风光电储“捆绑”上马,配上储能,新能源电力才能1+1>2

储能科学谷 2023-01-05
2994 字丨阅读本文需 7 分钟

过去的几年里,新能源产业无疑是最为火热的赛道。

我们见证了“风光无限”带来的产业高增长。股票市场上诞生了诸多10倍、20倍、甚至30倍涨幅的个股。进入2022年,光伏、风电势头不止。

新能源坡长雪厚,更是不乏异军突起者,今年的代表者便是储能。

储能有多火?

据国际能源网/储能头条不完全统计,今年以来有上百家储能相关新公司成立,注册金额高达423亿元。其中有43家储能技术服务、54家电池和7家抽水蓄能新公司。据不完全统计,有20余家上市企业跨界储能。

储能是新能源发电不可替代的一环

在实现双碳目标,能源转型的道路上,风电、光伏发电是最为核心的技术。在政策及市场的双轮驱动下,迎来高速发展。风光发电累计装机已经颇具规模。以此为基础,风光发电占比迅速攀升。

12月16日,国家能源局发布1-11月份全国电力工业统计数据。截至11月底,全国累计发电装机容量约25.1亿千瓦,同比增长8.1%。其中,风电装机容量约3.5096亿千瓦,同比增长15.1%;太阳能发电装机容量约3.7202亿千瓦,同比增长29.4%。风电发电量6145亿千瓦时,占比总发电量约8%;光伏发电量2125亿千瓦时,占比总发电量约3%。

风光发电未来的发展前景是确定的,更是同时具备时间和空间。

《“十四五”可再生能源发展规划》提出,在2030年非化石能源消费占比达到25%左右,2030年风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上的目标,现阶段风光装机总量大约7.23亿千瓦,发展空间广阔。预计到2030年,我国风电、太阳能发电等新能源发电装机规模将超过煤电成为第一大电源,2060年前新能源发电量占比有望超过50%。

国际能源署在《2022年世界能源展望》报告中预计,光伏和风电的发电量占比将从2021的10%增加到2030年的40%,甚至在2050年达到70%。另外,预计到2030年,每年新增光伏装机容量将翻四倍以上,达到650GW。

不过,随着风光发电比例的不断提升,问题也随之而来。

光伏、风力发电分别依赖于太阳能和风力。太阳朝起夕落,光伏发电便注定随之变化,从早间开始发力,正午达到峰值后回落,晚间随太阳落下而停息,风力发电同样如此。这些自然之力与生俱来的波动性和间歇性使得电力输出不稳定。造成的结果便是供需失衡,在用电较高的时候无法提供充沛的电力,在用电较低的时候电力过剩。其次,风光发电造成的另一个问题是供电频率不稳定,而频率的波动关乎供电的质量。频率变化将引起电动机转速的变化,轻则影响产品质量,重则损坏机械,引发事故。可能影响普通生活用电,甚至危害工业生产。

随着新能源渗透率的提高,电网受到出力扰动导致频率波动的次数增加。2021年4-5月,华北电网连续四次出现电源侧低频振荡。目前常规火电次数一次调频次数由一天20-30次,急剧攀升到一天700-800次,传统上由火电机组本身的一次调频能力来满足电网调频需求已显不足。

因此,消除风光发电带来的不稳定性是亟待解决的问题。在此背景下,储能无疑抓住了新能源发电的需求痛点,登上历史舞台。

一方面,通过削峰填谷,可以解决峰谷时段发电量与用电负荷不匹配的问题;另一方面,可以参与提供电力辅助服务,解决风光发电的波动性和随机性导致的电网不稳定。

此外,通过储能系统的存储和释放能量,提供了额外的容量支撑,吸收过剩电力、减少“弃风弃光”以及即时并网。

储能作为解决风光发电不稳定的核心技术,迎来高速发展契机。

多地加码布局“风光水火储”项目

《中国能源报》记者梳理发现,进入“十四五”,陕西、宁夏等多地陆续发布“风光水火储”多能互补示范项目或基地建设相关规划,明确加快“风光水火储”多能互补清洁能源示范基地建设。在此背景下,内蒙古、新疆、青海、甘肃等西部和北部省区大型风光基地建设重点也逐渐倾向“风光水储”“风光火储”等多能互补模式。

清华大学电机系副教授钟海旺以青海省为例介绍:“从实践看,青海海西州已建成的‘风光热储’多能互补集成项目总装机容量已达到700兆瓦,其中风电400兆瓦、光伏200兆瓦、光热50兆瓦、储能50兆瓦。青海海南州‘风光水’多能互补项目也已建成,多个‘光储’‘风光储’等多能互补项目正在建设中。”

