电网侧储能的应用场景及商业模式分析-国网能源研究院有限公司 胡静（博士、高级研究员）

第六届中国储能创新与技术峰会 国网能源研究院有限公司胡静（博士、高级研究员） 电网侧储能的应用场景及商业模式分析 第六届中国储能创新与技术峰会01目录/Contes 团队工作203 电网侧储能的概念 电网侧储能的应用场景及需求 目 录 4 电网侧储能政策及商业模式研究 第六届中国储能创新与技术峰会分布式能源与储能规划运营研究创新团队•2014 年，开始开展储能课题研究；8年底，牵头多项国网公司储能相关专项研究；•9 年初，牵头编制《国家电网有限公司关于促进电化学储能健康有序发展的指导意见》；•201 年6月，承担国家能源局项目《电网侧储能关键技术及应用研究》，并支撑两年行动计划编制；• 在研储能相关国网科技项目（含子课题）10余个；近期编制完成3份国网公司文件征求意见稿《国家电网有 限公司贯彻落实2019-20年重点工作措施》、《关于进一步做好电化学 储能接入电网前期工作的通知》、《关于做好客户侧储能服务的指导意见（试行）》；• 开发了包含储能模型的综合能源系统经济性分析和优化规划软件。 01.团队工作 政策分析 技术经济 运营模式接入管理 规划管理 储能 第六届中国储能创新与技术峰会• 由于国内外市场环境、应用场景不同，对储能的应用分类方式也存在多种界定方式和统计口径，对于电网侧储能尚没有统一的界定范围。• 国外对储能在电力系统中的应用多源于市场机制分析，按照理论或实际应用情况下有明确市场价值的应用场景进行分类。 02.电网侧储能的概念 机构组织 储能应用分类 美国能源部和电科院（DOE/PRI） 分为5大类18小类，5类应用分别为大型能量服务、辅助服务、输电设施服务、配电设施服务、用户能量管理服务。 美国可再生能源实验室（NL） 削峰填谷、调频辅助服务、应急备用和综合服务。 美国桑迪亚国家实验室 电力供应、辅助服务、电网系统、终端用户、新能源并网5类。 中关村储能联盟（CESA） 电源侧、辅助服务、电网侧、用户侧、集中式可再生能源并网 第六届中国储能创新与技术峰会 广义的电网侧储能是指电力系统中具有一定规模的、日常可监测、且能够根据电网需求全容量备用可调度或必要时响应电网参与紧急功率支撑的储能 资源，项目建设位置不限且分散，投资建设主体具有多样性。 广义的电网侧储能属于储能资源的概念， 用于规划和商业模式设计。 狭义的电网侧储能以储能的接入位置所属 的投资界面来界定，用于项目管理。 02.电网侧储能的概念 第六届中国储能创新与技术峰会03.电网侧储能的应用场景及需求 根据具体应用情况和对电力系统的价值，能够利用电网侧储能的应用场景可细分为以下五类，分别是保障故障或异常运行下的系统安全、保障输配电 功能、提供调频等辅助服务、移峰填谷、提高新能源利用水平等。保障故障或异常运行下的系统 安全 提高系统安全稳定保障能力毫秒级有功和无功支撑，提高直流等故障应对能力事故备用和黑启动 系统故障后保障供电和启动电源 保障输配电功能 减缓现有输配电网升级改造储能可缓解或替代因负荷增大而引起的输配电改造升级解决偏远地区供电 在微电网中配置储能设施，可解决大电网无法延伸覆盖的偏远山区、海岛等地区的供电问题直流配电网应用 为未来先进柔性直流配电网提供功率调节支撑 提供调频等辅助服务 调频 在频率超出或低于标准时，通过对电池充放电实现电网频率调节 移峰填谷 缓解调峰压力 在负荷低谷时段对电池进行充电，在用电高峰时段将储能电量释放，缓解系统调峰压力降低输变电损耗 通过储能削峰填谷效应，平滑输送功率曲线，降低损耗 提高新能源利用水平 解决新能源调峰缺口 通过储能的时移特性，解决西部高比例可再生能源的消纳问题，缓解调峰调频压力解决新能源送出线路阻塞 调节新能源输出线路上功率特性曲线，提高外送能力 第六届中国储能创新与技术峰会03.