儲熱參與電網調峰的技術及商業(yè)模式分析

姚文卓，章 康，陳夢東，馬美秀，康 偉，陳思藝，韓高巖

（1.北京智慧能源研究院，北京 102200；2.國網浙江省電力有限公司電力科學研究院，杭州 310014）

0 引言

新型儲能技術是我國早日實現(xiàn)“雙碳”目標的重要支撐，發(fā)展新型儲能技術既是發(fā)展新能源產業(yè)、完善新能源生態(tài)的關鍵環(huán)節(jié)，也是深化能源結構改革的必由之路［1-3］。在眾多新型儲能技術中，儲熱技術在電網系統(tǒng)中極具應用潛力，具有削峰填谷、緩解新能源并網波動、調控電能品質等優(yōu)勢，同時由于其響應速度快（可達分鐘級，能夠實現(xiàn)與大多數(shù)發(fā)電系統(tǒng)功率和能量的快速轉移）、建設成本低，因而得到國內外研究者的廣泛關注［4-9］。儲熱容量的大小對電網系統(tǒng)的綜合效益起著重要作用。對于熱電廠，儲熱容量不足削弱了調峰能力，儲熱容量過大則造成浪費，因此有必要探究儲熱容量與電網調峰之間的平衡關系［10-12］。此外，儲熱技術參與電網調峰的商業(yè)模式也是影響儲熱技術推進的關鍵環(huán)節(jié)，因此本文從儲熱技術的分類、原理及特點，國內外應用實例，關鍵性能指標，潛在商業(yè)模式等方面進行歸納總結，為儲熱技術在各領域應用推廣及特色工藝的熱用戶適應性提升提供建議與參考。

1 儲熱系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調峰典型形式

儲熱技術是指利用蓄熱材料為媒介，將太陽能光熱、電制熱、工業(yè)余熱、低品位廢熱等熱能儲存起來，在需要的時候直接利用或者轉化為電能，最大限度地提高整個系統(tǒng)的能源利用率［13］。熱能儲存根據(jù)儲熱原理的不同，主要分為顯熱儲熱、相變儲熱和化學能儲熱三大類，如圖1所示。

1.1 顯熱儲熱技術原理及特點

顯熱儲熱技術的熱能儲存是通過對儲熱材料進行加熱，使其溫度升高，導致熱能增加；而當需要利用顯熱儲熱時，儲熱材料通過降低溫度釋放儲存的能量來實現(xiàn)。在利用顯熱的過程中，儲熱材料的物質形態(tài)保持不變，自身只發(fā)生溫度的改變，存儲量的大小取決于儲熱材料的密度和比熱容，儲熱量的計算公式如式（1）所示。

式中：Q為儲熱材料的儲熱量；CP為儲熱材料的恒壓比熱容；m為儲熱材料的質量；TH為使用過程中的最高溫度；TL為使用過程中的最低溫度。

顯熱儲熱按照材料的物態(tài)特性一般分為固態(tài)儲熱和液態(tài)儲熱。固態(tài)儲熱常見儲熱材料包括巖石、混凝土、陶瓷、鑄鐵和硅磚等［14］。液態(tài)儲熱常見材料包括水、熔鹽、導熱油、液態(tài)金屬等［15］。

由于顯熱儲熱操作簡單，技術成熟，成本較低，是目前儲熱技術中實際應用最為廣泛的一種。但是，顯熱儲熱通常儲熱密度低，使得儲熱時間短，同時由于放熱過程中溫度連續(xù)變化，導致溫度波動范圍較大，為了提高儲熱量，儲熱系統(tǒng)建設規(guī)模龐大，從而限制了其大規(guī)模應用前景?，F(xiàn)階段顯熱儲熱技術多用于太陽光熱發(fā)電、小型工業(yè)設備余熱回收等領域。研發(fā)具有高熱容、高導熱系數(shù)、儲放熱溫度穩(wěn)定的新型顯熱材料將是顯熱技術的重點發(fā)展方向。

