支撐電力系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型的儲能需求量化模型與案例分析

肖晉宇，侯金鳴，杜爾順，金 晨，周原冰，康重慶

（1.全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織，北京市 100031；2.全球能源互聯(lián)網(wǎng)集團(tuán)有限公司，北京市 100031；3.清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系，北京市 100084）

0 引言

當(dāng)前世界各國的電力系統(tǒng)都正朝著綠色、低碳的方向發(fā)展。從資源角度看，水電相對有限，風(fēng)電、光伏等可再生能源將逐步成為主力電源?？稍偕茉窗l(fā)電具有隨機(jī)性和波動性等特點(diǎn)，給保障電力系統(tǒng)可靠供應(yīng)帶來了挑戰(zhàn)。規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為構(gòu)建安全、經(jīng)濟(jì)、清潔和可持續(xù)的高比例可再生能源電力系統(tǒng)提供了技術(shù)手段［1-2］。

目前，儲能需求的研究多集中于特定應(yīng)用場景下特定儲能技術(shù)的配置研究。文獻(xiàn)［3-6］針對給定的一種儲能技術(shù)，分析了儲能對系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力和經(jīng)濟(jì)性的影響。文獻(xiàn)［7］以大工業(yè)用戶電費(fèi)的計(jì)費(fèi)規(guī)則為基礎(chǔ)，構(gòu)建了需量防守與削峰填谷相結(jié)合的用戶側(cè)儲能配置優(yōu)化模型。文獻(xiàn)［8］采用自適應(yīng)小波分解方法處理風(fēng)電功率波動，以系統(tǒng)年綜合成本最小為目標(biāo)，建立了考慮電池壽命的優(yōu)化模型。文獻(xiàn)［9］構(gòu)建了微網(wǎng)在獨(dú)立模式下的儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置模型，優(yōu)化變量包括儲能系統(tǒng)的額定功率和容量。文獻(xiàn)［10］基于隨機(jī)規(guī)劃的p-有效點(diǎn)理論，獲得一種將不確定規(guī)劃轉(zhuǎn)化為確定性規(guī)劃的解析方法，從而求解計(jì)算系統(tǒng)所需的最小儲能總量。文獻(xiàn)［11］以用戶投資回報(bào)率最大為目標(biāo)建立儲能規(guī)劃模型，采用多步動態(tài)優(yōu)化方法求解，得到最優(yōu)儲能規(guī)模和最優(yōu)合同容量。上述研究一方面都局限于單一場景下的儲能容量配置，另一方面，無法回答新型儲能相比于其他技術(shù)手段（如新建其他靈活調(diào)節(jié)電源）的經(jīng)濟(jì)性水平。

針對應(yīng)用場景的儲能配置忽視了新增儲能設(shè)備同時具有的調(diào)峰、平滑出力、系統(tǒng)備用等多重功能，無法準(zhǔn)確評估系統(tǒng)整體的儲能需要。規(guī)?；渲脙δ苁且粋€電源優(yōu)化問題，需要在電源規(guī)劃研究中統(tǒng)籌考慮儲能配置［12］，這一類規(guī)劃問題的求解方法包括 隨 機(jī) 動 態(tài) 規(guī) 劃［13］和 遺 傳 算 法［14］等 方 法。文 獻(xiàn)［15］提出了一種能同時給出常規(guī)電源、可再生能源和儲能方案的優(yōu)化方法。上述優(yōu)化方法主要針對以電池為代表的新型儲能技術(shù)建模，反映了儲能的功率特性，但是無法解決可再生能源高滲透下系統(tǒng)凈負(fù)荷在長時間尺度（月度或跨季節(jié)）下波動的問題，更無法統(tǒng)籌優(yōu)化系統(tǒng)對短時功率調(diào)節(jié)能力和長期能量調(diào)節(jié)能力的雙重需求。

本文提出了一種基于混合整數(shù)規(guī)劃的儲能與可再生能源聯(lián)合優(yōu)化的量化模型與方法，在模型參數(shù)上對短時功率型儲能和長期能量型儲能進(jìn)行區(qū)分，使得優(yōu)化算法能夠針對功率和能量2種不同調(diào)節(jié)能力在系統(tǒng)平衡中發(fā)揮不同作用，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)多時間尺度儲能需求的統(tǒng)籌優(yōu)化?？紤]到當(dāng)前電力系統(tǒng)日內(nèi)調(diào)峰對儲能放電時長的需求一般為4～6 h，而應(yīng)對季調(diào)峰主要以按月安排機(jī)組檢修為主要手段，結(jié)合未來儲能技術(shù)的發(fā)展，將短時儲能和長期儲能持續(xù)放電時間分別設(shè)置為6 h和720 h。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)架研究提出了全球各大洲能源清潔轉(zhuǎn)型目標(biāo)，分析預(yù)測了全球用電需求、電力供應(yīng)、清潔能源占比和電網(wǎng)互聯(lián)方案［16-17］，本文以此為邊界條件開展儲能需求量化研究。

