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四、电力系统需要融合多能源类型的终端能量管理技术
电力系统单纯依靠电储能、需求侧响应不足以应对高比例新能源的接入,需要从更大的能源系统中考虑这个问题。现有的终端能源管理系统实际上仅仅是小区或楼宇配电网的管理系统,并没有考虑供热/供冷系统以及燃气系统之间的协同。实质上,目前单独在用电方面的节能与优化的空间并不大,只有把其他类型能源一同考虑才能获得较大的经济效益。
目前储热/蓄冷的成本远低于存储电能,可以利用多能源系统的协同利用储热蓄冷以及系统热惯性间接的实现“虚拟储电”。此外,通过冷热电联产等技术能够实现能源的梯级利用,极大的提高终端能源使用效率。实现从单纯的“节电”到全面“节能”。这一目标的实现,需要面向多能源的能量管理平台,电力系统应当作为枢纽实现跨能源互联互济,例如,对于我国北方冬季的供暖,在新能源发电较多时采用电热锅炉供暖,而没有新能源发电时采用燃气锅炉,或提前进行蓄热供暖。目前世界各国都在这一领域开展研究并推进示范应用,NREL在2013年成立了能源系统集成(Energy System Integration, ESI)部门,专门针对多能源系统集成进行研究。国际上多所大学及研究院也联合成立了国际多能源系统集成联席会(The International Institute for Energy Systems Integration, iiESI)。
五、储能资源的潜力挖掘及合理利用
储能对于电力系统而言具有颠覆性意义,对于现阶段电力系统而言需要解决两方面问题。
首先,对于能源互联网畅想的利用储能平抑新能源发电的愿景,储能容量相比需求而言在短期还具有较大差距。呼和浩特2014年已建成的抽水蓄能电站,蓄水量达到840万kWh,相当于10万辆特斯拉P85的蓄电容量,也相当于蒙西电网中每个家庭中都安装一个10kWh的Powerwall,但今年年初蒙西电网的弃风比例仍然没有本质上的降低,第一季度弃风率高达27%。可见,想实现电力的大规模存储,储能的需求量远比想象中更大。在目前储能普遍缺乏经济性的情况下,在发展纯粹的储能设备的同时,还应盘活现有系统中隐性的储能资源,包括数据中心的UPS电源、楼宇应急电源等。
其次,储能在电力系统中的角色远比简单充电放电复杂。新能源高比例接入对系统备用容量、调频容量等需求很高。储能为系统提供备用容量或调频容量可能比充放电参与调峰更加经济。此外,储能还具有电压支撑、黑启动、改善电能质量的功能,在未来电力系统储能不断增加时,如何对不同类型的储能资源进行有效的管理和调度,并设计能够反映储能各类服务价值的价格机制,是电力系统面临的另一大挑战。
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