1.2 相變儲熱技術原理及特點

相變儲熱技術是利用儲熱材料在物質的相態(tài)發(fā)生變化過程中，吸收或釋放大量潛熱以實現(xiàn)熱量儲存和釋放的技術，也稱為潛熱儲熱技術。與顯熱儲熱相比，該技術具有儲熱能量密度高、相變過程溫度近乎恒定的優(yōu)點［16］。其儲熱量的計算公式如式（2）所示。

式中：Q為儲熱材料的儲熱量；Cps為儲熱材料固態(tài)的恒壓比熱容；Cpl為儲熱材料液態(tài)的恒壓比熱容；m為儲熱材料的質量；Tm為儲熱材料的相變溫度；TH為使用過程中的最高溫度；TL為使用過程中的最低溫度；ΔHm為儲熱材料的相變潛熱。

從相變方式進行分類，相變儲熱可分為固-液、固-固、固-氣、液-氣等方式。其中固-氣、液-氣方式雖然相變潛熱大，但因為氣體膨脹所需體積較大，對系統(tǒng)構建要求較高。在實際應用中，以固-液與固-固方式為主。固-液相變通過相變材料熔化進行儲熱，通過材料凝固進行放熱。固-固相變則利用相變過程中材料分子晶體結構有序-無序之間的可逆轉變來進行儲熱與放熱。按照相變材料類型進行劃分，可以分為無機熔融鹽、合金、有機以及復合等4類［17］。

一般而言，相變儲熱材料通常具有以下優(yōu)點：

1）優(yōu)異的熱力學特性，具有較高的相變焓值，較大的熱導率和合適的相變溫度。

2）良好的物理加工特性，相變前后組分相同且體積變化較小。

3）穩(wěn)定的化學特性，無毒，不燃燒和不爆炸。

4）較高的經濟性，來源廣泛且價格低廉。

目前，以相變材料為基礎的相變儲熱技術在建筑節(jié)能、太陽能熱水系統(tǒng)、工業(yè)廢/余熱回收利用和冷鏈物流及食品干燥等領域得到了具體應用。在相變儲熱技術實際應用過程中，仍然存在工作溫度低、熱損失大和泄漏腐蝕問題需要進一步克服。新型高溫相變固體儲熱材料，具有較高儲熱溫度、無泄漏、安全性高、易于集成等優(yōu)勢。然而在大功率、高電壓運行工況下，裝置單元絕緣問題仍然是實際工程應用中的關鍵瓶頸。相變儲熱技術有望向高溫、高儲熱密度儲熱材料和高壓大功率電網消納的儲熱裝置發(fā)展，進而推廣至高產量、高品位能源消耗的用戶，實現(xiàn)綠色能源替代。

1.3 化學能儲熱技術原理及特點

化學能儲熱技術是利用儲熱材料的可逆熱化學反應進行熱量儲存和釋放的技術。在吸熱反應階段，儲熱材料通過吸收熱能來打破自身化學鍵進行熱量儲存，同時轉化為其它的物質；而在放熱反應階段，儲熱材料以其它物質形態(tài)進行接觸反應，在產生儲熱材料本身的同時，將化學能轉化為熱能釋放。儲熱量的計算公式如式（3）所示。

式中：Q為儲熱材料的儲熱量；α為儲熱材料的轉化系數(shù)；m為儲熱材料的質量；ΔHr為儲熱材料的反應熱。

化學能儲熱材料按照工作溫度，分為中、低溫熱化學儲熱材料和高溫熱化學儲熱材料。其中，中、低溫熱化學體系以水合鹽的熱分解為主，多適用于建筑采暖、結構緊湊的跨季節(jié)儲熱［18］；高溫熱化學材料可分為金屬氫氧化物和氫化物體系、有機物體系、氨分解體系和碳酸鹽體系等［19］。