1 儲能需求的量化分析方法

1.1 儲能需求的維度

能源系統(tǒng)對儲能的需求本質(zhì)上取決于能源生產(chǎn)與消費(fèi)間的不平衡程度，對于電力系統(tǒng)而言，生產(chǎn)與消費(fèi)間的不平衡度由凈負(fù)荷的特性決定。儲能不僅在平抑可再生能源波動［18］或調(diào)頻［19-20］等單一場景中發(fā)揮作用，更具有系統(tǒng)價值［21］。本文從系統(tǒng)級視角研究和回答能源清潔化轉(zhuǎn)型需要什么樣的儲能、需要多少儲能、能接受什么價格水平的儲能等3個重要問題。與現(xiàn)有研究不同，本文提出按照短時功率型和長期能量型在模型中區(qū)分2種儲能，分別應(yīng)對功率平衡和能量平衡這2種不同類型的不平衡問題。因此，在能源系統(tǒng)清潔化轉(zhuǎn)型要求下，從系統(tǒng)級角度分析，儲能的需求應(yīng)包括3個維度：①總量，包含功率總量和能量總量；②結(jié)構(gòu)，即短時和長期儲能的比例；③成本，即系統(tǒng)可接受的最高儲能成本。

分析儲能需求，首先要明確系統(tǒng)的清潔化發(fā)展目標(biāo)，主要包括3個方面：一是可再生能源占比不斷提高；二是供電充裕度不降低；三是用電成本下降。也就是要回答在電力系統(tǒng)中如何配置儲能，才能在可再生能源比例不斷提高的同時，確保整體供電充裕度不變且用電成本可以持續(xù)下降。

1.2 量化分析流程

系統(tǒng)級儲能需求的量化分析流程如圖1所示。

圖1 儲能需求分析的流程Fig.1 Analysis procedure of energy storage demand

首先，通過設(shè)定明確的清潔能源占比，準(zhǔn)備相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要分為2類：一類是系統(tǒng)運(yùn)行的仿真數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)目標(biāo)水平年的用電負(fù)荷及全年逐小時特性、可調(diào)節(jié)機(jī)組（火電、核電及可調(diào)節(jié)水電等）的發(fā)電特性和區(qū)域內(nèi)主要風(fēng)電、光伏發(fā)電基地的全年逐小時發(fā)電特性等；另一類是優(yōu)化計(jì)算的經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，包括預(yù)測的各類發(fā)電和儲能投資、運(yùn)行成本和儲能損耗等。結(jié)合當(dāng)前新型儲能技術(shù)發(fā)展趨勢，本文采用預(yù)測的鋰離子電池和氫儲能（電-氫-電）的成本水平分別代表短時和長期2類不同儲能設(shè)備的成本。

然后，以預(yù)測規(guī)劃模塊結(jié)果作為輸入，分析最優(yōu)的系統(tǒng)儲能配置需求，包括總量、結(jié)構(gòu)和成本。隨著清潔能源占比的提高，如果系統(tǒng)綜合用電成本不斷降低，說明能源清潔轉(zhuǎn)型能夠順利推進(jìn)；如果系統(tǒng)綜合用電成本上升，說明預(yù)估的儲能成本水平無法滿足要求，應(yīng)調(diào)整儲能成本預(yù)測并重新迭代。

最后，根據(jù)優(yōu)化計(jì)算的結(jié)果，提出儲能需求總量、結(jié)構(gòu)，以及能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)綜合度電成本下降的儲能經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

1.3 量化分析模型

本文建立的儲能與可再生能源聯(lián)合規(guī)劃優(yōu)化方法是完成系統(tǒng)級儲能需要研究的核心，其主要框架如圖2所示。模型采用計(jì)及系統(tǒng)運(yùn)行靈活性約束的全年逐小時時序運(yùn)行模擬方法，計(jì)及電力電量平衡約束、各類發(fā)電及儲能設(shè)備的運(yùn)行約束，對火電、水電、核電、間歇性可再生能源機(jī)組（包括風(fēng)電、光伏）和短時、長期2類儲能設(shè)備進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，以系統(tǒng)綜合度電成本最低作為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)成大規(guī)?；旌险麛?shù)線性規(guī)劃模型，并采用CPLEX軟件包進(jìn)行求解［22］。

