1、 我國電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)電源占比較低
電網(wǎng)系統(tǒng)正在經(jīng)歷著從傳統(tǒng)能源向新能源轉(zhuǎn)型，在享受著新能源的清潔、低成本的同時(shí)，電網(wǎng)靈活性降低的問題也愈發(fā)突出。風(fēng)電+光伏在發(fā)電量中占比，已由 2012年的 2%，提升至 2020 年的 9.3%，并且根據(jù)《2021 風(fēng)電光伏建設(shè)管理辦法（征求意見稿）》，此比例將提升至 11%。風(fēng)電、光伏由于發(fā)電輸出依賴于可預(yù)測性較差的自然資源，出力波動性較大，與用電負(fù)荷相關(guān)性很低，需要搭配具有調(diào)頻、調(diào)峰性能的機(jī)組，以避免對電網(wǎng)造成的沖擊。
提升電網(wǎng)靈活性主要依賴調(diào)峰和調(diào)頻能力，實(shí)現(xiàn)此功能需依賴電池儲能、 抽水蓄能、燃?xì)怆娬镜褥`活調(diào)節(jié)電源。根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)， 我國此類靈活電源裝機(jī)比例不足 6%，“三北”地區(qū)新能源裝機(jī)顯著高于全國平均水平，但靈活調(diào)節(jié)電源更是不足 3%，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力大打折扣。相較其他國家，天然氣發(fā)電比例較高的歐美國家普遍靈活電源比重較高，如美國（靈活電源占比 49%）、西班牙（34%）、德國（18%）。
2 、居民用電比例提升增加負(fù)荷波動
我國經(jīng)過多年快速發(fā)展，整體用電量逐年增長，電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在不斷變化， 縱向?qū)Ρ葋砜?，雖然第二產(chǎn)業(yè)用電仍然占到總用電量的 68%以上，但第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)用電量持續(xù)下降， 居民、第三產(chǎn)業(yè)用電占比不斷提高， 2020 年第三產(chǎn)業(yè)、居民用電量占比已達(dá)到 16%、 15%。
雖然我國居民用電占比正在提升，但從用電結(jié)構(gòu)、人均用電量兩個(gè)維度橫向?qū)Ρ葰W 美亞發(fā)達(dá)國家， 我國居民用電仍然具有非常大提升空間：
? 我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍然以工業(yè)為主，服務(wù)業(yè)、消費(fèi)正在快速發(fā)展過程中，電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)同樣如此， 未來城市化、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型均會提升第三產(chǎn)業(yè)、居民用電比例。
? 從人均用電量角度橫向?qū)Ρ龋?我國人均居民用電量大幅低于發(fā)達(dá)國家，僅為美國的 16%，日本的 33%，但中國人均用電量增速遠(yuǎn)超發(fā)達(dá)國家，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶動消費(fèi)的背景下，居民用電量絕對值將保持持續(xù)上升勢頭。
未來我國第三產(chǎn)業(yè)、居民用電占比預(yù)計(jì)將繼續(xù)提升，電網(wǎng)也需要從適應(yīng)工業(yè)負(fù)荷過渡到適應(yīng)民用負(fù)荷。工業(yè)、工商業(yè)、居民用電因?yàn)槭褂昧?xí)慣的不同，負(fù)荷特征截然不同，工業(yè)、工商業(yè)用電因?yàn)橐?guī)模較大、運(yùn)行規(guī)律穩(wěn)定，相對負(fù)荷較易預(yù)測， 而居民用電因?yàn)橐?guī)模小且零散，運(yùn)行極其不規(guī)律，因此負(fù)荷預(yù)測難度較大。而且由于夏季酷暑、冬季極寒等極端天氣影響，更加劇了負(fù)荷的波動性。