綜合而言，相比顯熱儲熱和相變儲熱，化學能儲熱的能量儲存密度最高，可以在環(huán)境溫度下進行無損或低損儲存，且便于熱能的長期存儲，適用于大規(guī)模太陽能及發(fā)電廠峰谷負荷調節(jié)。然而其反應速率難以控制，儲熱效率低，壽命較短且成本較高，目前還處于實驗室研究開發(fā)階段。隨著技術不斷發(fā)展成熟，化學儲熱將有望替代現(xiàn)有儲熱手段，在動力裝置、武器裝備、大功率電子元器件、航空航天等領域的余熱回收與熱管理方面極具應用前景。

上述儲熱形式中，顯熱儲熱的技術最成熟，但儲熱量小且放熱時不恒溫，限制了其未來應用前景。相變儲熱具有單位體積儲熱密度大的優(yōu)點，且在相變溫度范圍內具有較大能量的吸收和釋放，但其儲熱介質一般有過冷、相分離和導熱系數(shù)較小、易老化等缺點。熱化學反應儲熱的儲能密度比顯熱儲熱和相變儲熱都高，但應用技術和工藝太復雜，反應條件苛刻，儲能體系壽命短、儲能材料對設備的腐蝕性大，并且一次性投資大，如能很好地解決這幾方面的問題，則其應用前景廣闊［20］。

2 國內外儲熱技術參與電網調峰現(xiàn)狀

2.1 儲熱參與電網調峰技術特點

儲熱技術將電能存儲于蓄熱材料內，電力輸出取決于儲熱裝置儲熱容量，而儲熱裝置釋熱過程根據(jù)熱用戶的需求而定，完成了電、熱在時間與空間上隔離，實現(xiàn)了分鐘級甚至小時級電熱錯峰響應，為新能源電力消納、高峰電力短缺提供了空間橋梁，加快推動清潔能源在各領域用熱工藝中的替代步伐。

2.2 儲熱參與電網調峰相關研究

國內研究者們已經對不同儲熱技術參與電力系統(tǒng)調峰的問題進行了深入的研究。目前儲熱技術主要用于耦合熱電廠機組運行，提高電網的調峰能力。通過不同模型或者算法分析優(yōu)化儲熱體系、協(xié)同熱電機組運行調峰在諸多模擬中都有報道。李平等［21］針對供熱期熱電聯(lián)產機組“以熱定電”運行模式導致的電熱耦合運行約束，造成系統(tǒng)調峰能力不足的問題，提出了一種利用熱網儲熱與建筑儲熱解耦電熱聯(lián)合運行策略，提升了電網系統(tǒng)的調峰能力；呂泉等［22］提出了配置儲熱來提高熱電廠機組調峰能力的消納方案，結果表明機組調峰能力取決于儲熱機組所承擔的熱負荷水平與熱電聯(lián)產機組的最大供熱水平對比關系。王耀函等［23］采用圖解法，分析了儲熱罐與供熱機組的熱力學特性和機組運行特性，揭示了儲熱罐儲熱流量范圍與供熱機組調峰區(qū)間的匹配關系，證明了含儲熱罐供熱機組可以提高其自身調峰能力；鄧拓宇等［24］利用城市供熱管網儲熱，提出了一種帶供熱前饋的供熱機組協(xié)調控制方案，仿真結果表明利用熱網蓄熱有效減少了供熱機組機前壓力波動，從而提高了機組參與調峰調頻的能力。崔楊等［25］基于火電機組向下調峰與儲熱特性對儲熱系統(tǒng)容量配置的影響，提出了一種光熱電站儲熱容量配置方法，實現(xiàn)了低成本火電機組調峰；李峻等［26］提出了在傳統(tǒng)的“鍋爐-汽機”熱力系統(tǒng)中嵌入大容量高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)，削弱原本剛性聯(lián)系的“爐機耦合”，實現(xiàn)火電機組深度調峰。

