中國儲能網(wǎng)訊：隨著新能源占比逐步提高，電力系統(tǒng)面臨“保供應”和“促消納”雙重挑戰(zhàn)，靈活、高頻、長時間尺度的系統(tǒng)調節(jié)需求倍增，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的調節(jié)能力已無法滿足當前的系統(tǒng)調節(jié)需求，亟須多管齊下，同步開展傳統(tǒng)調節(jié)資源功能再造、以新型儲能為代表的新技術研發(fā)以及跨系統(tǒng)調節(jié)資源挖潛，通過規(guī)劃統(tǒng)籌、市場驅動與技術創(chuàng)新，系統(tǒng)構建多元集成、協(xié)同運行的新型調節(jié)資源體系。
作為未來重要調節(jié)資源的新型儲能，短期內，要根據(jù)系統(tǒng)需求，瞄準典型應用場景發(fā)揮作用。同時，由于新型儲能保障新能源消納和電力供需平衡的效果會隨著新能源滲透率和電力缺口提高而下降，須與多種調節(jié)資源協(xié)同發(fā)力。長期看，新型儲能則須依靠技術創(chuàng)新，根據(jù)技術特性和應用場景發(fā)展多元化技術路線。
政策制定者要充分論證包括新型儲能在內的各類調節(jié)資源的需求規(guī)模，因地制宜制定合理的配置方案，并根據(jù)不同的調節(jié)需求完善市場機制設計，實現(xiàn)公平、有效地配置資源，更好地支撐系統(tǒng)安全運行和能源低碳轉型。
傳統(tǒng)調節(jié)體系已不適配
國家能源局的數(shù)據(jù)顯示，截至2025年3月底，全國發(fā)電裝機容量達到34.3億千瓦，其中，風電、光伏發(fā)電裝機容量達到14.9億千瓦，同比增長超三成，風光發(fā)電裝機容量占發(fā)電裝機總量的43.4%。
在加快構建新能源占比逐步提高的電力系統(tǒng)的過程中，電力系統(tǒng)“保供應”和“促消納”的挑戰(zhàn)并存?，F(xiàn)階段，新能源發(fā)電的頂峰能力不足，為確保電力穩(wěn)定可靠供應，需要保證較大的火電開機容量，但一定程度上會擠占新能源發(fā)電高峰時段的出力空間。“十五五”期間，新能源裝機規(guī)模超過本地最大負荷的情況將更加普遍，午間光伏大發(fā)時段新能源消納壓力較大將成為常態(tài)。此外，氣象變化對電力系統(tǒng)的影響程度加大，極端高溫、寒冷等天氣導致短時用電負荷激增，風電、光伏則出力受阻，電力供需平衡的難度進一步加大。
當前，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的調節(jié)能力已無法滿足新型電力系統(tǒng)的需要，包括快速爬坡、日內調峰、電力供應緊缺時段頂峰保供、長周期調節(jié)等。隨著新能源特別是光伏規(guī)模持續(xù)擴大，日出、日落時發(fā)電出力大幅變化，近中期電力系統(tǒng)對日內調峰和快速爬坡的需求將較為迫切。中遠期，電力系統(tǒng)的頂峰保供需求將快速攀升。隨著新能源逐步成為主體電源，長時間尺度的電力電量平衡將難以準確預測，遠期對跨周/月/季的調節(jié)需求將大幅增長。
在電力系統(tǒng)調節(jié)資源日漸緊缺、系統(tǒng)投資成本提高、長周期調節(jié)手段缺乏的情況下，亟須建設新型調節(jié)資源體系。面對“十五五”期間電力發(fā)展復雜挑戰(zhàn)，需以調節(jié)資源的功能定位為樞紐，推動不同地區(qū)新型電力系統(tǒng)轉型路徑、技術發(fā)展方向一體化布局。