电网侧储能的应用场景及需求 保障故障或异常运行下的系统安全 储能的启动频次较低，但又对响应速度、高可靠性要求较高，需要保证对储能有全功率的可视、可控手段，调度有直接的到设备级的控制权。• 有效提高电网调节能力，降低故障发生后的电网运行事故风险。储能与其他电力系统调节手段相比，可以实现多时段、多功能复用。7 锦苏直流故障频率紧急控制案例 储能电站参与一次调频案例 第六届中国储能创新与技术峰会03.电网侧储能的应用场景及需求 保障输配电功能 • 某一区域内全年最大负荷持续时间很短或存在明显季节 性负荷高峰时；•在城市中心地段新建变电站 站址空间和输电走廊受限时；•负荷增长缓慢但已接近输配 电容量时；•高渗透率分布式电源接入引 起配网电压越限时。 储能作为一种可选的输配电技术手段，在特定场景下可与其他输配电技术方式进行方案比对。 不同电压控制策略下的成本 改造策略（是否采用储能） 优化改造方案成本投入 仅进行电网改造 改造3条主干线和2条分支线 40.3万 将电网改造和安装储能进行综合优 选 改造1条主干线和1条分支线，在个电压薄弱点安装共计25 千瓦时的储能，10年后更换一次储能 28.万 储能减少分布式发电接入引起的电网改造成本的案例测算 第六届中国储能创新与技术峰会03.电网侧储能的应用场景及需求 移峰填谷——调峰大规模储能电站通过集中统一调度，可有效缓解东中部地区迎峰度夏供电 紧张、东北地区供热季低谷调峰难、区外来电和可再生能源占比较大地区调峰能力受限等问题。 中长期调峰和新能源消纳对储能应用需求规划方法 不同情景下2020-2050年非抽蓄储能发展规模 第六届中国储能创新与技术峰会03.电网侧储能的应用场景及需求 移峰填谷——降低输变电损耗 储能有利于减少网损，降低网损成本，案例显示全寿命周期内所产生的降损效益可接近投资成本的30%。185 导线运行负荷状态潮流(兆瓦)损耗(兆瓦)损耗降低量(兆瓦)损耗增加量(兆瓦)线损率大负荷 80.7140.192-8.925 大负荷储能放电 52 7431小负荷 .3-0.469. 小负荷储能充电 084 26 •在位置方面，储能的功率容量较小时，接入位置相 对来说比较随意，储能的功率容量较大时，应尽量 将其接在母线附近。•在容量方面，储能对网损 的影响随储能功率容量的变化呈U型曲线，饱和后 应接入更高电压等级。 线路损耗仿真计算结果 第六届中国储能创新与技术峰会03.电网侧储能的应用场景及需求 提高新能源利用水平基准情景下，通过全年生产模拟研究，2035年储能可减少新能源弃能电量达 2100亿千瓦时，占新能源总发电量的8.8%。优先采用推进火电灵活性改造和抽水蓄能方式提升电力系统灵活调节能力，适当有序发展非抽水蓄能作为补充。 基准情景下2035年全国新能源消纳情况-有无储能对比 2035年不同新能源弃能率水平下储能装机需求及系统规划期总成本 第六届中国储能创新与技术峰会04.电网侧储能政策及商业模式研究 储能直接激励政策外部发展环境间接推动政策战略规划财补贴税收、融资优惠市场机制价格微电网综合源系统池梯次利用 政策相关政策的分类及作用关系 财政补 贴 •美国加州：201年将储能纳入自发电激励计划（SGIP），对用户独立储能以及与其他技术结合的储能进行初投资补贴。