極端天氣導(dǎo)致電網(wǎng)峰值負(fù)荷大幅升高。在全球變暖、燃煤供暖逐步取消的背景下，由于空調(diào)、電采暖設(shè)備的集中使用，峰值負(fù)荷被進(jìn)一步提升，對電網(wǎng)造成了極大的瞬時(shí)沖擊， 導(dǎo)致停電。今年 1 月國內(nèi)極寒天氣下，多地創(chuàng)出歷史新高負(fù)荷峰值， 1月 7 日國網(wǎng)區(qū)域 11 個(gè)省級電網(wǎng)負(fù)荷創(chuàng)歷史新高， 而美國德克薩斯州也因?yàn)闃O寒天氣導(dǎo)致電力短缺，最高電價(jià)甚至達(dá)到 65 元/kWh。
而由于居民用電比例的持續(xù)增長，小型化、不規(guī)律的用戶終端占比將不斷提升，用電負(fù)荷波動性將進(jìn)一步增大。通過對比過去 10 年主要省市的用電負(fù)荷及用電量數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)大部分省市用電負(fù)荷增速已高于用電量增速，我們認(rèn)為這種趨勢未來仍將延續(xù)，電網(wǎng)將面臨更加復(fù)雜的挑戰(zhàn)。
3 、儲能是提升電網(wǎng)靈活性的剛需選擇
我國電網(wǎng)的靈活性裝機(jī)較低、居民用電比例不斷上升的特征，決定了電網(wǎng)提升靈活性將成為接下來發(fā)展剛需。而電池儲能憑借著其極快的響應(yīng)速率、靈活的配置方式，正在電網(wǎng)靈活性提升中作用愈發(fā)突出，配置儲能可以實(shí)現(xiàn)以下功能：
? 提供系統(tǒng)慣量支撐，補(bǔ)充電網(wǎng)調(diào)頻能力。傳統(tǒng)火電、水電、核電、天然氣等發(fā)電方式都通過發(fā)電機(jī)輸出電能，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)頻率波動時(shí)，憑借著汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量可以延緩頻率波動趨勢。但風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速慢，轉(zhuǎn)動慣量較小，而光伏發(fā)電無轉(zhuǎn)動設(shè)備，不具備轉(zhuǎn)動慣量，當(dāng)電網(wǎng)頻率突變時(shí)，響應(yīng)能力大幅下降。未來新能源占比提升，將使系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量降低 30%以上。儲能具有出色的響應(yīng)速率，可以在電網(wǎng)頻率波動時(shí)提升電網(wǎng)慣量支撐，并且自動響應(yīng)進(jìn)行一次調(diào)頻、二次調(diào)頻。
? 保障短時(shí)尖峰負(fù)荷供電，大幅節(jié)省電網(wǎng)投資。傳統(tǒng)電網(wǎng)投資需建設(shè)能夠滿足尖峰負(fù)荷的容量，但尖峰往往持續(xù)時(shí)間非常短，例如 2019 年江蘇最大負(fù)荷為 1.05 億千瓦，超過95%最高負(fù)荷持續(xù)時(shí)間只有55小時(shí)，在全年運(yùn)行市場占比僅有0.6%，但滿足此尖峰負(fù)荷供電所需投資高達(dá) 420 億。而如果采用 500 萬千瓦/2 小時(shí)的電池儲能來保障尖峰負(fù)荷供電，所需投資約 200 億，投資額大幅節(jié)省。
? 促進(jìn)新能源消納，進(jìn)行電網(wǎng)容量靈活調(diào)度。傳統(tǒng)火電、核電、天然氣等發(fā)電方式，輸出功率和燃料供給相關(guān)，也就意味著可以人為控制，而風(fēng)電、光伏輸出功率與資源相關(guān)，可預(yù)測性較差，而且無法控制，新能源占比的提升，降低了電網(wǎng)靈活性。從負(fù)荷特性來看，居民用電晚上負(fù)荷最高，而隨著居民用電占比提升，光伏 白天輸出功率最高、夜間為零的特點(diǎn)與負(fù)荷之間背離將愈發(fā)明顯，增加儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)白天發(fā)電量向夜晚用電高峰轉(zhuǎn)移，促進(jìn)了新能源消納，也為電網(wǎng)調(diào)峰增加了手段。
