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1.1风光电快速发展催生巨大储能需求
储能是突破风光电并网瓶颈的关键技术。我国近年来风电、光电装机规模保持高速增长,预计到2020年,风电、光电装机规模将达2.1、1.1亿千瓦,“十三五”期间年均增速为9.9%、21.2%。而风光发电具有随机性、间歇性和区域性,大规模风光电并网会对电网的连续性和稳定性构成挑战。此外,我国风光电发展还面临并网消纳困难、“弃风弃光”现象严重等问题。2016年我国弃风电量为497亿千瓦时,同比增加52%。在最具代表性的新疆、甘肃等地区,“弃风弃光”的比例均超过了总发电量的20%。造成这一问题的主要原因是新能源电站分布集中、区域消纳能力不足和电力基础设施薄弱,而大规模储能设施的建设已被认为是解决这一问题的重要手段。
1.2储能在电力辅助服务市场前景广阔
社会用电结构变化扩大储能调峰需求。当前,我国第二产业用电比重不断下降,高能耗的传统产业逐渐被低能耗的新型产业替代,而第三产业和居民用电的比重不断上升,导致日夜用电峰谷差加大。2016年我国第三产业和居民用电量分别为7961亿千瓦时和8054亿千瓦时,同比增长11.2%、10.8%;而占总用电量比重最大的第二产业共用电42108亿千瓦时,同比增长仅为2.9%。可以预见,随着国内生产技术和社会经济的持续发展,我国电网将面临的调峰压力将进一步扩大。目前国内电站大多仍采用机组减负启停这一传统调峰方式,经济性较低,其规模也难以满足日益增长的调峰需求。抽水蓄能、大容量化学电池等储能技术可发挥“削峰填谷”作用,在该领域具有广阔的市场空间。
储能调频效率远高于传统手段。目前国内各大电网调频主要由大型水电、火电机组不断调整输出来响应系统频率。这一方式不仅受到传统机组响应速度慢、灵活性差、调节输出功率能力有限等固有特性的限制,也增加了燃料使用、管理成本和机组磨损。储能电源在爬坡速度、响应时间等特性上具有独特优势,可通过控制其充放电信号来迅速、精确地实现频率调节。2008年美国西北太平洋国家实验室的分析报告指出,同等规模比较下,储能系统进行调频的效率是水电机组的1.7倍,是燃气机组的2.7倍,是火电机组和联合循环机组的近20倍。从美国PJM电力市场的实际运行结果来看,利用储能系统快速调频不但能够使系统整体调频容量降低30%以上,其服务价格也远低于常规调频手段。
1.3用户侧储能保持高需求高增长
国内分布式发电及用户侧储能需求大。用户侧储能主要是指在用户端设置储能装置,实现削峰填谷、平滑负荷、应急启动、减少能耗等多种功能。同时,这类系统还可与光伏技术相结合,实现分布式发电。目前,用户侧储能约占我国全部储能装机总量的57%,且持续保持高增长。根据我国电力发展“十三五”规划,到2020年止,太阳能发电装机目标在110GW以上,其中分布式光伏将达60GW以上。以单个光伏系统配备5%储能计算,2020年该领域储能装机需求将达3GW,未来四年复合增速高达130%。
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