前言
電化學儲能現(xiàn)總體規(guī)模占比較小，但近幾年發(fā)展迅猛。根據(jù)CNESA項目庫的不完全統(tǒng)計，截止2017年底全球已投運儲能項目累計裝機規(guī)模為175.4GW，抽水儲能占比達到96%，其次為電化學儲能，占比為1.7%。雖然目前電化學儲能占比較小，但卻是發(fā)展速度最快的儲能技術，2012~2016年全球電化學儲能累計裝機量復合增長率達到32%。截止2017年底全球已投運電化學儲能項目累計功率規(guī)模為2926.6MW，新增規(guī)劃、在建的電化學儲能項目裝機規(guī)模為3063.7MW；國內(nèi)已投運電化學儲能累計規(guī)模為389.8MW，新增規(guī)劃、在建裝機規(guī)模為705.3MW，預計新建項目的陸續(xù)投產(chǎn)將支撐電化學儲能維持較高增速。
具體到儲能各應用場景分布，2017年國內(nèi)電化學儲能項目應用集中在用戶側、集中式可再生能源并網(wǎng)以及輔助服務領域，占比分別達到59%、25%、16%。其中，鋰離子電池由于其高能量密度以及高充放電倍率優(yōu)勢，在集中式可再生能源并網(wǎng)和輔助服務領域應用占比分別達到83%、100%，而鉛蓄電池由于其成本優(yōu)勢，在用戶側領域應用占比達到77%。
儲能在電力市場輔助服務中的應用
電力市場輔助服務是指為維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，保證電能質量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)和電力用戶提供的服務。其主要內(nèi)容包括:一次調頻、自動發(fā)電控制(AGC)、調峰、無功調節(jié)、備用、黑啟動等。其中，發(fā)電機組的一次調頻、設計功率因素范圍內(nèi)的無功調整和機組設計調峰率以內(nèi)的調峰屬于無償且必備的基本輔助服務。而有償輔助服務指除基本輔助服務之外的其他輔助服務，包括AGC、備用、無功服務和黑啟動等。
我國電源結構仍以火電為主。根據(jù)中電聯(lián)發(fā)布數(shù)據(jù)，2017年火電發(fā)電量4.61萬億千瓦時，占總發(fā)電量比重71%；總裝機量11.06億千瓦，占總裝機量比重為62%，預計火電中長期仍將是電力供應主力。但隨著新能源發(fā)電占比的不斷提升，為接納新能源發(fā)電入網(wǎng)，對電力系統(tǒng)調峰、調頻等輔助服務能力要求不斷提升。由于目前國內(nèi)電力結構以火電為主，預計未來火電廠將主要承擔輔助服務功能。提升火電機組靈活性，加強機組調峰能力和消納新能源入網(wǎng)也是“十三五”能源戰(zhàn)略的調整重點，根據(jù)《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年常規(guī)煤電靈活性改造規(guī)模要達到8600萬千瓦左右。
目前火電應用于輔助服務仍面臨技術端、成本端的壓力。從技術端來看，火電機組響應時滯長，不適合參與更短周期調頻，一次調頻機組受蓄熱制約而存在調頻量明顯不足，參與二次調頻機組爬坡速率跟不上AGC指令，一、二次調頻協(xié)聯(lián)配合也尚需加強。從成本端來看，一方面火電機組頻繁變動功率將加大排放物排放量控制難度，火電廠出于環(huán)保壓力將被迫采用更優(yōu)質燃煤增加成本，低負荷工作狀態(tài)下單位煤耗也更高；另一方面頻繁調頻將降低火電機組使用率，并加速設備磨損，增加維修成本，目前輔助服務成本已經(jīng)成為火力發(fā)電成本重要組成部分。此外，三北地區(qū)新能源與火電重合度高，但火電約一半為熱電機組也限制其參與調頻能力。
輔助服務市場需求巨大。電池儲能系統(tǒng)具有自動化程度高、增減負荷靈活、對負荷隨機和瞬間變化可作出快速反應等優(yōu)點，能保證電網(wǎng)周波穩(wěn)定，起到很好調頻作用?；痣妰δ芄餐瑓⑴cAGC調頻，通過儲能跟蹤AGC調度指令，實現(xiàn)快速折返、精確輸出以及瞬間調節(jié)，彌補發(fā)電機組的響應偏差，能夠顯著改善機組AGC調節(jié)性能。據(jù)測算，電池儲能系統(tǒng)單位時間內(nèi)功率爬坡能力是火電燃煤機組的3倍以上，即調頻能力相當于3倍功率火電機組。一般調頻功率配套需求2~3%，國內(nèi)現(xiàn)有火電裝機量11億千瓦，若按照3%配套，將產(chǎn)生33GW儲能電池需求。
輔助服務補償機制的建立，有望加速儲能系統(tǒng)在火電調頻領域滲透。2016年6月，國家能源局發(fā)布了《關于促進電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務補償（市場）機制試點工作的通知》，確定了儲能參與調峰調頻輔助服務主體地位，提出在按效果補償原則下加快調整儲能參與調峰調頻輔助服務的計量公式，提高補償力度。在五部門印發(fā)《關于促進儲能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》中提到，要建立健全儲能參與輔助服務市場機制；參照火電廠提供輔助服務等相關政策和機制，允許儲能系統(tǒng)與機組聯(lián)合或作為獨立主體參與輔助服務交易；根據(jù)電力市場發(fā)展逐步優(yōu)化，在遵循自愿的交易原則基礎上，形成“按效果付費、誰受益誰付費”的市場機制。