德国：3-8年连续实施两轮储能激励政策，对户用光伏发电配置储能设备提供投资补贴，预算每年250万欧元~30万欧元，同 时复兴银行低息贷款。•日本：对家庭和商业用锂离子电池储能建设投入4亿日元补贴预算，补贴标准为新装储能投资的/3，以提高用电可靠性。 税收融 资 美国：209～1年发布了一系列《可再生与绿色能源存储技术方案》，给电网规模储能的投资提供了15亿美元的税收优惠；投资税收抵减（ITC）和五年期加速折旧（MACRS）政策覆盖与可再生能源进行配套的储能容量，《207年储能税收激励与部署法案》为储 能系统提供类似的I；•澳大利亚：为家庭光伏用户提供%的可偿付税收抵免，工商业电池储能享受资产3年加速折旧。 市场机 制 美国：207年89号令和208年719号令要求ISO允许储能进入电能批发市场，1年5号法令制定电力零售市场调频辅助服务按效果付费补偿机制，年4号法令提出输电网运营商可以选择从第三方直接购买辅助服务以及电储能供辅助服务的结算机制， 年4法令要求RTOs和IS制定出一套适用于储能参与其运营的电力批发市场的市场规则；•英国：容量和调频辅助服务市场都允许储能参与，并允许同时参与电能批发市场。 国外电网测储能发展得益于财税补贴和成熟市场机制，我国各省 电能现货市场和调频辅助服务市场正处于建设中，容量市场尚未开展 建设。 第六届中国储能创新与技术峰会04.电网侧储能政策及商业模式研究 电网侧储能潜在的投资回收机制或商业模式可分为输配电成本监管模式和竞争性业务模式两大类。 《输配电定价成本监审办法》（发改 价格规〔2019〕897号）：抽水蓄 能、电储能设施无法纳入成本监管 终端销售电价疏导困难 第六届中国储能创新与技术峰会04.电网侧储能政策及商业模式研究 合同能源管理模式示意图 •利弊分析：拓展储能收益模式，提高电网运行 经济性 合同能源管理模式：对于移峰填谷中的降低输配电损耗场景，将节能降损等服务可进行价值量化的储能项目，当储能为电网降低损耗所得的收益大于储能投资和运行 成本时，可试点探索合同能源管理模式，实现储能在电网的应用。投资回收机制：储能提供的节能降损等可量化的服务费用，由电网企业通过降损 增加输电量的利润空间中扣除。 第六届中国储能创新与技术峰会04.电网侧储能政策及商业模式研究 辅助服务市场模式：储能参与调频将是储能最具前景的应用领域之一，但存在一定的最优容量上限；调峰辅助服务市场为应对市场过渡期我国电源装机过剩、系统灵 活性不足的情况。投资回收机制：现阶段可将调峰、备用等主要辅助服务项目试行政府定价，随着 电力市场化改革的推进，可适时引入辅助服务市场竞价机制。 辅助服务市场模式示意图 •利弊分析：1）储能作为一种高性能调频电源可以有效改善系统调频整体 效率和经济性；•2）我国储能参与辅助服务市场的机制尚未完全建立；3 ）目前，我国尚无储能作为独立资源参与电力辅助服务市场的先例，主要通过与火电厂联合运行方式参与辅助服务市场；•4 ）通过储能参与辅助服务市场的模式需要慎重考虑，其盈利存在诸多不确定性。 第六届中国储能创新与技术峰会04.电网侧储能政策及商业模式研究 现货市场交易模式：当我国储能参与电力现货市场机制建立健全之后，电网侧储能也可通过现货市场交易模式获得电量收益。 投资回收机制：建立完善储能参与电力现货市场机制，进一步扩展储能的收益模式，以市场供需引导储能合理配置和发展，是在我国电力市场快速推进的进程中需要 重点考虑和设计的机制。