圖2 量化分析儲能需求的優(yōu)化方法框架Fig.2 Framework of optimization method for quantitative analysis of energy storage demand

具體數(shù)學(xué)模型如下。

1）目標(biāo)函數(shù)

其中，電源投資成本可通過式（2）計(jì)算。

系統(tǒng)運(yùn)行成本可通過式（3）計(jì)算，包括火電機(jī)組的啟停成本、電源的運(yùn)行成本及系統(tǒng)的切負(fù)荷成本。假設(shè)可再生能源設(shè)備和儲能設(shè)備的運(yùn)行成本為0，不考慮可再生能源棄電的額外懲罰。

2）投資決策約束條件

可再生能源與儲能設(shè)備的最大可建容量約束為：

可再生能源發(fā)電占比約束為：

電力系統(tǒng)供電充裕度約束為：

式中：α為電力系統(tǒng)供電充裕度，本文取0.000 1。式（6）表示切負(fù)荷總量不超過α的負(fù)荷需求比例。

3）運(yùn)行模擬約束條件

發(fā)電-負(fù)荷平衡約束為：

節(jié)點(diǎn)切負(fù)荷功率不能大于所在節(jié)點(diǎn)的用電負(fù)荷，即

線路潮流約束為：

間歇性可再生能源出力約束為：

儲能設(shè)備運(yùn)行約束為：

式（12）要求充、放電功率不超過儲能容量；式（13）為能量平衡方程；式（14）要求存儲電量不超過設(shè)備容量；式（15）要求儲能設(shè)備充電與放電狀態(tài)互斥；式（16）說明儲能設(shè)備的儲能水平在初始時刻和最后時刻均等于初始設(shè)定值。

火電機(jī)組運(yùn)行約束為：

2 歐洲案例研究

2.1 歐洲案例邊界條件

本文采用全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織發(fā)布的《歐洲能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃研究》［23］成果作為邊界條件，預(yù)計(jì)到2035年，歐洲電網(wǎng)最大負(fù)荷為1 160 GW，可再生能源滲透率達(dá)到45%；2050年歐洲電網(wǎng)的最大負(fù)荷為1 425 GW，可再生能源滲透率達(dá)到61%?；痣姟⑺?、核電等可調(diào)節(jié)電源裝機(jī)容量如附錄A表A1所示。綜合國際可再生能源署（IRENA）和國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）等機(jī)構(gòu)對可再生能源發(fā)電和新型儲能成本發(fā)展趨勢的預(yù)測［24-26］，算例中設(shè)置的各類發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量及成本如附錄A表A2所示。

風(fēng)電及光伏發(fā)電出力特性來自全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織開發(fā)的全球清潔能源開發(fā)評估平臺（global renewable-energy exploration analysis platform，GREAN），采用Vortex和SolarGIS的全球風(fēng)速、氣壓、太陽輻照、溫度等能源氣象再分析產(chǎn)品［27-28］，納入地形、地面覆蓋物信息，結(jié)合當(dāng)前主流風(fēng)機(jī)和光伏組件發(fā)電特性，計(jì)算得到了全球9 km×9 km格點(diǎn)分辨率的風(fēng)電、光伏逐小時發(fā)電特性。附錄B圖B1給出了在歐洲選擇的主要風(fēng)電和光伏基地發(fā)電特性。

2.2 歐洲案例優(yōu)化結(jié)果

在確定負(fù)荷、常規(guī)電源裝機(jī)容量和可再生發(fā)電占比后，統(tǒng)籌優(yōu)化風(fēng)電、光伏、短時儲能和長期儲能規(guī)模。優(yōu)化計(jì)算結(jié)果表明，2035年，為滿足轉(zhuǎn)型要求，歐洲風(fēng)電裝機(jī)容量為1 230 GW，光伏裝機(jī)容量為940 GW，需要配置儲能（短時+長期）180 GW，占最大負(fù)荷的15.5%，儲能總?cè)萘繛?5 100 GW·h，占用電量的0.5%，可再生能源利用率為80.1%；系統(tǒng)綜合度電成本為7.01美分/（kW·h）。2050年，歐洲風(fēng)電裝機(jī)容量為1 660 GW，光伏裝機(jī)容量為1 260 GW，電網(wǎng)需要儲能430 GW，占最大負(fù)荷的33%，儲能總?cè)萘繛?13 100 GW·h，占總用電量的1.4%，可再生能源利用率為74.8%，系統(tǒng)綜合度電成本為6.07美分/（kW·h）。

