儲能電站功能及典型應(yīng)用場景分析

徐 謙， 孫軼愷， 劉亮東， 章堅民， 張利軍， 朱國榮

（1. 國網(wǎng)浙江省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院， 杭州 310008；2. 杭州電子科技大學(xué) 自動化學(xué)院， 杭州 310018）

0 引言

以新能源大規(guī)模開發(fā)利用為標(biāo)志、 以再電氣化為根本路徑的新一輪能源革命已在全球范圍內(nèi)開展。 以風(fēng)電、 光伏為代表的可再生能源占比不斷提升， 給電力系統(tǒng)帶來了諸如系統(tǒng)穩(wěn)定性、 可靠性和電能質(zhì)量等諸多挑戰(zhàn)[1]。 儲能技術(shù)是解決這類問題的有效手段， 通過對電能的存儲和釋放可以為電網(wǎng)運行提供調(diào)峰、 調(diào)頻、 黑啟動、 需求響應(yīng)支撐等多種服務(wù)， 其快速響應(yīng)特性大幅提升了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的靈活性、 經(jīng)濟(jì)性和安全性[2]。

我國傳統(tǒng)的儲能電站主要為抽水蓄能電站，一般由電網(wǎng)公司擁有和調(diào)度。 2017 年3 月國家能源局印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》指出了儲能系統(tǒng)是智能電網(wǎng)、 可再生能源高占比的能源系統(tǒng)與“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的重要組成部分及關(guān)鍵技術(shù)， 為我國儲能市場的商業(yè)化應(yīng)用提供了巨大的空間， 儲能電站日益成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的一種新型功能綜合體和可獨立營運的經(jīng)濟(jì)實體， 開始受到高度重視， 同時傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)劃、 設(shè)計、 運行、 管理等模式將發(fā)生巨大改變[3-6]， 儲能產(chǎn)業(yè)及盈利模式也呈現(xiàn)新的業(yè)態(tài)[7-8]。

作為電力系統(tǒng)中可獨立承擔(dān)功能的儲能電站， 嚴(yán)重依賴于儲能的技術(shù)成熟度、 工程成熟度和經(jīng)濟(jì)可行性。 本文首先通過案例分析， 對未來儲能電站的核心儲能技術(shù)成熟度、 工程成熟度進(jìn)行分析； 然后， 介紹儲能電站的通用定位分類方法及其缺陷； 最后提出面向電力全過程的儲能電站典型應(yīng)用場景分類綜述， 并討論每個場景的評價目標(biāo)以及通用評價過程。

1 基于案例的儲能電站技術(shù)及趨勢

根據(jù)電能轉(zhuǎn)化形式和技術(shù)成熟性， 儲能電站的儲能技術(shù)主要分為4 類： 機(jī)械儲能、 電磁儲能、電化學(xué)儲能、 相變儲能等， 其細(xì)分技術(shù)見圖1。結(jié)合已投運的儲能電站， 對幾類核心儲能技術(shù)的技術(shù)成熟度、 工程成熟度和應(yīng)用條件進(jìn)行分析。

圖1 儲能技術(shù)分類

1.1 抽水蓄能

抽水蓄能屬于成熟技術(shù)， 對地理條件要求較高。 目前投運的天荒坪、 桐柏、 仙居及溪口抽水蓄能電站， 總裝機(jī)容量4 580 MW； 正在建設(shè)的長龍山、 寧海及縉云抽水蓄能電站， 總裝機(jī)容量5 500 MW； 納入規(guī)劃的有衢江、 磐安、 天臺、 桐廬等抽水蓄能電站。 具有較多較好站址的抽水蓄能電站， 成為浙江電網(wǎng)的特色。 如何發(fā)揮抽水蓄能電站在浙江電網(wǎng)的儲能優(yōu)勢， 是一個值得研究的問題。

1.2 壓縮空氣儲能

CAES 電站主要利用報廢礦井、 洞穴、 海底儲氣罐、 新建儲氣井等可重新利用的空間， 基本不受地理條件限制， 且空氣不會燃燒， 安全系數(shù)較高， 壽命較長， 但其能量密度低， 投資成本相對較高[9]。 2013 年在廊坊建成國內(nèi)首套1.5 MW蓄熱式壓縮空氣儲能示范系統(tǒng)。 2016 年貴州畢節(jié)建成國際首套10 MW 示范系統(tǒng)， 效率達(dá)60.2%，是全球目前效率最高的CAES 系統(tǒng)。

