编者按：
随着全球能源转型的加速，储能技术成为连接可再生能源发展与电网现代化的关键纽带。近年来，中国储能装机规模迅速扩大，已成为全球储能市场的重要力量。
但新型储能在蓬勃发展的进程中，涌现出很多问题。从产业角度来看，新型储能技术如何助力地方产业提升国际竞争力？储能电池企业又如何应对国际合规和市场竞争的挑战？电力系统方面，新型储能如何助力电力系统转型？新型储能如何更好成为未来新型电力系统的压舱石？
为了探讨这些与新型储能发展有关的问题，界面新闻工业组与绿色和平地方气候行动力项目组合作栏目，特邀请行业核心专家和学者撰稿，深入探讨储能技术的发展现状和未来方向。
文 | 南网能源院 陈雷
为助力推进新型电力系统建设，新型储能市场正持续高质量发展。
根据国家能源局统计数据，截至2023年底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达3139万千瓦/6687万千瓦时，平均储能时长2.1小时，其中广东新型储能项目累计装机规模达到163万千瓦/248万千瓦时，平均储能时长1.5小时。广东省内新型储能调度运用水平持续提高，调节作用不断增强。
根据中电联《2023年度电化学储能电站行业统计数据》，广东储能平均利用率为76%，排名第一，远高于第二位的56%。
立足实际，“十五五”期间，广东新型储能将如何发展？哪些领域将是重点？
短时储能将持续发力
作为全国用电规模最大的省份，2023年，广东全社会最高负荷1.48亿千瓦，风光装机容量超过4000万千瓦，新能源装机占比约21%。春节期间受冷空气影响，风电大发时段最大出力935万千瓦，风电发电渗透率创历史新高，达到30.1%，风电发电量达1.53亿千瓦时。风电大发期间，在充分调用省内可调资源后，仍需省内新能源参与系统调峰，受限电量共约9660万千瓦时。
可见，即使广东电力系统充裕性和灵活性总体水平较高，在春节等用电负荷较低的特殊时段，当遇新能源大发时，常规机组开机减少，系统调节能力减弱，容易引发新能源弃电现象。
未来随着新能源渗透率不断增加，调峰问题将逐渐显现。新型储能可在新能源大发时充电，从而提高新能源的消纳率，但当新能源持续大发，当前以2小时为主的短时储能对提升新能源消纳率的效果有限。
综合考虑广东电力系统的调节能力、新型储能的技术发展及单位造价，“十五五”期间，短时储能可重点在特定的应用场景发挥作用，如缓解断面受限，推动构建微电网及支撑用户侧灵活高效用能。
（一）缓解断面受限
随着省内珠三角核心城区土地及资源日益稀缺、电力负荷密度显著提升，核心城区局部电网阻塞问题日益突出，新建或扩建输变电工程推进难度不断加大、工期不断拉长。
在此情况下，布局灵活、工期较短的新型储能为缓解阻塞提供了有效方案。可通过在存在阻塞的负荷密集地区，合理布局短时新型储能，削减局部变电站尖峰负荷，减小输电线路运行压力，从而减轻系统阻塞，缓解电力建设困难和安全可靠供电的需求之间的矛盾。
（二）构建微电网
广东东部和西北部山区地域广阔，人口密度低，用电负荷分散，且电网多采用单辐射接线方式，部分线路截面偏小，台区的供电半径过长，导致偏远地区供电存在电压末端电压偏低、供电可靠性较差的问题。
若当地风、光、水资源条件较好，可充分利用当地丰富的自然资源，构建风光水储等多能互补的微电网，以提高地区的供电能力和可靠性。
例如地处偏远的粤北清远市金坑村，仅有一座变电站供电，且供电半径长，10千伏配网线路长达16.7千米，一旦电网发生故障，抢修难度大，复电时间长。为解决金坑村的供电问题，2019年，该地区建成省内首个山区光储微电网，配置储能容量250千瓦，解决了供电半径长引起的末端低电压问题和392个低压用户的用电问题。不仅如此，一旦电网发生故障，微电网可进入孤岛运行，继续维持供电18小时以上，从而赢得抢修时间，减轻运维压力。
（三）支撑用户侧灵活高效用能
2023年，广东用户侧储能装机占比达到24%，远高于全国平均水平。省内用户侧储能的发展得益于较大的峰谷价差。据统计，2023年广东省（珠三角五市）平均最大峰谷价差位居全国首位，达到1.351元/千瓦时，比排名第二的湖南省高0.288元/千瓦时。
同时，储能单位造价的持续下降和补贴政策的利好，共同加速促进省内珠三角地区用户侧储能项目的发展。根据初步测算，省内用户侧储能每天基本可实现两充两放，2小时储能系统内部收益率基本可达10%以上，投资回收期约4年左右，具备较好的经济性。
长时储能需求将持续提高
到2060年新型电力系统全面建成时，发电侧与负荷侧的双向不确定性将使电力系统对调节资源的需求不断扩大。此外，常规电源的开机逐渐减少，系统大范围和长周期电力电量平衡难度显著加大，电力系统对长时储能的需求将持续提高。
储能作为可以加入电网的一种优质灵活性调节资源，同时具有电源和负荷的双重属性，是支撑高比例新能源接入和消纳的关键技术手段。短时储能和长时储能共同发力，在提升电力系统灵活性和保障电网安全稳定等方面具有独特优势。
（一）增加系统惯性常数
高比例电子电力系统中，因风电、光伏多采用恒功率控制，呈现恒功率源特性，不对外体现惯性。大规模新能源与区外直流输电代替了原同步电网的部分同步电动机，系统惯量在特点及形式上发生改变，由此带来的低惯量问题改变了系统频率特性。最为直接的影响体现在系统频率抵抗不平衡功率扰动的能力下降，初始频率变化率增大。