國外儲熱供熱在電網調峰中應用的相關技術已經比較成熟。Haeseldonckx 等人［27］就儲熱裝置對供熱機組運行及其二氧化碳排放量的影響開展了相關模擬研究；Khan 等人［28］研究指出，供熱機組和儲熱裝置耦合可以充分利用機組的余熱，降低系統(tǒng)能耗，并證明儲熱裝置在機組運行中“移峰填谷”的可行性；Fragaki 等人［29］就供熱機組和儲熱裝置之間容量匹配開展研究，并分析了該系統(tǒng)的經濟性；Tveit等人［30］基于混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型，分析了耦合儲熱裝置-供熱機組耦合后，區(qū)域熱網中供熱機組的長期運行情況。

2.3 儲熱參與電網調峰相關工程介紹

在基礎研究和試驗驗證基礎上，國內外采用儲熱技術參與電網調峰已有相關工程應用。

全球大部分大型儲熱技術設施的裝機主要來自歐洲。2009年3月，西班牙Andasol槽式光熱發(fā)電成為全球首個成功運行配置熔鹽儲熱系統(tǒng)的商業(yè)化CSP（聚光太陽能熱發(fā)電廠）電站［31］。Highview Power（高瞻公司）于2018年在英國曼切斯特完成了試商用液體空氣儲能電站（5 MW/15 MWh）的建設，并于2022年在英格蘭北部竣工世界首套商用級液態(tài)空氣儲能電站（50 MW/250 MWh）［15］。

在我國，儲熱技術在調峰工程上已有初步應用。如華電昌吉熱電廠輔助調峰服務項目，是目前我國單機裝機規(guī)模最大的調峰儲熱項目，其中高壓固體電蓄熱項目的建設，將有效促進新能源的消納，有效解決冬季供熱電廠的調峰需求；內蒙古通遼霍林河坑口發(fā)電公司電儲熱調峰項目達到世界領先水平，在供熱期內，當用電需求下降，電網無法消納風、光等新能源發(fā)電量時，電廠投入電鍋爐及儲熱罐運行，將電能轉換為熱能進行存儲，以降低火電機組的上網電量，儲熱水罐在供熱負荷高峰期對外供熱。借鑒國外儲熱供熱參與電網調峰技術的發(fā)展，國內儲熱協(xié)同電網調峰技術將朝著多因素和全方位考慮方向發(fā)展，更充分考慮碳排放、新能源結合、經濟指標以及長周期運行等影響因素。此外，隨著不同儲熱技術參與電網調峰示范工程的遞增，各種儲熱技術優(yōu)勢與劣勢更加凸顯，混合儲熱系統(tǒng)將是未來耦合電網調峰的主力。

3 儲熱技術參與電網調峰的關鍵性指標

與其他儲熱場景相比，參與電網調峰的儲熱技術面臨功率大、波動性強、長時間運行等特殊工況。在這種情況下，儲熱材料與裝置首先應具備出色的安全性與穩(wěn)定性，以保證長時間運行過程中的可靠性。其次，儲熱/放熱容量與功率需要與電網運行功率高度匹配，以實現(xiàn)高效能量儲存與釋放。此外，電網儲熱系統(tǒng)體量大，其成本與經濟性直接影響其規(guī)?；瘧谩@上述問題，本文針對各個關鍵性指標進行逐一梳理與探究，并提出相關建議。

3.1 安全性

儲熱技術的安全性包括：材料安全、裝置系統(tǒng)設計安全和預警系統(tǒng)等。儲熱材料尤其是相變儲熱材料，在高溫以及變溫工況下的安全穩(wěn)定性，對整個儲熱系統(tǒng)至關重要。以相變熔融鹽為例，當前研究較多的包括硝酸鹽、碳酸鹽、氯化鹽等［32］。不同的鹽類在運行過程中存在凍結、粘結、腐蝕等問題。與相變材料相比，顯熱儲熱材料相對較為安全?；瘜W儲熱材料目前尚未大規(guī)模應用，但可以預見其化學腐蝕、穩(wěn)定性、密封性等問題將是規(guī)?；こ虘玫闹饕拗埔蛩?。

