鉅大LARGE | 點擊量：1457次 | 2021年10月19日
電網(wǎng)側電池儲能電站智能調度方法及商業(yè)模式
為應對省級電網(wǎng)清潔能源迅猛發(fā)展、電網(wǎng)峰谷差進一步加大、電網(wǎng)調峰能力和運行控制難度偏大的問題，提升特高壓直流的輸送能力和電網(wǎng)安全供電保障能力；同時，為解決地區(qū)電網(wǎng)負荷峰谷差大、尖峰負荷持續(xù)時間短、負荷波動速率大、供電能力嚴重不足等問題，緩解電網(wǎng)迎峰度夏、度冬供電壓力，結合電池儲能電站（簡稱“儲能電站”）建設周期短、布點靈活的特點，國網(wǎng)湖南省電力有限公司在地區(qū)電網(wǎng)開展了儲能電站示范工程的建設與應用，探索儲能電站的投資規(guī)劃、運行維護、調度管理、分析評價等各個方面。
長沙儲能示范工程規(guī)模60兆瓦/120兆瓦時（10千伏電壓等級接入），分別位于220千伏榔梨、延農(nóng)、芙蓉變電站，分別于2019年五月二十六日、六月五日、六月十四日投入運行。
目前針對儲能電站的研究已經(jīng)日趨成熟，但是儲能電站的運行相關相關經(jīng)驗還有待完善，為了填補儲能電站實際運行方面的空白，為電網(wǎng)管理、儲能設備制造和投資決策供應參考依據(jù)，筆者結合湖南電網(wǎng)及儲能電站一期示范工程實際情況，研究并提出儲能電站運行方法，該方法已經(jīng)應用于湖南電網(wǎng)儲能電站示范工程。實際結果表明，該方法能夠充分反映儲能電站運行情況，實現(xiàn)對儲能設備的調控運行，同時對湖南電網(wǎng)儲能電站的商業(yè)模式進行了探索，全面提高了湖南電網(wǎng)儲能電站運行管理水平，可為其他地區(qū)電網(wǎng)建設儲能電站供應相關相關經(jīng)驗和參考。
儲能電站運行模式
儲能電站控制模式設計
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
儲能電站運行控制遵循省調調度有功、地調調度無功，優(yōu)先保障有功的原則，重要考慮以下幾種控制模式：
日前調度計劃控制模式。省、地調根據(jù)負荷預測情況及清潔能源消納要求，考慮電網(wǎng)調峰調頻及安全約束，經(jīng)過校核后制定充放電計劃，既保障電池性能和使用壽命，又充分發(fā)揮儲能電站頂峰能力。
AGC控制模式。根據(jù)湖南電網(wǎng)負荷水平特點，將儲能電站納入AGC調節(jié)范疇，通過省調AGC主站下發(fā)調節(jié)指令，由PCS自動實現(xiàn)該指令，實時動態(tài)調節(jié)儲能電站有功功率，充分發(fā)揮儲能電站調節(jié)快速的優(yōu)勢，參與大電網(wǎng)實時調控。
儲能電站無功控制模式。將儲能電站納入地調自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)進行統(tǒng)一調控，合理設置儲能電站電壓調控優(yōu)先級，實現(xiàn)儲能與傳統(tǒng)調節(jié)手段的協(xié)同控制。
儲能電站輔助電網(wǎng)緊急控制模式。將儲能電站納入精準切負荷系統(tǒng)，在緊急情況下，以最高優(yōu)先級直接控制儲能電站PCS，充分發(fā)揮儲能電站啟動時間短、響應速度快、調節(jié)精度高的特點。
儲能電站充放電模式
根據(jù)儲能電站運行情況及電網(wǎng)實際需求，重點從削峰填谷、促進清潔能源消納兩個方面進行研究，制定了中長期、短時間充放電方法，“一充一放”結合“兩充兩放”模式，探求最大經(jīng)濟效益。自投運至2020年四月二日，三座儲能電站（芙蓉、榔梨、延農(nóng)）采取“一充一放”的計劃出力模式，通過開展運行安全分析及經(jīng)濟效益評估，在四月三日后調整為“兩充兩放”。自投運至2019年十月二十七日，荷電狀態(tài)（SOC）上下限范圍設為20%～80%，之后調整至10%～90%。截至2020年六月，儲能電站累計充電量5218萬千瓦時，放電量4143萬千瓦時。
2019年度夏期間，執(zhí)行的是“一充一放”運行策略，充電時間段為00:00～08:00，充電時間約8小時；榔梨、延農(nóng)儲能電站放電時間段為20:30～22:00，放電時間約1.5小時；芙蓉儲能電站放電時間段為12:00～13:30，放電時間約1.5小時。榔梨、延農(nóng)、芙蓉儲能電站的整體綜合運行效率均在80%左右。
目前執(zhí)行的是“兩充兩放”運行策略，針對風力發(fā)電的反調峰特性和光伏發(fā)電午間出力最大的特點，儲能電站充電時段分別為03:30～05:30和13:30～16:30；放電時段為電網(wǎng)高峰負荷時段，分別為10:00～12:00和18:00～21:00；每天放電量約為16萬千瓦時，充電量約為21.3萬千瓦時；榔梨、延農(nóng)、芙蓉儲能電站的整體綜合運行效率均在85%左右。“兩充兩放”模式綜合運行效率更高，能夠充分地消納湖南省內清潔能源，配合長沙地區(qū)負荷早晚高峰的頂峰用途更為明顯。
儲能電站商業(yè)模式