附錄B圖B2（a）給出了2050年優(yōu)化方案最大負(fù)荷周的逐小時電力平衡結(jié)果和短時儲能運(yùn)行工況，由圖可見，周三和周六風(fēng)電大發(fā)，系統(tǒng)中的水電、火電和核電低功率運(yùn)行，儲能充電，最大限度地減少棄電；短時儲能的功率調(diào)節(jié)能力在日內(nèi)和周內(nèi)得到充分利用。附錄B圖B2（b）給出了全年52周平均平衡結(jié)果和長期儲能全年運(yùn)行工況，在可再生能源棄電集中的3～9月進(jìn)行長期儲能充電，歐洲用電負(fù)荷大的10月至次年2月進(jìn)行長期儲能放電，發(fā)揮了能量調(diào)節(jié)功能。

以2050年優(yōu)化方案作為對比，若只配置短時儲能，儲能總裝機(jī)容量將達(dá)到690 GW，僅能為系統(tǒng)提供日內(nèi)調(diào)節(jié)，可再生能源利用率下降至59.1%，系統(tǒng)綜合度電成本上升至6.29美分/（kW·h）。若不配置儲能，系統(tǒng)靈活性嚴(yán)重不足，只能增加可再生能源裝機(jī)冗余，以棄風(fēng)、棄光為代價進(jìn)行調(diào)節(jié)，可再生能源利用率僅為32.7%，系統(tǒng)綜合度電成本上升至7.57美分/（kW·h）。結(jié)果對比如表1所示。

表1 2050年歐洲3種配置方式的儲能量化分析結(jié)果Table 1 Quantitative analysis results of energy storage in three configurations for Europe in 2050

附錄B圖B3給出了3個不同儲能配置方案在系統(tǒng)最小負(fù)荷周（一般也是最大棄電周）逐小時電力平衡的結(jié)果對比，可見配置了短時和長期2種儲能的優(yōu)化方案中長期儲能全周運(yùn)行在充電工況，因?yàn)榭稍偕茉囱b機(jī)容量小，因此棄電也少。

在2050年優(yōu)化方案的基礎(chǔ)上增加或減少儲能裝機(jī)容量，可再生能源利用率和綜合度電成本的變化趨勢如圖3所示。結(jié)果表明，相比于優(yōu)化方案的結(jié)果，無論儲能增加或減少，系統(tǒng)綜合度電成本都會升高，即裝設(shè)儲能或提高可再生能源發(fā)電的冗余都可以為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)能力，但都需要付出代價，最優(yōu)儲能規(guī)模（430 GW）是在這2種調(diào)節(jié)措施間取得平衡的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化結(jié)果。因此，從經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的角度看，一定程度的棄風(fēng)棄光是合理選擇。

圖3 改變儲能裝機(jī)容量對棄電率和系統(tǒng)度電成本的影響Fig.3 Impact of energy storage capacity change on ratio of electric power curtailment and system levelized cost of energy

2.3 敏感性分析

1）可再生能源滲透率的影響

在2050年優(yōu)化方案的基礎(chǔ)上，調(diào)整系統(tǒng)中火電、核電裝機(jī)容量并改變可再生能源發(fā)電占比，儲能量化指標(biāo)結(jié)果的變化如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)儲能需求及其量化指標(biāo)隨可再生能源滲透率的變化Fig.4 Variation of system energy storage demand and its quantitative indicators with permeability of renewable energy resources

系統(tǒng)對儲能的需求與可再生能源滲透率密切相關(guān)，隨著可再生能源滲透率的提高，儲能需求總量不斷增大，系統(tǒng)對儲能結(jié)構(gòu)的需求也逐步變化?？稍偕茉礉B透率在20%左右時，系統(tǒng)僅需要短時儲能提供功率調(diào)節(jié)能力；隨著滲透率的提高，短時儲能對減少系統(tǒng)棄風(fēng)、棄光的貢獻(xiàn)逐步飽和，棄風(fēng)、棄光率升高；當(dāng)滲透率超過30%以后，僅配置短時儲能難以繼續(xù)滿足系統(tǒng)需求，需要逐漸引入長期儲能為系統(tǒng)提供能量調(diào)節(jié)能力。相對于可再生能源滲透率40%以下（未配置儲能或以配置短時儲能為主）的情況，滲透率超過40%以后的系統(tǒng)棄風(fēng)、棄光率增長明顯趨緩，說明長期儲能發(fā)揮了重要作用。