这意味着，相同时间内系统频率变化幅度增加，系统频率更容易越界并触发快速切机/切负荷，也可能导致新能源并网频率变化率保护动作并引起新能源大规模脱网，从而降低系统供电可靠性。新型储能可采用虚拟惯量控制方式，为电网提供惯量，从而改善系统惯性常数及初始频率变化率。
（二）优化电力系统开机
随着新能源进入高速发展阶段，系统日内调节资源需求加大。储能可以提高系统调峰能力，促进新能源消纳。风电的反调峰特性，增大了系统的调峰压力。储能通过削峰填谷，在负荷低谷期风电出力较大时充分吸纳风电，在负荷高峰期风电出力较小时放电，从而有效缓解系统调峰压力，有利于提高新能源消纳能力。
此外，从电力系统运行角度，储能可在负荷高峰期放电，从而代替部分火电开机容量；在负荷低谷期充电，从而减少火电调峰深度，有利于提高火电机组利用效率和使用寿命，同时减少燃料消耗，减少碳排放。
（三）长时间及广域空间能量转移
随着风光装机的不断提高，季节供需不平衡的矛盾不断突出，解决长时期尺度下电力系统新能源出力与负荷需求的电量不匹配的矛盾，是新型电力系统面临的重要挑战，也是长时储能技术发展的动力。
长时储能（如氢储能）可凭借长周期、大容量特性，在长时间及广域空间上调节新能源发电波动，实现能量转移。广东的最高负荷一般发生在夏季，夏季全社会用电量约占全年用电量的56%；而冬季风电出力一般较大，可发电量约占全年的60%。长时储能可在冬季风电出力较大时吸收多余的风电，在夏季提供电力电量支撑，实现能源转移，提高风电消纳能力和发电利用小时数。（注：绿氢是最可持续的选择，蓝氢、灰氢不利于碳减排）。
（四）极端天气持续可靠供电
广东是国内台风登陆次数最多的省份，5-12月均有台风登陆，其中7-9月是台风登陆广东最频繁的时期，集中了70%的台风，此时也是广东负荷较高的时期。
台风条件下，风力发电机承载的风荷载可能超过极限荷载，威胁风机安全，风力发电机设置有25m/s-35m/s左右的切出风速，当风速超过切出风速时，风机将停机。台风登陆期间一般也伴有强降雨天气，此时光伏出力约为0。
在20至30年左右的未来，一周内无风无光的极端天气背景下，最大电力缺额约4000万千瓦，电量缺额约10亿千瓦时，考虑配置长时储能，通过在新能源富余时期充电，在风、光等出力极低的情况下放电，满足周内电力、电量平衡，以保证极端天气持续可靠供电。
（五）降低社会用能成本
煤炭、天然气等一次能源价格受地缘政治冲突、全球经济影响较大。到2060年，如果夏季某月燃料价格飙升，导致火电企业发电积极性不高，全省大部分火电机组不发电，根据测算，夏季最大电力缺口可能达到5000万千瓦，电量缺口可能达到25亿千瓦时。这时，可考虑配置长时储能，通过在新能源富余及能源价格较低的月份充电，在火电机组出力不足的期间放电，满足月内电力、电量平衡，以保证电力的持续可靠供应，同时降低全社会用能成本。
广东新型储能的定位将转变
结合广东新型电力系统的建设进程及新型储能技术的发展，在2030年前，预计省内将以短时储能的应用为主，新型储能在缓解负荷中心断面受限、构建偏远地区微电网、支撑用户灵活高效用能等方面保证电力系统供电可靠性与灵活性；在2060年前，为适应电力系统不同时间尺度的调节需求，长时储能将起到“压舱石”的作用，与短时储能互相补充，协同运行。
新型储能的可持续发展离不开完善的调用和市场化运行机制。作为全国第二个实现电力现货市场正式运行的省份，广东已出台相关文件，明确了源、网、荷各侧新型储能参与电力市场的方式、品种及结算机制。当前火储联调、用户侧储能已具备经济效益，电网侧储能/独立储能可参与中长期市场、辅助服务市场。
由于近中期省内电力系统整体调节能力相对充裕，节点电价差较小，辅助服务市场空间有限，电网侧/独立储能是否具有经济性，很大程度上取决于新能源的租赁费用。根据广东省发改委印发的《关于调整新能源发电项目配置储能有关事项的通知》，2025年及以后首次并网的海上风电、陆上风电和装机容量大于3万千瓦的光伏项目，按照不低于10%/2小时配置新型储能，且可以跨地市租赁。这给独立储能增加了租赁收益，拓宽了收入来源。
广东2024年上半年还备案通过了82个源网侧项目，其中独立/共享储能74个，备案规模约1300万千瓦，独立储能的租赁市场规模有限，若备案项目如期投产，则近两年极有可能出现独立储能租赁市场供过于求的情况，影响储能项目的经济性。为此，主管部门提出探索容量补偿机制，更好地发挥储能在新型电力系统中的容量价值。
根据广东电源规划情况，未来数年，省内电力系统充裕性和灵活性依然较高，短时储能可在特定的场景发挥作用。随着未来新能源装机占比的提升，新型电力系统调节需求不断增大，广东新型储能的定位将从当前规模化发展初期转变为电力系统不可或缺的灵活调节资源，具备大规模发展条件。
新型储能的发展受益于政策红利，目前正迈入规模化发展阶段。建议充分挖掘新型储能的应用场景，并创造可充分体现新型储能价值的市场环境，推动新型储能更好的服务于新型电力系统。
（作者为南网能源院电力规划中心高级工程师）
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