1.3 電化學(xué)儲能

電化學(xué)儲能電站通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行電池正負(fù)極的充電和放電， 實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 傳統(tǒng)電池技術(shù)以鉛酸電池為代表， 由于其對環(huán)境危害較大， 已逐漸被鋰離子、 鈉硫等性能更高、 更安全環(huán)保的電池所替代[10]。

電化學(xué)儲能的響應(yīng)速度較快， 基本不受外部條件干擾， 但投資成本高、 使用壽命有限， 且單體容量有限。 隨著技術(shù)手段的不斷發(fā)展， 電化學(xué)儲能正越來越廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域， 尤其是電動汽車和電力系統(tǒng)中[11]。 2011 年投產(chǎn)的張北風(fēng)光儲示范工程， 單站儲能總?cè)萘渴状芜_(dá)到50 MW，且包含多種電池形態(tài)， 如磷酸鐵鋰電池（14 MW/63 MWh）、 液流電池（2 MW/8 MWh）、 鈦酸鋰電池（1 MW/500 kWh）、 鉛酸電池（2 MW/12 MWh）。

1.4 超級電容儲能

超級電容是一種介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的新型儲能裝置， 具有靈活快速的充放電特性[12]。 超級電容儲能的應(yīng)用目前仍處于探索階段，2017 年國電北鎮(zhèn)儲能型風(fēng)電場投運了美國Maxwell公司的1 MW×2 min 超級電容儲能項目， 可有效提高風(fēng)電場的可調(diào)、 可控、 可計劃能力， 是國內(nèi)最早的試點工程。

1.5 發(fā)展趨勢

抽水蓄能、 CAES 依賴于一定的地理條件，電化學(xué)儲能和超級電容儲能具有能量密度高、 設(shè)備性能日益提升、 安裝條件寬泛的優(yōu)點， 日益成為儲能電站系統(tǒng)的主要形態(tài)， 一般由電池、 BMS（電池管理模塊）、 PCS（儲能逆變器）、 調(diào)度中心、EMS（能量管理系統(tǒng)）和測控系統(tǒng)組成[8]。

2 儲能電站的一般定位劃分及缺陷

一般將儲能電站或按其在電網(wǎng)中接入位置分為集中式和分布式2 類， 或按其運行特征分為能量型和功率型2 類。

2.1 按在電網(wǎng)接入位置劃分

（1）集中式接入是指儲能電站接入輸電網(wǎng)絡(luò)，它將對電力系統(tǒng)主網(wǎng)運行管理和協(xié)調(diào)調(diào)度產(chǎn)生影響。 集中式儲能電站， 一般布置或接入35 kV 及以上高壓變電站的10 kV 母線。 如江蘇鎮(zhèn)江東部地區(qū)（鎮(zhèn)江新區(qū)、 丹陽、 揚中）的8 個電化學(xué)儲能電站示范工程， 最小單站容量為5 MW/10 MWh，最大單站容量為24 MW/48 MWh， 總?cè)萘繛?01 MW/202 MWh， 總投資7.2 億， 實現(xiàn)了毫秒級響應(yīng)， 是目前全球功能最全面的儲能電站。

（2）分布式接入是指儲能電站以較小容量接入配電網(wǎng)、 微電網(wǎng)或用戶側(cè)， 它僅對本地能源的生產(chǎn)和消費產(chǎn)生影響。 分布式儲能系統(tǒng)的推廣，可與就地高滲透率的可再生能源互補(bǔ)， 在解決風(fēng)電、 光伏出力的不確定性和高波動率上效果顯著。 主要應(yīng)用的儲能技術(shù)大多也是電化學(xué)儲能，如深圳寶清儲能電站、 浙江南麂島微網(wǎng)示范工程等。 江蘇鎮(zhèn)江用戶側(cè)儲能項目已建和在建項目22個， 總?cè)萘?7.50 MW/518 MWh， 總投資近10 億元， 會同集中式儲能電站建設(shè)， 江蘇鎮(zhèn)江電網(wǎng)已成為儲能的應(yīng)用先進(jìn)區(qū)域。