2）可再生能源發(fā)電成本的影響

圖5給出了在可再生能源發(fā)電成本預(yù)測水平、中等水平（可再生能源成本提高50%）和較高水平（提高100%）3個情景下的棄電率、儲能需求以及系統(tǒng)綜合度電成本變化情況。

圖5 儲能需求及其量化指標(biāo)隨可再生能源成本增長的變化Fig.5 Variation of energy storage demand and its quantitative indicators with increase of cost of renewable energy resources

結(jié)果表明，在同等可再生能源滲透率水平且儲能成本不變的情況下，可再生能源發(fā)電成本越低，棄電的成本也越低，優(yōu)化儲能規(guī)模越小，即系統(tǒng)更傾向于用棄風(fēng)棄光為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)能力。

對比3個場景下的系統(tǒng)度電成本變化趨勢可見，可再生能源發(fā)電成本下降是確保清潔轉(zhuǎn)型過程中系統(tǒng)綜合成本下降的重要條件，若可再生能源發(fā)電成本下降速度低于預(yù)期，則系統(tǒng)綜合度電成本可能上升。

3）儲能成本的影響

隨著儲能成本下降，系統(tǒng)更傾向于增加儲能來提供調(diào)節(jié)能力。在優(yōu)化方案基礎(chǔ)上，可再生能源裝機(jī)規(guī)模對儲能成本敏感性計(jì)算的結(jié)果如圖6所示，圖中橫軸的0點(diǎn)對應(yīng)的是基礎(chǔ)方案預(yù)設(shè)的儲能成本。

圖6 不同儲能成本下的系統(tǒng)可再生能源裝機(jī)容量變化Fig.6 Variation of installed capacity of renewable energy resources with different energy storage costs

結(jié)果表明，儲能成本下降對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的貢獻(xiàn)存在邊際效益。當(dāng)儲能成本高于預(yù)設(shè)水平10%時（圖中A段，門檻期），單位儲能成本變化對風(fēng)、光裝機(jī)規(guī)模的影響較小，主要是由于此時儲能成本高，系統(tǒng)更傾向于多配置風(fēng)電、光伏電源，以棄風(fēng)棄光為代價為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)能力，儲能難以被系統(tǒng)接受。在圖中B段（競爭期），儲能成本對減少風(fēng)、光裝機(jī)規(guī)模的邊際效益先逐漸增大，當(dāng)?shù)陀陬A(yù)設(shè)水平12%時，儲能成本每降低1%，風(fēng)、光裝機(jī)容量可減少1.2%，邊際效益達(dá)到最大，意味著儲能降價可帶來最大的系統(tǒng)效益；當(dāng)儲能成本低于預(yù)設(shè)水平的40%時（圖中C段，飽和期），儲能成本下降的邊際效益降低，對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的貢獻(xiàn)不大。

3 2050 年全球儲能需求分析

3.1 全球案例邊界條件

根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)架研究［16］，2050年全球各大洲及中國電力需求預(yù)測如附錄A表A3所示，火電、水電、核電等可調(diào)節(jié)電源裝機(jī)容量如附錄A表A1所示；根據(jù)全球清潔能源開發(fā)評估平臺，全球六大洲主要風(fēng)電、光伏發(fā)電基地的年特性曲線如附錄B圖B4所示。

3.2 全球案例優(yōu)化結(jié)果

按照前述方法，對全球各大洲及中國2050年的儲能需求進(jìn)行測算，結(jié)果如表2所示。到2050年全球需配置儲能4 100 GW。具體來看，各大洲的負(fù)荷水平、負(fù)荷特性、可調(diào)節(jié)裝機(jī)占比、可再生能源發(fā)電特性等邊界條件差異較大，因此儲能需求結(jié)果也各有不同。北美洲、歐洲凈負(fù)荷長期波動較大，需要更多的長期儲能，因此儲電量占年用電量比例明顯高于其他洲，分別達(dá)到1.8%和1.6%；非洲光伏裝機(jī)容量占比大，需要大量短時儲能減少棄光，儲能裝機(jī)需求約為最大負(fù)荷的30%；中南美洲水電資源豐富，為系統(tǒng)提供充足的調(diào)節(jié)能力，因此儲能裝機(jī)需求最小，僅占最大負(fù)荷的12%；亞洲幅員遼闊，內(nèi)部各區(qū)域特點(diǎn)各異，東亞風(fēng)電出力的季節(jié)性波動較大，因此需要配置較多長期儲能；西亞、南亞、中亞光伏裝機(jī)容量占比高，對短期儲能需求較高；東南亞水電資源豐富，調(diào)節(jié)能力充足，對儲能需求較少。

