量时，再向线路放电。

在开放竞争性的电力市场环境中，如果将储能安装在高发电成本的一端，通过储能在低谷充电、高峰放电，可有效降低高峰时期对其他机组发电量的需求，降低阻塞情况。

延缓输配电设备扩容升级 

建设储能可成为升级或新建输配电设备的替代解决方案，即在负荷接近设备容量的输配电系统内，可以利用储能系统有效提高电网的输配电能力，从而延缓新建输配电设施，降低成本。

相较于输配网扩容，储能建造时间更短，社会和环境影响更小，在储能成本大幅降低的前提下，这一解决方案的经济性也进一步加强。

电力自发自用水平提升

在光伏系统的基础上配置储能，家庭和工商业用户可提升电力自发自用水平，直至实现白天和夜间的电力需求都由自家光伏系统满足。

分布式能源＋储能应用这一场景得以推广的主要经济驱动因素之一是提高电力自发自用水平可延缓和降低电价上涨带来的风险，以及规避因电力供应短缺而带来的损失。

例如对于安装光伏的家庭和工商业用户，考虑到光伏在白天发电，而用户一般在下午或夜间负荷较高，通过配置储能可以更好地利用自发电力，提高自发自用水平，降低用电成本。

峰谷价差套利

峰谷电价的实施改善了电力供需状况，也扩大了储能在用户侧的峰谷价差套利空间。在实施峰谷电价的电力市场中，工商业用户通过低电价时给储能系统充电，高电价时储能系统放电的方式，将高峰时间的用电量平移至低谷时段，实现峰谷电价差套利。

峰谷电价比例排名图 图源：PowerLab

 降低容量电价模式示意图 图源：PowerLab

容量费用管理

工商业用户可以利用储能系统在用户的用电低谷时储能，在用电高峰时放电，从而降低用户的尖峰功率以及最大需量，使工商业用户的实际用电功率曲线更加平滑，降低企业在高峰时的最大需量功率，起到降低容量电价的作用。

提高电能质量

电信、精密电子、数据中心等的行业用户对电能质量要求较高。负荷端的储能能够在短期故障的情况下，保持电能质量，减少电压波动、频率波动、功率因数、谐波以及秒级到分钟级的负荷扰动等因素对电能质量的影响。

通过储能提高电能质量获得的收益，主要跟电能质量不合格事件的次数以及低质量的电力服务给用户造成的损失程度有关。同时，配备的储能系统的容量等指标也能影响该部分的收益。

在实际应用中，储能的某一功能应用并不局限于单一应用场景，以平滑输出、跟踪出力计划为例，可同时应用于电源侧、电网侧和用户侧。

如下图所示，随着可再生能源配置储能政策的出台，2020年可再生能源并网侧储能的新增比例在当年大幅增加，占比达到了40%以上。根据BNEF预测“十四五”期间，可再生能源配置储能及独立调频储能将占据主要地位。

储能应用场景的多样性决定了储能技术的多元化发展。虽然在电源、电网和负荷侧储能的作用多种多样，但总体来说，根据不同时长的储能需求，储能的应用场景可以分为容量型（≥4小时）、能量型（约1~2小时）、功率型（≤30分钟）和备用型（≥15分钟）四类32。

目前新能源侧配置储能系统通常以功率型或能量型为主，主要起到平滑功率波动的作用。随着新能源装机容量和发电比例的提升，对储能时长的要求越来越高，容量型储能的需求日益增长。

国家发改委和能源局鼓励发电企业对于超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15%的挂钩比例（时长4小时以上）配建调峰能力。国内各地政府主管部门陆续出台文件支持4小时以上容量型储能的应用。

随着新能源装机规模的提升和长时储能技术的进步，4小时以上的新型长时储能技术将逐步进入商业化应用，满足电力系统长时储能的服务需求。

储能产业交流群

2021年全球电化学储能装机规模21.1 GW。其中，锂离子电池93.9%；铅蓄电池2.2%；钠基电池2.0%；液流电池1.2%；超级电容器0.2%；其它0.5%。到2025年，预计电化学储能增量将达到12GW/年，累计装机约40GW。在储能产业链中，各种电化学储能技术、新材料、先进制造设备、储能配套设施等都迎来了爆发式增长的机会。为促进储能产业行业交流，艾邦特建有“储能产业交流群”，欢迎业内人员加入。

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原文始发于微信公众号（艾邦储能与充电）：新型储能在电力系统中的多元场景