（3）集中式和分布式2 種接入方式， 在市場模式和調(diào)度運行等方面存在較大差異， 因此其儲能規(guī)劃評估也存在不同[4]： 集中式接入方式下， 儲能系統(tǒng)可以提供備用， 減小輸電堵塞， 實現(xiàn)“削峰填谷”， 進(jìn)行廣域能量管理， 提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟(jì)性； 分布式接入方式下， 儲能多采用選址不受限的電池儲能， 其主要用于減小配電網(wǎng)運行成本、促進(jìn)風(fēng)電光伏消納及延緩電網(wǎng)升級改造等。

2 種接入方式下儲能規(guī)劃目標(biāo)均主要包括系統(tǒng)運行成本與儲能投資總成本最小、 儲能凈收益最大。 但2 種接入方式下儲能的成本、 收益構(gòu)成存在一定差異， 詳見文獻(xiàn)[4]。

2.2 按儲能的運行特征劃分

功率型電站通常需要在相對較短的時間內(nèi)（幾秒到幾分鐘）實現(xiàn)高功率輸出。 適合功率型的儲能技術(shù)包括超級電容器、 超導(dǎo)磁和飛輪儲能等。 功率型儲能形成優(yōu)質(zhì)、 可靠的毫秒級控制響應(yīng)資源， 為電網(wǎng)提供調(diào)峰、 調(diào)頻、 備用、 事故應(yīng)急響應(yīng)等多種服務(wù)， 從而滿足可再生能源消納、電網(wǎng)安全靈活運行的迫切要求， 推動加快大規(guī)模源網(wǎng)荷儲友好互動。

能量型電站則具有大容量存儲的特性， 通常能夠進(jìn)行幾分鐘到幾小時的持續(xù)性放電。 適合能量型的儲能技術(shù)主要包括CAES、 抽水蓄能和大部分電池儲能等[5]。

顯然， 以上2 類分類方法， 對于具體的儲能電站而言過于粗放， 沒有刻畫出日益形成的新能源電力系統(tǒng)對儲能電站多方面的需求特性， 不能反映儲能電站在電力生產(chǎn)、 傳輸、 消費全過程中的特殊地位、 功能以及商業(yè)價值。

3 面向電力全過程的儲能電站場景及評價

可再生能源和新能源在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的滲透， 覆蓋了電力生產(chǎn)、 傳輸、 消費的全過程， 對發(fā)電側(cè)、 電網(wǎng)側(cè)、 用戶側(cè)均產(chǎn)生了巨大影響， 儲能電站在三側(cè)均具有典型的應(yīng)用場景和特殊的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件。 圖2 是本文歸納的最主要的儲能場景分類情況， 本節(jié)將對幾個主要場景下的儲能特性及其發(fā)揮的作用進(jìn)行詳細(xì)分析， 并著重對儲能系統(tǒng)評價方法進(jìn)行綜述。

圖2 儲能典型場景

3.1 可再生能源自我消納

太陽能、 風(fēng)能等可再生能源容易受天氣等外部條件影響， 其出力具有隨機(jī)性和波動性， 不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。 為維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行， 目前采用的主要應(yīng)對措施為棄風(fēng)（棄光）。 而高比例的棄風(fēng)（棄光）會造成能源的浪費， 并將限制可再生能源滲透率的提升， 從而影響清潔能源的發(fā)展。通過儲能的功率充放來配合可再生能源發(fā)電， 能夠有效平滑發(fā)電出力曲線， 從而達(dá)到可再生能源自我消納的目的[13-14]。

文獻(xiàn)[15]建立了基于Portland 風(fēng)電場的儲能動態(tài)評估模型， 并分別對抽水蓄能、 CAES 和熱儲能3 種儲能系統(tǒng)的投資收益率進(jìn)行了比較， 得出CAES 經(jīng)濟(jì)效益最好， 適于安裝在Portland 及其他類似風(fēng)電場內(nèi)。

文獻(xiàn)[16]以并網(wǎng)風(fēng)儲系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評價為目標(biāo)， 建立了適用于可再生能源削峰填谷的收益模型：