表2 2050年全球儲能需求分析結(jié)果Table 2 Analysis results of global energy storage demand in 2050

2050年，中國可再生能源滲透率預(yù)計(jì)將達(dá)到62.7%，“三北”地區(qū)是最主要的可再生能源基地。在跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線僅考慮送電功能的條件下，全國需要配置儲能825 GW/140.6 TW·h，其中長期儲能190 GW/136.8 TW·h。

4 結(jié)語

采用提出的聯(lián)合優(yōu)化模型，本文以2050年歐洲、全球和中國為算例，測算能源清潔轉(zhuǎn)型背景下的電力系統(tǒng)儲能需求，結(jié)果揭示了儲能行業(yè)中長期發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注的一些問題。

1）關(guān)于長期儲能。在當(dāng)前可再生能源滲透率水平（10%左右）下，充分利用水電（包括抽水蓄能）的調(diào)節(jié)能力，開展部分火電機(jī)組靈活性改造可基本滿足系統(tǒng)要求，大規(guī)模應(yīng)用新型儲能的需求并不迫切。隨著清潔轉(zhuǎn)型的深入（超過20%），系統(tǒng)需要配置新型的短時儲能；當(dāng)可再生能源滲透率超過30%時（按照轉(zhuǎn)型目標(biāo)，大致在2035年左右），僅配置短時儲能也無法滿足要求，必須配置具備跨季節(jié)能量調(diào)節(jié)的長期儲能。

2）關(guān)于可再生能源利用率。棄風(fēng)棄光是可再生能源高滲透系統(tǒng)的一種合理選擇，棄電率與風(fēng)電、光伏成本負(fù)相關(guān)。采用本文的模型和方法，可以分析確定系統(tǒng)條件下經(jīng)濟(jì)合理的棄電率水平。提出過高的可再生能源利用率要求，片面保護(hù)發(fā)電企業(yè)效益，反而會阻礙轉(zhuǎn)型發(fā)展。

3）關(guān)于儲能經(jīng)濟(jì)性。新型儲能技術(shù)面臨的競爭不僅來自其他儲能技術(shù)，更來自可再生能源發(fā)電。如果新型儲能成本下降速度低于可再生能源發(fā)電，提高合理?xiàng)夛L(fēng)棄光比例的經(jīng)濟(jì)代價更小，新型儲能從經(jīng)濟(jì)性角度將難以被系統(tǒng)所接受。

4）關(guān)于儲能發(fā)展目標(biāo)。預(yù)計(jì)到2050年，全球電力系統(tǒng)中應(yīng)用的新型儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過28 000億美元，中國市場規(guī)模約為60 000億元（美元匯率按7計(jì)算），將有力帶動整個行業(yè)發(fā)展。目前，行業(yè)普遍認(rèn)為儲能成本越低越有利于能源清潔轉(zhuǎn)型。技術(shù)成熟和成本下降往往需要大量的科研投入和政策補(bǔ)貼。本文的研究表明，在給定的轉(zhuǎn)型目標(biāo)下，新型儲能的發(fā)展應(yīng)以追求系統(tǒng)邊際效益最大為目標(biāo)，成本下降應(yīng)與風(fēng)電、光伏發(fā)電成本下降相適應(yīng)、相匹配，才能獲得最大的系統(tǒng)整體效益。

最后需要指出的是，本文案例研究以全球能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)架規(guī)劃研究作為邊界條件，以跨國大區(qū)域（如東亞、歐洲）為單位采用單母線節(jié)點(diǎn)模型開展優(yōu)化計(jì)算，沒有計(jì)及區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)瓶頸的影響。后續(xù)工作將重點(diǎn)研究考慮輸電約束的復(fù)雜電網(wǎng)中優(yōu)化儲能需求的模型和算法，進(jìn)一步提高方法的適用性。

本文受全球能源互聯(lián)網(wǎng)集團(tuán)有限公司科技項(xiàng)目（2700/2020-75001B）資助，特此感謝！

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