储能深度报告:经济性初具,等政策风来,待模式演进(3)
本文摘要:储能调频的效果优于火电。火电机组由锅炉、汽机、发电机及众多辅机组成,系统惯性大,调频效果也较差,具体表现为调节延迟、调节偏差(超调和欠调)、调节反向、单向调节、AGC补偿效果差等现象。而储能系统的调频效果

  储能调频的效果优于火电。火电机组由锅炉、汽机、发电机及众多辅机组成,系统惯性大,调频效果也较差,具体表现为调节延迟、调节偏差(超调和欠调)、调节反向、单向调节、AGC补偿效果差等现象。而储能系统的调频效果更好,表现为响应速度更快(几十至几百毫秒)、调节精度更高(99%)。火电厂在使用储能调频后,可以有效提升调频效果,增加调频收益。

储能深度报告:经济性初具,等政策风来,待模式演进

  储能调频目前以独立运营商为主。目前储能参与火电调频,一般由独立运营商来负责投资和运营,火电厂负责提供场地和接入,双方按照商定的比例对调频收益进行分成。储能系统配置方面,一般功率配置为火电机组额定功率的3%,容量一般按半小时配置。

  2.2、 输、配电侧储能:辅助服务为主

  由于在国内输配电业务的主体主要是电网公司,因此也被称为电网侧储能。电网侧储能的应用场景较为单一,主要以辅助服务为主。储能用于电网侧,还可以有效节约电网投资、延缓电网扩容,但价值相对难以衡量。

  2.2.1、 辅助服务

  电力市场的辅助服务,是指维护电力系统安全运行、保证电能质量的服务,包括调峰、调频、调压和备用等。辅助服务的供给方包括有调节能力的发电方(如火电、水电等)、有调节能力的需求方(需求侧响应)以及储能电站。辅助服务的需求方是整个电力系统,是一种公共产品。在实际运行中,辅助服务的成本有不同的分摊方式,有的由发电方承担(中国、阿根廷),有的由用电方承担(美国PJM、欧洲部分国家),有的由发电方和用电方共同承担(澳大利亚)。

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  新能源发展与火电机组退役关停推升对调峰调频等辅助服务的需求。随着能源清洁化的发展,光伏、风电等新能源逐渐成为新增装机的主力军,这些能源由于波动性较强,推升了电网对于调峰调频等辅助服务的需求。另一方面,随着老旧火电机组或小火电的退役关停,电网辅助服务水平是在下降的。中国2017年火电退役关停容量929万千瓦,预计在2035年将迎来一次火电机组退役潮,将有一半以上的火电机组面临退役。美国过去十年有17%的燃煤机组退役,是电站退役的主力军。

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  2.2.2、 节约电网投资

  传统电网面临投资成本较高、利用率较低的问题。传统的电网设计和建造遵循最大负荷法,即新建或增容改造时,变压器、开关设备、电缆等设备的选型必须考虑最大负荷,,即使该负荷出现的几率较小、持续时间较短,由此也带来了电网投资成本过高、资产利用率较低。

  储能可以有效节约电网投资(节约新建投资或延缓配网扩容)。电网侧储能的出现,打破了原有的最大符合法的设计原则,在新建电网或旧电网增容改造时,可以有效节约电网的投资成本,并提升电网资产利用率。据平高电气测算,额定能量1.5万千瓦的10千伏配电线路,假设线路最小容量裕度已达到3%,考虑负荷年增长率2%,若增配0.3万千瓦储能设备,可将馈线改造扩容时限推迟三年。

  2.3、 用户侧储能:峰谷套利是主流,节约基本电费与辅助服务是补充

  2.3.1、 峰谷套利是当前用户侧储能最主要的盈利模式

  峰谷套利,即利用电力价格峰谷价差,储能系统在谷电电价时段从电网充电,在峰电电价时段放电,从而降低用户用电的成本,并获取相应收益。我国大部分地区实施峰谷电价制度,白天用电高峰期电价较高,夜间用电低谷期电价较低,以鼓励缩小峰谷差维持电网平衡,

  国内峰谷价差较大的省份的主要为北京、长三角、珠三角等地,其峰谷价差一般高于0.6元/kWh,也是国内用户侧储能发展较好的地区。

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  2.3.2、 节约基本电费与用户扩容是补充

  节约基本电费可以作为用户侧储能的辅助盈利模式。在我国,大部分地区针对大工业用户适用两部制电价,除了根据用电量缴纳电度电费之外,还需要缴纳基本电费,基本电费是大工业用户所应缴纳的输配电费的一部分,用户可以自行选择是按变压器容量还是按最大需量来缴纳基本电费。

  节约基本电费方面,储能适用于负荷尖峰明显且尖峰位于白天的电力用户,可以通过在低谷时段以低电价充电并在用电负荷较高时放电,从而削减负荷尖峰从而降低申报的最大需量,起到节约基本电费的作用。而对于负荷曲线比较平坦或者负荷曲线与正常情况相反的电力用户,则不适合通过安装储能节约基本电费。

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  大工业电力客户一般需要配置电压器,而变压器的额定容量是固定的,一旦后期用户负荷增长造成变压器满额运行,便需要进行变压器扩容,扩容费用一般较高,安装储能系统后,可以在尖峰时段放电降低用户的需求负荷,起到动态扩容的作用,从而节约变压器扩容的投资成本。

  节约基本电费带来收益相对较小,无法成为独立的商业模式,只能作为峰谷套利的辅助盈利来源。变压器扩容的需求相对刚性,但整体市场偏小,且一般以电力用户自投为主。

  2.3.3、 平滑负荷潜在空间广阔

  对于用电负荷间歇性较强的场合,如新能源汽车充电桩、体育场等,配备储能系统可以在用电尖峰时刻放电,削减负荷的变化率,起到平滑负荷的作用。

  以新能源充电为代表的平滑负荷需求较为刚性。随着新能源汽车的快速发展,相应的充电桩等基础设施必须跟上。而新能源汽车的集中充电会对电网造成较大冲击,而这也将成为新能源汽车充电桩发展的重要制约。因此,新能源汽车重点桩要发展,必须配合储能。另一方面,新能源汽车消费者对于电价的承受能力较高,充电运营商可以轻易将储能成本转嫁给消费者。即使充电费用中加上储能成本,新能源汽车的单位使用成本仍然远远低于燃油车。

  2.3.4、 与分布式能源结合

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