式中： I 為年收益額； P 為可再生能源發(fā)電上網(wǎng)電價； Qs為儲能系統(tǒng)釋放電量； Cs為儲能系統(tǒng)度電成本。

文獻(xiàn)[17]基于BESS（蓄電池儲能）自身特性和在風(fēng)電場應(yīng)用中的社會經(jīng)濟(jì)影響因素， 構(gòu)建了儲能系統(tǒng)綜合評價指標(biāo)體系。 將熵值法和灰色關(guān)聯(lián)分析法相結(jié)合， 建立了基于熵權(quán)的綜合評價模型， 并對不同類型的電池儲能進(jìn)行評估。 結(jié)果表明， 鋰離子電池在各方面綜合表現(xiàn)最優(yōu)， 鈉硫電池、 鉛酸電池等效益依次降低。

文獻(xiàn)[18]分析了分布式光伏與儲能系統(tǒng)結(jié)合的優(yōu)勢， 通過儲能系統(tǒng)壽命及成本指標(biāo)、 銷售電價分類、 光照利用小時數(shù)等， 根據(jù)國內(nèi)實際情況分3 類資源區(qū)進(jìn)行了光儲系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性收益評估。 結(jié)果表明，Ⅰ類資源區(qū)均具有經(jīng)濟(jì)性，Ⅱ類和Ⅲ類資源區(qū)光伏滿發(fā)小時數(shù)需分別達(dá)到827 h 和820 h 以上時才具有經(jīng)濟(jì)性。

儲能的經(jīng)濟(jì)性評價方法需要考慮包括可再生能源的整個系統(tǒng)的成本和收益， 尤其是電價的區(qū)域性和時段性差別， 這會對整個模型的評價結(jié)果及儲能系統(tǒng)的可行性產(chǎn)生較大影響。

3.2 電網(wǎng)調(diào)峰

儲能電站在電網(wǎng)不同工況下可以作為電源輸出功率或是作為負(fù)荷吸收功率。 與可再生能源自我消納類似， 電網(wǎng)可以利用儲能裝置在負(fù)荷高峰時期放電， 在負(fù)荷低谷時充電， 從而達(dá)到改善負(fù)荷特性、 參與系統(tǒng)調(diào)峰的目的。

通過在負(fù)荷峰谷差較大的區(qū)域電網(wǎng)中， 選擇在合適地點的變電站高壓母線上， 建立相對獨立的儲能電站， 以滿足該地區(qū)調(diào)峰需求。 儲能電站直接受省級（或地區(qū)級）電網(wǎng)調(diào)度控制， 省調(diào)（或地調(diào)）根據(jù)該母線發(fā)電出力、 負(fù)荷曲線以及實時母線電壓、 頻率等情況， 控制儲能電站的充電和放電， 從而達(dá)到調(diào)峰的目的。 這樣不僅避免了為滿足峰值負(fù)荷而建設(shè)發(fā)電機(jī)組， 同時充分利用系統(tǒng)負(fù)荷低谷時的機(jī)組發(fā)電， 節(jié)約運行成本。

文獻(xiàn)[19-22]對配電網(wǎng)中的BESS 系統(tǒng)價值評估進(jìn)行了研究， 綜合考慮儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)峰等方面的經(jīng)濟(jì)性， 并進(jìn)行模型建立和分析評價工作。

文獻(xiàn)[23-26]對儲能參與電力系統(tǒng)調(diào)峰的商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析， 建立了主要考慮成本的投資規(guī)劃模型和運行基礎(chǔ)模型， 分別對用戶和儲能運營商的商業(yè)可行性進(jìn)行了評價。

2018 年7 月18 日， 國內(nèi)最大的電網(wǎng)側(cè)電池儲能電站在江蘇鎮(zhèn)江投運， 充分發(fā)揮電池儲能系統(tǒng)調(diào)峰、 調(diào)頻、 應(yīng)急響應(yīng)的作用， 解決了鎮(zhèn)江區(qū)域電網(wǎng)夏季負(fù)荷供電缺口， 有效增加了電網(wǎng)的調(diào)節(jié)手段和調(diào)節(jié)能力， 有助于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。初步估算， 該項目每年可減少燃煤消耗5 300 t，相當(dāng)于減少1 座200 MW 的常規(guī)調(diào)峰電廠， 可節(jié)省電廠投資及電網(wǎng)配套投資約16 億元[27]。

3.3 備用容量等輔助服務(wù)

維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性離不開備用容量的支撐。 備用容量的主要作用是在電網(wǎng)正常運行所需的發(fā)電出力意外中斷時， 可快速提供負(fù)荷所需電能， 保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 通過儲能等方式提供備用容量被稱作輔助服務(wù)， 一般來說， 備用容量應(yīng)達(dá)到正常供電容量的15%～20%。