示范工程由國網(wǎng)湖南綜合能源服務有限公司投資運營，采取與屬地化電力供電公司（長沙供電公司）簽訂電費結算協(xié)議方式，按照“電量電費+備用容量費”兩部制電價方式進行經(jīng)營結算，同期正開展“新能源配套儲能租賃服務+電力輔助服務市場”多元化商業(yè)模式，推廣儲能增值服務。
電費營業(yè)收入
采取“電量電費+備用容量費”兩部制電價方式進行結算，長沙供電公司向綜合能源公司支付儲能電站電費。湖南省綜合能源公司年電費營業(yè)收入約3120萬元，年備用容量費約為1320萬元；電量電費按照儲能電站發(fā)電量核算，年發(fā)電量不低于4000萬千瓦時，每年電費營業(yè)收入約1800萬元。
新能源配套儲能租賃服務營業(yè)收入
“新能源配套儲能租賃服務”是指電網(wǎng)公司將儲能電站租賃給風電、光伏等新能源公司，開展風電、光伏并網(wǎng)配套儲能租賃業(yè)務，儲能電站6萬千瓦裝機容量，每年實現(xiàn)1600余萬元營業(yè)收入。
電力輔助服務市場補貼營業(yè)收入
“電力輔助服務市場”是指儲能電站參與湖南省內電力輔助服務市場交易，獲取相關輔助服務補貼，根據(jù)省內輔助服務市場需求與規(guī)模，依據(jù)調度測算準則，每年實現(xiàn)600萬元營業(yè)收入。隨著電力市場的快速發(fā)展，據(jù)《湖南省電力輔助服務市場模擬運行規(guī)則》的規(guī)定，儲能電站可新增輔助服務品種：深度調峰、啟停調峰、緊急短時調峰。
儲能電站應用效果
儲能電站可以日常參與電網(wǎng)調峰，滿足長沙地區(qū)“午高峰+晚高峰”電力供應需求，有效降低峰谷差，優(yōu)化負荷特性；新能源與負荷出力不匹配時段，存儲電量，促進新能源消納；同時儲能電站具備毫秒級響應調度指令能力，能夠參與電網(wǎng)調頻和調壓；緊急狀況下，能夠供應快速功率支撐，提高電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性；納入源網(wǎng)荷儲統(tǒng)一管理，與精準切負荷系統(tǒng)配合，實現(xiàn)儲能電站源荷快速轉換，新增電網(wǎng)安全穩(wěn)定裕度，提升祁韶直流輸送容量。
在提升電網(wǎng)供電充裕性方面，2019年七月十日至八月三十日迎峰度夏期間，儲能電站在負荷高峰時段頂峰，有效緩解了湖南省網(wǎng)斷面的負荷壓力；2019年十二月十九日，三座儲能電站實現(xiàn)跨省調用，在低谷時段對河南進行調峰支援，調峰電力2.6萬千瓦，持續(xù)時間2個小時；2020年六月14～十八日某500千伏變電站3號主變停電期間導致該主變下網(wǎng)超穩(wěn)定控制，通過提前調整延農(nóng)儲能電站出力，在一定程度上緩解了其所在省網(wǎng)斷面潮流及500千伏變電站供電區(qū)下網(wǎng)負荷（見圖）。
在提升電網(wǎng)供電穩(wěn)定性方面，儲能電站在輔助電網(wǎng)緊急控制方面發(fā)揮了重要用途。2020年五月六日，儲能電站完成配合精切傳動試驗，祁韶直流功率從80萬千瓦降為0后，芙蓉儲能電站精切動作后立即從滿功率充電轉為滿功率放電，實現(xiàn)功率支撐5.2萬千瓦。
在促進清潔能源消納方面，截至2020年八月九日，累計在低谷負荷時段消納湖南省新能源電量6055.76萬千瓦時，同時在尖峰時期提高了分散分布式清潔能源發(fā)電并網(wǎng)的消納能力，促進了可再生能源消納。不考慮配置儲能時，預計2020年全省豐水年/平水年清潔能源棄電量為26.7億/18.9億千瓦時。根據(jù)消納能力測算，每配置1千瓦時儲能裝置能為系統(tǒng)每年減少400千瓦時的新能源棄電量，120兆瓦時的儲能電站2020年可降低全省清潔能源棄電量0.48億千瓦時。
在降低碳排放方面，儲能系統(tǒng)在火電機組出力低谷期間充電，可以新增低谷期機組出力，降低火電機組調峰深度，有效降低機組單位電量煤耗。示范工程每年可有效減少二氧化碳排放1.6萬噸，減少二氧化硫排放480噸，有效促進了節(jié)能減排。
湖南儲能電站能夠通過中長期“一充一放”、“兩充兩放”的充放電方法實現(xiàn)削峰填谷，緩解電網(wǎng)重載；針對不同應用場景，采用不同的控制策略，能夠發(fā)揮輔助電網(wǎng)緊急調峰、促進清潔能源消納、提升電網(wǎng)供電可靠性等巨大用途，極大地提高了長沙地區(qū)及湖南電網(wǎng)的穩(wěn)定性。同時探索儲能電站運行經(jīng)營的商業(yè)模式，積極開發(fā)儲能電站在電力市場中的交易品種，實現(xiàn)儲能電站的盈利，豐富了儲能電站的交易模式。湖南省儲能電站的運行管理方法可以為評判各廠家設備供應參考，為電網(wǎng)側儲能探索不同的應用場景供應數(shù)據(jù)支撐，為其他地區(qū)建設管理電網(wǎng)側儲能電站供應參考。
本文刊載于《我國電力公司管理》2020年08期，作者彭清文、吳東琳、黃際元供職于國網(wǎng)湖南省電力有限公司長沙供電分公司，黃博文供職于國網(wǎng)湖南綜合能源服務有限公司，徐民供職于國網(wǎng)湖南省電力有限公司