長期以來，煤電是電力系統(tǒng)的主要電量供應和系統(tǒng)調節(jié)電源。隨著新能源占比逐步提高，煤電將逐步向基礎保障性和系統(tǒng)調節(jié)性電源并重轉型。生產(chǎn)模擬系統(tǒng)顯示，為保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和服務新能源消納，未來煤電出力大于90%或小于30%的持續(xù)時間將增加，對其深度調峰和頻繁啟停能力提出更高的要求。水電通過擴容改造、調相改造以及探索跨流域長周期調節(jié)改造等，能夠更好地支撐電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和新能源消納。抽水蓄能也是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的重要調節(jié)資源，通過“低充高放”為系統(tǒng)調峰，未來須進一步加強頂峰保供和調相等功能，運行方式也將逐步從“兩抽兩發(fā)”向“多抽多發(fā)”轉變。
從中遠期看，隨著新能源滲透率提高，日內和長周期調節(jié)的需求將大幅增加，若調節(jié)能力增速低于需求增速，新能源的有效消納將難以保障。發(fā)展綠電制氫、氣、熱等跨能源系統(tǒng)利用模式，利用碳捕集、利用與封存技術，將火電釋放的二氧化碳制取成甲醇、甲烷等工業(yè)原料，發(fā)展碳循環(huán)經(jīng)濟，將成為新能源消納的可行方式。
表1：不同類型電力資源的轉型方向
新型儲能創(chuàng)新路徑
近年來，新型儲能被視為新型電力系統(tǒng)的有效調節(jié)資源并迅速發(fā)展。截至2024年底，國內新型儲能裝機規(guī)模達到7376萬千瓦/1.68億千瓦時，約為“十三五”末的20倍。近年來，新型儲能利用、成本回收、調節(jié)“飽和效應”等問題備受關注，但新型儲能的發(fā)展前景長期向好，并將向系統(tǒng)調節(jié)的重要主體轉型。在此過程中，新型儲能要立足系統(tǒng)，找準功能，鍛長板補短板，加快技術突破，針對典型場景發(fā)揮價值。
頂峰保供。2024年6—8月，在平衡較緊張的山東、江蘇、浙江、安徽、內蒙古等?。▍^(qū)），新型儲能最大頂峰同時率均達到90%以上?！笆逦濉逼陂g，年均負荷預計增加1億千瓦，新型儲能技術創(chuàng)新要瞄向有力支撐迎峰度夏/冬的電力供應發(fā)揮重要作用。
系統(tǒng)爬坡。從國際經(jīng)驗看，光伏占比較高的電力系統(tǒng)，在早晚光伏出力大幅變化時，主要依靠氣電、新型儲能和抽水蓄能等實現(xiàn)超短時間尺度的爬坡供需平衡。未來隨著光伏發(fā)展加快，爬坡問題在部分典型地區(qū)、春秋季典型時段、新能源發(fā)展超預期情況、抽水蓄能投入使用前過渡階段等會比較明顯，要發(fā)揮好新型儲能快速調節(jié)優(yōu)勢。
新能源消納。2024年，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)新增新能源裝機2.67億千瓦，電網(wǎng)負荷最大日波動超過2.5億千瓦，通過優(yōu)化新型儲能的調度運行方式，提升“兩充兩放、多充多放”的覆蓋率，提高新型儲能在新能源消納困難時段的最大充電能力至接近3000萬千瓦。
催生新模式新業(yè)態(tài)新主體。電力系統(tǒng)的形態(tài)將逐步由電源較集中、“源隨荷動”轉變?yōu)殡娫摧^分散、“源荷互動”，新型儲能可作為智能分布式微電網(wǎng)、虛擬電廠的一部分以及服務較薄弱的配電網(wǎng)臺區(qū)快速“增容”等，助力新型電力系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展。
隨著新能源規(guī)模不斷擴大，其棄電時間向午間時段和春秋季節(jié)聚集的趨勢將更加明顯，這應是新型儲能等新型調節(jié)資源創(chuàng)新發(fā)展的關鍵應用場景。預計2030年全年，國內午間光伏大發(fā)時段的新能源棄電率超過七成，春秋季的新能源棄電率超過三分之二。2030年，華北電網(wǎng)新能源裝機預計達到最大用電負荷的1.8倍，春秋季約50%的天數(shù)午間新能源出力超過負荷。