儲能電站用作備用容量時， 其發(fā)電設(shè)備必須處于運行狀態(tài)且可及時響應(yīng)調(diào)度指令。 與電網(wǎng)調(diào)峰不同的是， 用于備用容量的儲能電站主要是進(jìn)行放電操作， 需要隨時做好響應(yīng)準(zhǔn)備， 以保證在突發(fā)功率不平衡情況下系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

文獻(xiàn)[28]提出可再生能源的不確定性凸顯了儲能容量的重要； 在儲能中備用容量的重點在于不同時間范圍內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)確的資源預(yù)測以確保新能源的可用性， 同時還可糾正因預(yù)測錯誤導(dǎo)致的不平衡。

文獻(xiàn)[29]分析了CAES 電站的最優(yōu)旋轉(zhuǎn)備用容量承擔(dān)方案， 通過考慮能夠反映CAES 電站分鐘級運行特性的旋轉(zhuǎn)備用容量約束和日內(nèi)調(diào)度約束， 得出CAES 電站適合承擔(dān)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用任務(wù)，以提高系統(tǒng)常規(guī)機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性的結(jié)論。

文獻(xiàn)[30]利用機(jī)會約束理論建立考慮風(fēng)電預(yù)測誤差與備用容量購入成本的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型， 并將備用容量分為自動發(fā)電控制容量與事故備用容量， 分別計及兩者調(diào)節(jié)特性與購入成本進(jìn)行分時段最優(yōu)分配， 驗證了該模型的實用性及其指導(dǎo)意義。

儲能電站做為備用容量是輔助服務(wù)的一個方面， 但備用容量設(shè)備的利用率往往不高， 因此其實際效益仍需要綜合考慮成本和收益后， 借鑒經(jīng)濟(jì)性評價方法進(jìn)行深入研究。

3.4 大用戶峰谷價差套利

峰谷價差套利是在低電價或系統(tǒng)邊際成本時段購買廉價電能， 在高電價或供不應(yīng)求時段使用或賣出。 峰谷價差套利的收益在很大程度上取決于峰谷電之間的價差。

隨著光伏發(fā)電在電網(wǎng)中的比重日益加大， 日照充分下的光伏發(fā)電使得電網(wǎng)的“鴨脖子”現(xiàn)象日益突出， 而此類現(xiàn)象又嚴(yán)重依賴于天氣狀態(tài)， 因此客觀上使得電網(wǎng)出現(xiàn)“夜谷”和“日谷”的隨機(jī)概率增大， 加劇了電力系統(tǒng)的峰谷差應(yīng)對難度。

文獻(xiàn)[32]就BESS 對用戶收益分析建模， 利用峰谷價差套利減少用戶電量電費， 提出一旦儲能達(dá)到一定的規(guī)模， 則會對系統(tǒng)峰谷差產(chǎn)生較明顯的影響， 從而影響峰谷電價差， 給BESS 的經(jīng)濟(jì)收益帶來風(fēng)險； 文中同時指出目前BESS 仍處于試驗運行階段， 還需依靠國家政策扶持。

文獻(xiàn)[33]在低儲高發(fā)即峰谷價差套利模式下，對美國紐約1 MW/0.25 MWh 飛輪儲能站和1 MW/10 MWh 鈉硫電池儲能站在不同運行策略下的成本收益進(jìn)行評估， 得出儲能電站進(jìn)行套利的可行性方案。

文獻(xiàn)[34]建立了用戶側(cè)經(jīng)濟(jì)效益計算評估的數(shù)學(xué)模型， 主要體現(xiàn)在高峰負(fù)荷的轉(zhuǎn)移， 用戶減少的電費支出：

式中： B 為接入儲能系統(tǒng)后用戶總經(jīng)濟(jì)效益； Bi為第i 年的經(jīng)濟(jì)效益； T 為儲能電站運行年限，由電池的循環(huán)使用壽命折算； Ki=1/（1+r）i為第i年的限值系數(shù)， r 為年利率； Qi為第i 年通過儲能實現(xiàn)削峰填谷的電量； ρfi和ρgi分別是第i 年實行的峰、 谷電價。