在裝置層面，高效緊湊的儲熱裝置是提高蓄熱、放熱效率的關鍵。一方面，需要考慮介質密閉性、絕熱層設計、機械強度等因素。另一方面，裝置構型和布置方式決定了裝置內的流動傳熱特性，直接決定了蓄、放熱性能。目前，儲熱裝置的構型包括填充床式、管殼式、板式等結構。其中，填充床式結構簡單，具有較大的換熱面積和較高的換熱效率，然而其內部流動傳熱過程比較復雜［33-34］。管殼式是傳統(tǒng)工業(yè)換熱器常見的設計結構，如何提高其傳熱性能是主要挑戰(zhàn)，目前研究主要集中在流場與傳熱性能優(yōu)化上［35-37］。板式結構具有結構緊湊、熱損失小、傳熱系數(shù)較高等優(yōu)勢。但同時也存在易阻塞、難以密封及維護清理等問題［38-39］。盡管研究者們對于不同形式的換熱裝置開展了大量研究，然而對于裝置安全性、耐久性、可靠性研究相對匱乏，對于內部運行過程仍以數(shù)值模擬研究為主［40-41］。未來研究應關注先進原位檢測技術，以獲得精確的瞬態(tài)局部運行參數(shù)。

在檢測與預警層面，現(xiàn)有的儲熱技術還不具備基于流程的完整預警檢測系統(tǒng)。隨著原位傳感技術以及數(shù)字孿生等新技術的迅速發(fā)展，未來將有望在系統(tǒng)建?；A上，結合實時檢測反饋與虛擬運行系統(tǒng)，對關鍵參數(shù)、關鍵零部件實施實時監(jiān)控，實時掌握系統(tǒng)運行狀況，進一步提高系統(tǒng)安全性與可靠性。

3.2 性能匹配

儲熱技術的儲存-釋放能量速率能否與電網設備匹配是能否實現(xiàn)高效率調峰的關鍵［42］。對于我國的能源結構而言，以燃煤發(fā)電為代表的火電在很長一段時間內仍將占據(jù)主導地位，因此以燃煤發(fā)電-儲熱耦合技術的系統(tǒng)性能進行分析。Li等［43］對600 MW 超臨界燃煤機組中的相變儲熱裝置在不同儲熱策略和不同放熱策略下的調峰能力進行了分析。龐力平等［43］模擬研究了高溫熔融鹽儲熱-放熱過程對二次再熱機組、鍋爐、汽輪機負荷的響應特性。對于性能匹配的相關研究，目前多以數(shù)值模擬為主，電熱綜合調度模型中，風、光、水等可再生能源的預測模型需進一步精確優(yōu)化。Zhang等人［44］提出一種基于機組組合的電力系統(tǒng)時序仿真改進方法，用于評估內蒙古西部地區(qū)抽水蓄能和電儲熱的潛在效益。Nielsen 等人［45］利用一個兩階段隨機規(guī)劃策略，對丹麥能源系統(tǒng)中電儲熱和熱泵的經濟價值進行評估，得出不同容量、效率、電力市場價格因素影響電儲熱和熱泵盈利能力，需在投資建設前對其進行詳細的評估。

由于可再生能源并網存在波動性強、不確定高等特點，因此預測端誤差對儲熱系統(tǒng)的運行方式影響較大。我國幅員遼闊，各地區(qū)情況差異大，不同地域的可再生能源電功率預測模型需要經過多種不同的場景驗證，才能有效減小預測過程中產生的誤差，從而提升儲熱系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的匹配度，提高系統(tǒng)運行效率。

3.3 耐久性和可靠性

儲熱技術應用過程中影響裝置性能的最主要指標是儲熱材料。其中，儲熱材料的耐久性尤為重要。耐久性是指儲熱材料在多次儲熱和放熱循環(huán)后保持儲熱性能的能力。以儲熱量較大的相變儲熱材料為例，可靠的復合相變技術、高效的傳熱強化技術、提高儲熱材料高溫及循環(huán)穩(wěn)定性等方面是未來的主要研究方向。然而，泄漏、腐蝕、受潮、過冷、相分離等問題是制約儲熱發(fā)展的瓶頸［46］，亟待通過開發(fā)新型材料、新型換熱結構裝置來解決上述問題。此外，相應的行業(yè)技術標準應早日指定，這對于行業(yè)的發(fā)展與儲熱技術在電力行業(yè)中的大規(guī)模推廣具有重要意義。