此外,水能资源丰富的西南省区也按下了多能互补“快进键”。

今年3月发布的《云南省人民政府印发关于加快光伏发电发展若干政策措施的通知》明确,云南省将重点支持金沙江下游、澜沧江中下游、红河流域、金沙江中游、澜沧江金沙江上游“风光水储”和曲靖“风光火储”等6个多能互补基地。

贵州省黔西南州工信局不久前发布的《关于印发黔西南州 “十四五”工业发展规划的通知》明确提出,逐步提升光伏、风电规模,积极构建南北盘江“水风光”一体化、“风光水火储”多能融合互补的清洁高效能源基地。

地方加快部署,企业积极响应。去年底以来,一批多能互补示范项目密集落地并启动。

去年12月,我国首个千万千瓦级“风光火储输”多能互补绿色智慧综合能源基地——华能陇东多能互补综合能源基地全面开工;今年1月,中国能建湖南火电签约贵州六盘水市六枝特区“风光水火储”+一体化综合能源基地建设项目;今年2月,国家电投江西公司与上饶市签署战略框架协议,打造“风光火储一体化”能源基地。

新能源配储能才能发挥最大效益

“新能源配储能”不是简单相加,两者要有效配合,发挥出1+1>2的作用。新能源和储能要有效配合,离不开可行的技术。中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司副总工程师兼规划研究中心主任林雪峰曾以光伏配储能举例指出,光储融合并不是光伏系统和储能系统的简单组合,而是要依靠技术上的深度融合,实现储能系统效率和经济性的最大化。

中电联的研究显示,目前新型储能种类繁多、功用不一、技术成熟度和经济性差异大,但多地的风电配储和光伏配储采取了“一刀切”式的配置标准。事实上,风电配储和光伏配储在储能利用要求和提高新能源利用率的效果等方面存在明显差异,同质化的配置储能要求缺乏科学性。

相关企业已经在适配性技术方面开展研究。在光伏配储能方面,中国节能环保集团有限公司基于业主变压器关口计量表负荷功率数据,根据项目的近期储能需量管理需求、中期光伏、充电桩直流侧接入需求,研究了以储能系统为核心、适配于相邻变压器低压侧接入的交直流互联系统平台,同时基于低压交直流互联平台,研究储能系统需量管理控制算法、光储充协调控制等策略;在风电配储能方面,该集团下属风电公司立项《风储能量协同控制系统开发及示范项目》,计划年底前完成风储能量协同控制系统的开发,为开展智慧微网及综合能源研究形成技术储备,目前已完成“风储能量协同控制器”开发并完成半实物仿真验证。

降低成本是实现有效配合的体现。中关村储能产业技术联盟理事长、中国能源研究会储能专委会主任委员陈海生在公开场合表示,新能源加储能要能够提供化石能源所能提供的性能相同的可控能源,同时,新能源加储能的发电价格还要不高于化石能源的价格。

当前,青海、湖南、山东等省相继采取了共享储能机制,即在电源侧启动共享储能模式,把共享储能容量租给附近需要配储的新能源电站。项目可获得现货市场、新能源租赁、容量电价补贴三方面的收入,以降低整体运行成本。

新能源配套储能的整体利用率偏低。《报告》显示,电化学储能项目平均等效利用系数为12.2%,新能源配储系数仅为6.1%,低于火电厂配储能、电网储能和用户储能。

同时,储能原料成本上涨“对冲”了共享储能带来的成本优势。在过去两年中,储能电池原材料碳酸锂价格大幅上涨。晶科能源全球副总裁钱晶指出,目前锂资源形成产地垄断,以澳洲、南美为主,开采成本越来越高,加上产能有限,今年仅碳酸锂价格就涨了6倍。同时,与光伏不断迭代技术降低成本不同,锂电池尤其是磷酸铁锂的技术已非常成熟,这意味着降本空间有限。

有业内人士就此建议,可以通过系统优化提效降本。瑞浦兰钧能源股份有限公司曹辉提出,可以利用现有资源提高锂电池循环寿命,从而降低全生命周期的成本。上海正泰电源系统有限公司技术总监张玉林认为,应选择合理的光伏容配比,提高储能设备利用率,同时选择合理的系统方案提高光储综合转换效率。

文章来源: 全国党媒信息公共平台,能源评论,能链研究院

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