值得注意的是，新型儲能對新型電力系統(tǒng)的保供調節(jié)作用存在“飽和效應”。一方面，新能源利用率將隨著儲能規(guī)模增加而逐步“飽和”。隨著新能源滲透率提升，日內部分時段出現(xiàn)棄風棄光的現(xiàn)象，儲能可發(fā)揮移峰填谷的作用，達到較好的消納效果。而在新能源高滲透率的情況下，電力系統(tǒng)長時間處于棄風棄光的狀態(tài)，日調節(jié)儲能有棄電可充卻無太多時段放電，增加日調節(jié)儲能對新能源消納的提升效用會逐漸減弱。在此情況下，儲能需要與具有高效調節(jié)能力的煤電、氣電等資源協(xié)同配合。
另一方面，日調節(jié)儲能的電力平衡能力也會隨著電力缺口擴大而飽和?？傮w上看，電力缺口占比低于最大用電負荷20%時，配置新型儲能可填補電力缺口，但其有效容量系數(shù)會隨著電力缺口時長增加而降低，需考慮增加常規(guī)電源、配置長時儲能、發(fā)展跨省區(qū)輸電等填補電力缺口。
當前，全球長時儲能技術仍處于探索發(fā)展階段。抽水蓄能和電化學儲能的持續(xù)滿負荷放電時長通常不超過6小時，主要用于日內系統(tǒng)調節(jié)，無法應對長周期電力電量轉移問題。從中遠期看，隨著新能源滲透率持續(xù)提升，如何應對因新能源發(fā)電的間歇性導致的數(shù)日或跨周/月/季的長時段電力電量缺口，是構建新型電力系統(tǒng)面臨的重大挑戰(zhàn)。
重視規(guī)劃和市場設計
新型電力系統(tǒng)建設既要求發(fā)展大規(guī)模新能源，也要求創(chuàng)新發(fā)展新型調節(jié)資源體系?！靶滦汀辈粌H意味著要對傳統(tǒng)調節(jié)資源進行潛力挖掘、功能再造，也需要基于未來系統(tǒng)需求，建設以新型儲能為代表的新型調節(jié)資源，還需要延伸到電力系統(tǒng)外，實現(xiàn)靈活資源更大范圍互聯(lián)互通利用。
為更好地融入、服務新型電力系統(tǒng)，新型儲能要立足系統(tǒng)，因地因時精準發(fā)力，短期內和火電、抽水蓄能等多種調節(jié)資源協(xié)同互補，長期則須依靠技術創(chuàng)新。基于前期示范項目，新型儲能行業(yè)要研究分析壓縮空氣儲能、全釩液流儲能、飛輪儲能、氫儲能等多元技術的經(jīng)濟特性，并結合多場景應用需求，推動儲能技術多元化協(xié)調發(fā)展。
在新能源全面進入電力市場交易后，新型儲能發(fā)展驅動機理發(fā)生較大調整，須統(tǒng)籌規(guī)劃系統(tǒng)調節(jié)能力，完善電力市場相關機制。
新能源全面入市后，各類電源的投資邏輯、參與市場方式、收益模式等將產(chǎn)生較大的變化。面對“十五五”期間電力保供和新能源消納的復雜局面，政府和能源行業(yè)須科學分析新型儲能、抽水蓄能和其他常規(guī)調節(jié)電源的特性和需求規(guī)模，因地制宜制定合理配置和優(yōu)化組合的方案，特別是應將各類調節(jié)資源未來功能定位和技術創(chuàng)新要求一并納入“十五五”規(guī)劃。
市場機制設計要堅持系統(tǒng)觀，充分考慮保供、爬坡、日內調節(jié)、長周期調節(jié)和支撐新模式新業(yè)態(tài)等各類場景價值發(fā)現(xiàn)的需要，建立、完善容量市場、輔助服務市場等機制。要以公共產(chǎn)品的理論基礎設計價格與市場機制，保障各類資源的有效規(guī)模，同時以私有產(chǎn)品的邏輯完善相應的市場體系，促進資源優(yōu)化配置，實現(xiàn)各主體間的責權利對等，保障電力系統(tǒng)安全運行和支撐能源低碳轉型。
