本文依据山东电力科学研究院首席专家孙树敏在“第十届中国国际光储充大会”的演讲《高比例分布式光伏与分布式储能的配置及协同运行》整理而成。
作为新能源装机大省,山东省已经成为新能源装机规模最大的省级电网。根据山东省能源局发布的数据,截至2023年6月,山东省新能源可再生能源装机达到8382万千瓦,是2020年底的1.7倍,占电力总装机的41.8%。其中,光伏装机达到4946万千瓦,占比59.01%,稳居全国首位;风电装机达到2421万千瓦,占比28.88%,风光新增装机占全网总新增装机的88%,已成为装机增量主体。到“十四五”末,山东新能源装机规模规划达9300万千瓦以上。
同时,山东省的分布式光伏也发展迅速,在全国1亿千瓦的分布式光伏装机中占比超21%,居全国首位。近三年,山东分布式光伏每年增速保持在30%以上,截至目前,山东省分布式光伏总装机容量3556.1万干瓦,累计接入数量105.8万户,5个县的分布式光伏渗透率超100%。
但山东省分布式光伏的高速发展,也造成了很多问题:
部分分布式光伏无法直接参与电网负荷计算,对电网规划、电力平衡等造成影响;
分布式光伏不配置储能,不参与电力系统调节,对配建储能的集中式风光、煤电等其他参与灵活性的调节电源不公平;
分布式光伏盲目并网且不合理规划导致用电负荷小、供电能力弱的地区电网严重过载;
由于光伏逆变器不主动参与并网点的电压调节,当分布式光伏的有功出力超过用户负荷一定值时,将造成用户过电压。
因此,储能的配置必不可少。具备灵活性调节作用的储能将为电网提供强大的稳定及支撑作用。截至2023年7月,山东省已建成并网新型储能项目82个、规模283万千瓦,2023年底,在华电莱城等项目建成后,装机将达到300万千瓦左右。
同时,分布式光伏也将通过配备储能自行解决以上问题,山东枣庄在2021年11月率先提出了分布式光伏配备储能的要求,随后多市跟进,整县推进+分布式储能成为山东分布式光伏的典型发展方式。
但是,据储能与市场了解,由于分布式光伏+储能整体的投资成本过高,同时收益模式较为单一,目前仅靠峰谷价差获利,投资收益无法保障,故此推进较为不理想。
独立储能主要参与的电力市场,如现货市场、辅助服务等,分布式储能均无法参与。针对于此,国网山东已经开始考虑研究分布式光伏及储能参与的电网经济调度策略,提高分布式光储的收益。下面将从分布式储能的应用、政策支持、项目应用及建议等方面详细展开。
分布式储能的应用
分布式储能,区别于集中式储能,主要应用于分布式光伏,是促进分布式光伏就地消纳、保障配电网安全稳定运行的必要手段。但具体应用模式不仅限于单体的分布式光伏,分布式本身拥有巨大的灵活性,可以多种形式组合应用,提升综合利用效率。
其应用主要有以下几个方面。
用户侧储能:光储自发自用,余量上网
在用户侧能将分布式光伏发出的电力进行存储自发自用,余量上网。当分布式能源不能满足自发自用时,用户可以从电网取电,对储能系统进行充电,实现谷电的存储,存储的电量自用降低用电成本或者在负荷峰值时将电能上网赚取电价差额。
冷热电联储:提升综合能源系统能源综合利用效率
通过构建冷/热/电联合储能系统,打通电能与热能联络通道,实现对冷、热、电等多种能源形式的互补开发和综合利用,提升系统综合利用效率。
参与系统调频、调压:提供区域负荷供电电能质量
通过采用虚拟同步发电技术主动参与区域配电网的电压、频率调节补偿分布式能源发电系统输出功率的间歇性和随机波动性,提高区域负荷供电电能质量。
提升区域重要负荷的供电可靠性
利用储能系统的能量存储作用,可以在外部外部电网故障时为区域重要电网提供电压、频率支撑,配合分布式光伏、分布式风电的协同运行,为区域负荷用户提供持续、可靠、清洁的电力供给,显著提升区域负荷的供电可靠性。
提升配电网的安全稳定运行能力
利用储能系统移峰填谷的作用,可以解决配电台区变压精、线路时段性或季节性重载或者过载的问题,在保障用户负荷持续、可靠供电的同时,可以有效提升配电设备、配电网网络的安全稳定运行能力
分布式储能的政策支持
山东是全国首个提出分布式光伏配储的省份,目前枣庄、济南平阴县、胶州均提出明确要求,分布式光伏需要配置储能。
2021年11月,山东枣庄在《枣庄市分布式光伏开发建设规范》明确提出,新建分布式光伏要“按照装机容量的15%-30%、时长2-4小时配置储能设施,或者租赁同等容量的共享储能设施”。
2022年5月,济南市平阴县发布《关于进一步加强分布式光伏项目备案、建设及并网管理的意见》,要求新建分布式光伏储能配置比例不低于装机容量的15%。
2022年8月,山东省胶州市发布《胶州市整市分布式光伏开发工作指导意见》,要求新建分布式光伏储能配置比例为装机容量的15%。
2022年8月,山东省印发《风电、光伏发电项目并网保障实施办法(试行)》征求意见稿指出,整县分布式光伏项目根据各具(市、区)规划要求积极配置储能设施,保障并网。
山东枣庄之后,多个地区也发布政策,鼓励/支持/引导/要求分布式光伏配置储能。
从当前各地的政策来看,分布式光伏配置储能或将逐渐成为广泛趋势,尤其是在分布式光伏装机占总光伏市场装机一半之后,其在发电侧起到的影响越来越大。
但同时我们也看到分布式光伏由于本身开发成本较高,配储推进难度大。多数省份即使提到配置分布式储能也仅仅在“鼓励”阶段。随着储能成本的降低,光伏进一步的降本增效,以及分布式储能可以与辅助服务市场、电力现货市场获取明确收益后或许才会大迈步前进。相信山东省会首先为全国做出示范性成绩。
典型项目介绍
对应于应用场景,山东电网已开展多个示范工程。
智能微电网群协调控制技术研究及工程示范
工程涵盖5.3MWh储能系统、1.1MW光伏、381MVA柴油发电机、10kV/3MWA柔性直流配电系统。
共设计交直流互联11种组网运行模式,通过微电网群协同调控技术的应用,实现系统在不同模式之间的平滑切按以及子微网之间的功率互济支撑通过柔性直流互联,实现在各海岛广域分散的分布式光伏与储能/柴油机协同互补开发,全面提升海岛配电网的资源优化配置能力、可再生能源消纳能力和可靠供电水平。
青岛中德生态园多能互补综合能源示范工程
工程涵盖1.75MW储能虚拟同步机系统、7x7kW交流充电桩、400kW天然气冷热电联供、3x60kW直流充电桩、1.2MW分布式光伏、地源/空气源热泵系统、蓄冷、蓄热系统。
项目打通了冷热电等异质能源系统间的技术壁垒,实现分布式光伏与天然气、地热能、空气能等多类型分布式能源的协同调控满足重要负荷对多种能源形式的高效、高可靠供给需求,提升能源综合利用效率。
对于分布式光伏的下一步发展和改革方向,孙树敏提出研究主能量市场、辅助服务市场等多级市场下考虑分布式光伏及储能参与的电网经济调度策略,在未来电力市场发展形态下,建立分布式光储聚合体在多种市场下资源优化分配和竞价等交易行为及其成本回收机制。
原标题:分布式储能以独立储能身份参与现货市场、辅助服务还有多远