美国权威分析储能在电力系统中的应用-第3页-北极星储能网

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2.3、输电基础设施服务

2.3.1、延缓输电设施升级

延缓输电设施升级为使用相对少量储能电站延缓或完全避免输电设施升级改造。输电设施的设计原则是以尖峰电负荷为标准。在一些情况下，配置少量储能电站可以降低接近过载的输电节点潮流，延缓系统升级数年。

这项服务关键之处为使用少量储能既可提供足够容量扩充，实现延缓输电设施升级。这样可以降低纳税人总体成本，提高公共设施利用率，节省投资和降低金融风险。

众所周知，输电系统绝大多数节点最高负荷只发生在一年之中的几天，甚至是一年之中几个小时。具有较高可变运行成本的储能设备比较适合该应用。

该应用除了延缓输电设施升级以外，也可延长输电设备寿命。储能可以降低接近寿命年限设备的负荷，以延长设备寿命。这项服务适合存在老旧变压器和地下电缆的输电设施。

储能电站必须能够提供足够负荷且越长越好，将输电设备负荷保持在特定阈值。图2.11表明储能延缓输电升级。储能在输电设施峰值负荷时放电，将输电负荷降低。

技术要求：储能电站容量为10-100MW，持续放电时间为2-8小时，年最小运行次数为10-50年

解读：储能延缓输电设施升级的利用率较低，其收益主要为电力系统整体收益，因此适合电网运营商投资。在美国欧洲等电力设备比较老区域，该服务应用的场景相对多一些。

2.3.2、缓解输电设施拥堵

输电拥堵致使大量廉价电能因传输容量不足难以传输其他地区。当输电容量跟不上峰值电力需求增长速度时，输电系统就会发生拥堵。在峰值负荷阶段，输电设施需要更多容量和成本上升导致输电价格升高。输电拥堵可能会导致批发电能在某些输电节点处的拥堵成本或区域边际价格较高。

储能可用于避免拥堵成本和收费。这项服务中储能设施安置在输电系统中拥堵节点，降低该处潮流。储能设施在无输电拥堵情况下，也可峰值负荷时放电，削减输电容量。

输电拥堵缓解所需放电时间是很难确定的。储能电站除了提供延缓输电设施升级之外，每年可能只有几小时用于缓解拥堵。通常情况下每年拥堵费用发生几率很小且只有连续几小时。图2.12表现了储能缓解输电拥堵的服务。

技术要求：储能电站容量为1-100MW，持续放电时间为1-4小时，年最小运行次数为50-100次

解读：储能延缓输电拥堵服务只存在于拥堵费用和节点电价的电力市场。储能延缓输电拥堵的利用率较低，收益较差。

2.3.3、其他相关应用

储能电站应用到输电领域可改善输电系统性能，补偿电能异常和波动等，例如电压下降、不稳定电压和次同步谐振。这可以提高系统稳定性，与辅助服务类似。这种支持输电系统益处局限于特定场景和特定地点。例如，提高输电稳定性为通过改善动态稳定性以提高输电容量;抑制次同步谐振为在次同步谐振中提供更高水平地有功/无功补偿，实现提高线容量。

储能电站必须能够次秒级响应、部分荷电状态和多次充放电循环。储能电站可以提供有功和无功功率，成为最有益的输电支持资源。输电支持通常放电时间为1-20秒。图2.13表现储能电站在几秒之内响应电压骤降和三相不平衡。储能通过快速充放电抑制电压骤降和三相不平衡带来的振荡。储能响应需要非常快速和高功率，所需电量较少。

技术要求：储能电站容量为10-100MW，持续放电时间为5秒-2小时，年最小运行次数为20-100次

解读：应用场景受限，具体价值和收益难以评估。

2.4、配电基础设施服务

2.4.1、延缓输电设施升级和配电网电压支撑

延缓配电设施升级为使用储能电站延缓或避免配电设施升级，同时保证足够容量满足全部负荷需求。延缓升级可以为替换变电站中老旧或过载配电变压器或者重新铺设更重的配电线路。