3.4 經濟性

儲熱技術的綜合成本主要包括儲熱材料、儲熱系統(tǒng)輔助設備及運行成本等，因供熱用戶、儲熱材料不同差異較大。儲熱系統(tǒng)的成本包括儲熱材料、裝置設備以及運營成本等，對儲熱系統(tǒng)的經濟性評估主要根據(jù)其在特定場景下的運行應用情況而定，包括儲熱-放熱循環(huán)次數(shù)和頻率。對儲熱材料與裝置而言，不同的儲熱技術由于其自身技術特點，其成本構成也不盡相同。以顯熱儲熱技術中的熔鹽儲熱為例，其主要成本包括：熔鹽材料價格、儲熱罐體管道等主要零部件、建設維護費用等。對相變儲熱技術而言，相變換熱器和相變材料占據(jù)了總裝置成本的80%。研發(fā)新型儲熱材料與換熱裝置是提高系統(tǒng)能效與降低成本的直接手段。

另一方面，不同的運行模式帶來不同的運營成本，其經濟性評價指標也不盡相同。張紅斌［47］等人對多方參與的用于消納風電、光伏的分布式電儲熱進行了經濟性評價建模，對主要參與方和分布式電儲熱項目的經濟性進行了定性與定量評估。Petrichenko 等人［48］利用最大功率、配電損失成本、供暖用電成本等多個指標，量化了電儲熱的優(yōu)勢和潛在的問題，并分別評估了電儲熱與傳統(tǒng)電加熱對電網端的影響?？梢姡\行模式影響儲熱系統(tǒng)運行成本，是整體運行收入的關鍵因素之一，因此通過優(yōu)化管理流程，提高成本控制水平等管理手段是目前控制儲熱系統(tǒng)運行成本的關鍵因素。

4 儲熱參與電力交易的商業(yè)模式

儲熱參與電網調峰主要有可再生能源消納、火電靈活性改造、清潔供暖、工業(yè)供汽等市場參與方式?？稍偕茉聪{如風電消納，能夠有效調節(jié)電網峰谷；火電靈活性改造如火電廠調峰，通過熱電廠供暖季的熱電解耦，提高供熱機組的運行靈活性，能夠增加熱電廠低負荷運行能力，也能增加高峰時段的頂負荷能力，具有較強的技術優(yōu)勢和市場競爭力。通過儲熱技術可有效解決由于時間、空間或強度上的熱能供給與需求間不匹配所帶來的問題，有效提高能源綜合利用水平。

電網熱儲能除了傳統(tǒng)意義上的調節(jié)電網峰谷，補償其他并網可再生能源波動等作用之外，由其長時間儲熱所衍生出的主要營利途徑是電價交易收入和容量電價，不同時段的電力差價是電價交易的基礎。然而電力交易只有當儲熱容量達到一定規(guī)模，以企業(yè)形式參與時，才能實現(xiàn)實際營利。將儲熱技術應用在電網調峰中應結合電網的實際需求如容量、技術成本、經濟性和儲熱技術本身的特點綜合評估，以期構建能夠與新型電力系統(tǒng)相適應的新型熱電聯(lián)產協(xié)同供應系統(tǒng)。我國目前尚未形成成熟的儲熱相關的電力交易運營商業(yè)模式。根據(jù)儲熱的分時電價機制、電力市場機制、電網業(yè)務監(jiān)管機制和應用場景等內容，儲熱商業(yè)模式可分為三大類：合同能源管理模式、兩部制電價模式、輔助服務市場模式。本文將對不同商業(yè)模式的投資回收機制、利益相關方、收益水平等方面進行對比，對未來商業(yè)模式發(fā)展給出建議。