該文獻(xiàn)除建立用戶側(cè)經(jīng)濟(jì)性評估模型外， 還綜合考慮了發(fā)電側(cè)及電網(wǎng)側(cè)的經(jīng)濟(jì)效益， 并通過仿真計算得出成本效益差隨峰荷轉(zhuǎn)移比的曲線。結(jié)果表明， 當(dāng)峰荷轉(zhuǎn)移比為0.4 時成本效益差最大， 隨著峰荷轉(zhuǎn)移比的繼續(xù)增加， 將出現(xiàn)峰谷倒置的現(xiàn)象， 因此經(jīng)濟(jì)效益將逐漸下降。

文獻(xiàn)[16]給出了通過儲能進(jìn)行分時電價管理的收益， 其主要獲得途徑是峰谷電價差和用電計劃調(diào)整：

式中： I 為儲能系統(tǒng)的年收益額； Pin和Pout分別為儲能電價和用電電價； Qin和Qout分別為儲能電量和用電量； C 為儲能裝置的度電成本。

儲能電站的成本和效率對大用戶峰谷價差套利影響很大， 其中成本包括固定投資成本和可變運維成本， 效率包括充放電效率和容量衰減率等。影響大用戶峰谷價差套利經(jīng)濟(jì)收益的因素包括購電、 儲電、 放電等成本， 以及賣電、 用電收益等。跨季節(jié)或晝夜儲能也可參與大用戶峰谷價差套利， 可用于解決新能源發(fā)電季度差異或日間差異。

用戶側(cè)儲能的收益還和很多因素有關(guān)， 包括：

（1）日負(fù)荷特性曲線。 如果其峰段負(fù)荷較高，則安裝儲能的效益要比峰段負(fù)荷較低的負(fù)荷要高。

（2）是否含有DG（分布式電源）。 如果自身含有DG， 就可能利用儲能將DG 的發(fā)電用在分時電價的高電價階段。

（3）如果DG 價格降低很快， 通過DG 和相對成本較高的儲能配合， 也可能產(chǎn)生比不配置儲能更好的效益。

總之， 對不同的負(fù)荷而言， 需要考慮其負(fù)荷特性和是否含有DG 以及DG 特性； 對負(fù)荷側(cè)儲能而言， 研究其含儲能以及考慮分布式發(fā)電的最優(yōu)日運行方式特別重要[31]。 需要研究在各地分時電價下含儲能以及考慮分布式發(fā)電的最優(yōu)日運行方式， 然后根據(jù)儲能及DG 的成本進(jìn)行具體的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析； 另外， 儲能不僅是日益成熟的技術(shù)， 也是一個新型產(chǎn)業(yè)， 其大規(guī)模的應(yīng)用可大幅度降低成本， 尤其是儲能與分布式發(fā)電相配合，甚至可構(gòu)成不同形態(tài)的微電網(wǎng)， 大大提高分布式發(fā)電的滲透率， 是未來的發(fā)展方向。

3.5 延緩輸電設(shè)施升級

輸電設(shè)施升級通常指的是供電部門為滿足未來10～20 年負(fù)荷增長， 對變電站中老舊或過載的變壓器進(jìn)行替換， 或重新鋪設(shè)負(fù)載更大的輸電線路。 但隨著充電樁等短時高功率負(fù)荷的接入， 新的輸電設(shè)備在大部分時間內(nèi)利用率較低， 造成資源浪費。 儲能電站可替代傳統(tǒng)的電網(wǎng)升級措施，以延緩線路和變壓器的投資， 實現(xiàn)“無線路解決方案”， 同時在峰值負(fù)荷時提供容量以滿足全部負(fù)荷的需求。

儲能電站可削減峰值負(fù)荷， 從而延長設(shè)備壽命。 集裝箱式儲能電站可移動到其他需要容量升級的變電站， 使投資利用最大化。 例如文獻(xiàn)[35]中所述福建安溪移動式儲能電站， 其用電負(fù)荷主要為制茶廠及居民用電， 季節(jié)性用電負(fù)荷突出， 茶葉制作高峰期用電負(fù)荷為平時的8～12 倍。 通過該工程項目的實施， 臺區(qū)供電能力提高40%以上， 有效提高了電能利用效率， 延緩了輸電設(shè)施升級。