变压器扩容为了满足未来15-20年负荷增长。新设备在大部分生命周期内其利用率比较低。储能电站可削减峰值负荷延长设备寿命。如果储能电站为集装箱式，可移动到其他需要升级的变电站，使投资最大化。

该服务可以降低实际负荷不如预期增长风险。储能电站不仅延缓了升级决策时间点，也提供时间以评估负荷是否如预期增长，该窗口期为2-3年。

众所周知，配电系统中绝大部分节点最大负荷，出现在每年的几天的几个小时。储能电站可以有效削减其峰值，为电网带来显著收益。此外，储能还可为配电线路提供电压支撑。通常电网通过调节变电站的调节器和电容器实现稳定电压的目的。在径向长线路中存在大型负荷如电弧焊或分布式光伏系统情况下会产生电压波动，可通过储能电站有功出力解决。图2.14表现了储能延缓输配设施升级应用。

技术要求：储能电站容量为500kW-10MW，持续放电时间为1-4小时，年最小运行次数为50-100次

解读：在城市中心区域等配网扩容升级困难的地方，随着电动汽车等发展负荷增长较快，储能延缓配网设施升级和应对电动汽车充电是一种有效的解决方案。

2.5、消费侧能源管理服务

2.5.1、电能质量

电能质量服务为使用储能电站平抑电网短时间电能质量波动，保护用户侧负荷。较差电能质量主要包括1)电压波动，2)频率波动，3)低功率因数，4)谐波，5)持续时间几秒-几分钟的供电中断。

储能提高电能质量的放电时间为几秒到几分钟。储能电站在线检测电网电能质量和充放电平滑出现的波动。图2.15上图显示了50V电压骤升，下图储能吸收了骤升的50V保证480电压稳定。电能质量对需要保护敏感设备非常重要。

技术要求：储能电站容量为100kW-10MW，持续放电时间为10秒-15分钟，年最小运行次数为10-200次

解读：在芯片制造、精密机床加工等对电能质量要求较高的行业，储能改善电能质量是良好的解决方案且收益良好。

2.5.2、供电可靠性

储能电站可在电网断电的情况下有效地支撑消费者负荷。电网断电后，储能电站支撑客户侧负荷孤网运行，直至电网恢复后切换到电网供应。储能电量相对于负荷大小决定了放电时间。如果储能电站配备了柴油发电机，可长时间支持负荷。

储能电站可为消费者拥有与控制。另一种模式是储能电站为公共事业部门拥有，作为需求侧可调度资源服务消费者需求，同时为电网提供需量削减服务。

解读：数据中心、大型赛事和会议中心等场景对供电可靠性要求较高，储能作为备用电源是主流的解决方案。

2.5.3、削峰填谷

削峰填谷为消费者利用储能电站降低其用能成本。储能电站在谷电价时段充电，在峰电价时段使用。削峰填谷跟批发电能时移类似，差别为用户侧削峰填谷是基于零售电价，而批发电能时移是基于批发电价。这类服务的最大放电时间要基于分时电价时刻表。

技术要求：储能电站容量为1kW-1MW，持续放电时间为1-6小时，年最小运行次数为50-250次

解读：基于分时电价的削峰填谷是国内储能只要商业模式，但是其收益取决于峰谷电价差和储能系统成本。随着电力市场改革，储能运营商期待更高的价格波动以获取更多收益。基于美国电力市场分析，即使存在电力现货市场，储能靠电量服务依然难以实现较好收益。储能电站的电量有限和功率灵活调节的特性决定了，储能只有参与多种服务充分发挥其功率调节和电量转移的能力，才能获取良好的收益。

原标题：8000字长文|美国能源部和电科院权威分析储能在电力系统中的应用

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