4.1 合同能源管理模式

合同能源管理模式中，儲熱服務企業(yè)與電網，采用合同/契約的形式約定電網儲能項目與指標，提供電網熱儲能服務，實現(xiàn)成本優(yōu)化［49］。其優(yōu)勢在于可提升資源利用率，優(yōu)化經營成本，提供設備改造服務等；而其劣勢在于，商業(yè)合作普遍存在技術風險、資金風險和政策風險。執(zhí)行過程中合理規(guī)避相關風險尤為重要，應重視過程管理，優(yōu)化整體流程，實時跟進相關數(shù)據(jù)，制定階段性的驗收標準并嚴格按時執(zhí)行驗收流程。

在合同能源管理模式中，儲熱減少輸配電過程電能損耗服務能夠按照一定價值衡量，需要從電網企業(yè)增加的輸電量利潤中扣減。利益相關方主要涉及綜合能源服務公司以及儲熱項目公司。綜合能源服務公司主要負責項目商業(yè)化運營和儲熱廠商簽訂合約，并按照提前約定好的方法分紅，也可直接投資，通過合同能源管理的形式從電網企業(yè)獲得效益。儲熱項目公司主要負責儲熱項目投資建設以及運維等內容。針對電網開展降低線路損耗、無功優(yōu)化、熱力設備建設及運維、熱能利用率核算等合同能源管理服務，由第三方評估節(jié)能效益，電網企業(yè)從節(jié)能獲益中扣減用于支付儲熱運營商節(jié)能服務費用。

4.2 兩部制電價模式

兩部制電價分為容量電價和電量電價，即按電廠的可發(fā)電功率以及實際用電量分別計算電費的電價模式，在國際上被廣泛采用［50］。該模式有利于電網資源的靈活調度和合理應用，電量電價上的競爭促使發(fā)電企業(yè)加強運行管理，降低成本提升效率。儲熱系統(tǒng)如果實施兩部制電價，那么電價應該體現(xiàn)電量效用，容量電價應該反映系統(tǒng)效用。利益相關方主要涉及電網企業(yè)、儲熱廠商和第三方儲熱投資運營企業(yè)等。儲熱廠商和電網企業(yè)進行購售電交易，電網企業(yè)需要按照約定時間，按照一定容量支付容量費用，根據(jù)電力系統(tǒng)調度情況同意安排儲熱設備運行方式。第三方儲熱投資運營公司主要負責儲熱項目的投資、建設和運維等。兩部制電價按合理收益水平核定，項目可維持合理收益水平。

長遠來看，將用戶意愿納入電網調度進行建?？蓸O大提升市場模型精度。在需求側應當以價格機制為引導，包括更加靈活的分時電價、自適應電價、實時電價等。針對不同的用戶，按用電習慣進行劃分，引導其能源消費，最終提高用戶和供電方的雙方利益。

4.3 輔助服務市場模式

迄今為止尚未形成一種普適的輔助服務適用于所有的電力市場［51］。目前我國儲熱參與輔助服務市場相關規(guī)則正處于試運行階段，如2023年，浙江能源監(jiān)管辦組織開展了第三方獨立主體參與電力輔助服務結算試運行。在電力市場過渡期內，為了應對源側裝機容量富余、系統(tǒng)調度靈活性差的問題，許多地區(qū)的調頻、調峰、備用服務試行政府制定價格［52］。例如，2021年4月執(zhí)行的新版《南方區(qū)域電化學儲熱電站并網運行管理及輔助服務管理實施細則（試行）》中指出，為了補償充電調峰輔助服務的電量，制定0.05 萬元/MWh 的補償標準。隨著我國電力市場不斷完善，形成儲熱參與調頻、調峰等輔助服務市場競價機制將成為儲熱回收投資的重要手段。利益相關方涉及輔助服務市場中發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電網企業(yè)、電力用戶和儲熱廠商等。在中國輔助服務市場未完全成熟前，儲熱可通過提供輔助服務獲得補償收益，調峰、調頻補償費用由沒有承擔電網調峰、調頻義務但享受調峰服務的各類機組支付，主要包括陳舊的火電，風、電、光伏等可再生能源機組以及核電機組等。但是，調頻市場容量有一定限制，儲熱雖然是一種優(yōu)質的調頻源，其規(guī)?；瘧帽厝粫饍r格下降以及市場飽和的現(xiàn)象。