文獻(xiàn)[36]對儲能系統(tǒng)延緩配電網(wǎng)投資的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評價， 并分析了各個因素對評價結(jié)果的重要性。 結(jié)果表明， 對效益影響最大的是儲能電池及配網(wǎng)設(shè)備的投資成本， 其次是負(fù)荷增長率和儲能的運行費用。 很顯然， 在負(fù)荷增長率較低且電網(wǎng)擴(kuò)容改造費用較高的情況下， 儲能系統(tǒng)的應(yīng)用將獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

文獻(xiàn)[37]從延緩電網(wǎng)設(shè)備升級和調(diào)頻等方面對收益凈值進(jìn)行建模計算， 并分別針對幾種主要的電化學(xué)儲能技術(shù)（鈉硫、 鉛酸和鎳鎘電池）在當(dāng)前造價條件下的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評估分析， 給出了不同應(yīng)用場景和儲能技術(shù)下的投資和發(fā)展建議。

3.6 儲能復(fù)合利用

鑒于儲能的多功能， 在很多應(yīng)用場合可以根據(jù)需求實現(xiàn)儲能的復(fù)合利用。 整體上可歸納為儲能分時電價收益、 網(wǎng)絡(luò)損耗成本減小收益、 可靠性收益、 延緩電網(wǎng)升級改造收益、 棄風(fēng)減小收益及棄光減小收益、 減少新能源發(fā)電所需備用容量、輔助服務(wù)收益等。

成本主要包括儲能系統(tǒng)的投資成本、 接入系統(tǒng)成本、 不同功能的年運行維護(hù)費用（包括土地占用等）。

3.7 集中式儲能的場地制約

由于集中式儲能電站一般布置或接入35 kV及以上高壓變電站的10 kV 母線， 因此其場地成為選址的關(guān)鍵因素之一。 如江蘇鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)利用了1 座220 kV 變電站、 3 座110 kV 變電站、 1座35 kV 變電站的空域場地， 以及2 個廢棄35 kV 變電站場地， 并租用了1 個專門空地。

3.8 面向場景的通用評價過程

首先需要確立儲能電站的主要復(fù)合應(yīng)用場景， 對應(yīng)于不同的典型場景， 考慮各類評價指標(biāo)體系的復(fù)雜性及維度不同的特點， 建立成本和收益的綜合評價模型。 選取合適的綜合評價方法進(jìn)行分析， 主要評價方法包括層次分析法、 主成分分析法、 TOPSIS 優(yōu)選法和灰色關(guān)聯(lián)分析法等。 通過確定不同評價指標(biāo)的權(quán)重， 對其進(jìn)行量化處理，避免出現(xiàn)主觀判斷的弊端。 最終得到不同儲能技術(shù)、 不同應(yīng)用場景下的綜合評價排名。

4 結(jié)語

本文在分析儲能電站功能定位和典型應(yīng)用場景的同時， 著重對多種儲能技術(shù)在不同應(yīng)用場景下的經(jīng)濟(jì)性評價進(jìn)行綜述。 結(jié)合浙江電網(wǎng)， 總結(jié)了未來研究中應(yīng)該考慮的幾個問題和研究方向：

（1）建立儲能電站評價模型時應(yīng)針對不同應(yīng)用場景和儲能技術(shù)進(jìn)行綜合考慮， 以便兼顧經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)適用性， 也可適當(dāng)考慮不同儲能技術(shù)的混合使用， 發(fā)揮各自的技術(shù)優(yōu)點。

（2）隨著電力市場改革的深入推進(jìn)， 儲能電站存在著多場景的復(fù)合運行模式， 如既可以為大用戶提供套利空間， 也可以為市場參與者提供調(diào)頻、 調(diào)峰等輔助服務(wù)。 因此后期應(yīng)結(jié)合各地不同的電力市場機(jī)制， 對儲能電站應(yīng)用價值和運行方案進(jìn)行更加全面深入的研究。

（3）儲能電站的經(jīng)濟(jì)收益往往是多方面的， 不僅需要評估投資主體的主要收益， 還要考慮到其他隱性的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益， 這將有利于儲能技術(shù)的商業(yè)化和實用化。

（4）作為特高壓交直流輸電的受端電網(wǎng)， 浙江電網(wǎng)若在遠(yuǎn)端出現(xiàn)脫機(jī)或跳閘等突發(fā)性故障，將導(dǎo)致巨大的功率短缺甚至是電網(wǎng)失壓等癱瘓性故障， 因此在儲能電站作為系統(tǒng)備用容量的選取上也顯得尤為重要。