5 未來調控技術及商業(yè)模式建議

儲熱技術屬于能量型儲能技術，能量密度高、成本低、壽命長、利用方式多樣、綜合熱利用效率高，在可再生能源消納、清潔供暖及太陽能光熱電站儲能系統(tǒng)應用領域均可發(fā)揮較大作用。近年來，熔融鹽儲熱技術和高溫相變儲熱技術備受關注。熔融鹽儲熱技術規(guī)模大，方便配合常規(guī)燃氣機使用，主要應用于大型塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)和槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)。高溫相變儲熱技術具有能量密度高、系統(tǒng)體積小、儲熱和釋熱溫度基本恒定、成本低廉、壽命較長等優(yōu)點，也是目前研究的熱點。該技術適用于新能源消納、集中/分布式電制熱清潔供暖、工業(yè)高品質供熱供冷，同時可作為規(guī)模化的儲熱負荷，為電網提供需求側響應等輔助服務，目前已應用于民用供熱領域，并逐步向對供能有更高需求的工業(yè)供熱領域拓展。

受政策波動大、機制不健全、商業(yè)模式不成熟等因素影響，目前電網側儲能主要采取經營租賃、合同能源管理模式。為了吸引各類資本加碼儲能賽道，促進儲熱技術在電網調峰中的大規(guī)模應用，未來需進一步創(chuàng)新儲能商業(yè)模式，如獨立儲能電站、共享儲能電站等［53］，支撐新型電力系統(tǒng)建設與發(fā)展。

6 結論

為積極響應“雙碳”戰(zhàn)略目標，我國能源系統(tǒng)正在經歷清潔-低碳-零碳的逐步轉型與深化改革。在以電網為主體的電力能源系統(tǒng)中，儲熱技術在平峰填谷、緩解波動、提高系統(tǒng)的靈活性率等方面發(fā)揮著重要作用。本文從參與電網調峰的儲熱技術出發(fā)，梳理了不同儲熱技術的分類、原理及特點、工程應用實例、關鍵性指標、商業(yè)模式等，得到如下結論。

1）在眾多儲熱技術中，相變儲熱技術具有較高的相變焓值、優(yōu)異的熱物性、穩(wěn)定的化學特性以及較高的經濟性，從而在電網調峰中具有較高的工程使用價值。尤其是新型高溫固體相變儲熱技術有望與高壓大功率電網消納相匹配，實現(xiàn)電網的深度調峰控制，然而其運行過程中的絕緣密封等問題仍然是規(guī)?；こ虘眯枰黄频年P鍵瓶頸。

2）國內外已有部分將儲熱技術與電網電力系統(tǒng)相整合的典型工程實例，但其整體仍處于發(fā)展初期。考慮到參與電網調峰的儲熱技術面臨功率大、波動性強、運行時間長等特殊工況，需要從安全性、性能匹配、耐久與可靠性以及經濟性等4類關鍵性指標進行全方位評估，從而實現(xiàn)大規(guī)模推廣。

3）儲熱參與電力交易具有合同能源管理模式、兩部制電價模式、輔助市場模式等多種潛在的商業(yè)形式。通過市場化作用，引入競爭性商業(yè)機制，在提升資本參與度的同時提高了技術開發(fā)、工程管理、市場運營等各環(huán)節(jié)的效率，但現(xiàn)有商業(yè)模式仍處于起步階段，隨著政策推進和能源消費形式的變革以及市場經濟形態(tài)的改變，商業(yè)模式將規(guī)?；七M和成熟化運行，有助于儲熱技術在電力電網系統(tǒng)中的長期穩(wěn)定健康發(fā)展。