大中型储能可参与现货市场，小型储能可参与零售市场。 现货交易市场模式示意图 •利弊分析：充分利用市场需求，扩展电网侧储 能的商业模式，是辅助服务之外的收益补充 第六届中国储能创新与技术峰会04.电网侧储能政策及商业模式研究 综合叠加模式：随着电力辅助服务市场、现货交易市场和需求侧响应机制建立健全，以及“虚拟电厂”模式的实践，一方面，电网侧储能可以和电源侧或用户侧储能 结合形成广义电网侧储能，另一方面，电网侧储能可通过策略优化灵活拥有多种投资回收机制。 投资回收机制：通过不同储能技术搭配组合或策略调整，可探索叠加多种投资回收机制，例如，与集中式新能源配合参 与辅助服务市场叠加交易新能源低价电量模式，合同能源管理模式叠加现货交易市场模式，负荷侧储能打包形成“虚拟电厂” 参与现货交易市场叠加需求侧响应或源网荷储系统模式。利弊分析：充分利用电源侧、电网侧和用户侧储能价值， 调动储能应用的积极性，扩展电网侧储能的商业模式，使资源得到最大化利用。 综合叠加模式示意图 第六届中国储能创新与技术峰会04.电网侧储能政策及商业模式研究 综合叠加模式示意图 我国电力市场改革尚处于发展过渡期，各省电能现货市场和调频辅助服务市场正处于建设中，容量市场尚未开展建设。英国、美国电化学储能在电网中应用的市场机制是 在已建立电能市场、调频辅助服务市场和容量市场的基础上设计的。借鉴国外储能应用市场机制时，也需考虑我国现状。 区域省区文件名称 发布时间储能准入东北东北东北辅助服务市场运营规则 2016容量不小于10MW/4h 华北山东山东电力辅助服务市场运营规则(试行) 75未纳入山西山西省电力辅助服务市场化建设试点方案的通知 8容量功率不小于10/4山西电力调频辅助服务市场运营细则关于鼓励电储能参与山西省调峰调频辅助服务有关事项的通知201京津唐京津唐电网调频辅助服务市场运营规则（试行）（征求意见稿）9未纳入 西北新疆新疆电力辅助服务市场运营规则(试行) 7容量不小于10/4h甘肃甘肃省电力辅助服务市场运营规则试行 8容量不小于华东福建福建省电力辅助服务（调峰）交易规则（试行） 201容量不小于MW 江苏江苏电力辅助服务（调峰）市场建设工作方案江苏电力辅助服务(调峰)市场交易规则（试行） 未明确华中河南河南电力辅助服务补偿机制实施方案 89未明确 南方南方电网 南方电储能电站并网及辅助服务管理实施细则(试行)201容量不小于2/1h广东广东调频辅助服务市场交易规则（试行） 第六届中国储能创新与技术峰会 结合国外电化学储能在电网中应用的市场机制经验以及我国实际情况，适应电网侧储能参与的我国市场机制设计应遵循的原则包括： 市场机制设计因地制宜、分步实施。从美国调频辅助服务市场机制来看，尽管联邦政府出台了顶层要求，但不同区域市场根据自身市场情况形成了各自市场规则，在调频标的、交易和结算 方式等方面各特点。此外，我国电力市场改革建设初期阶段，电能现货市场、辅助服务市场建设尚不成熟，储能应用市场机制也应分步实施。 明确储能应用的市场主体定位。国外推动储能参与市场的相关法令中，首要明确了给予储能市场准入和定位。结合我国的市场条件，明确储能在不同市场的准入条件和主体定位，作为设计 合理市场机制的基础。调频辅助服务按效果补偿。依照“按效果付费”原则，根据系统需求体现不同类型资源的运行 特性，不仅有利于市场公平，同时可以激励各类资源为电网提供优质调节服务的积极性。储能参与市场机制应遵循系统需求进行市场总体设计。促进各类调节资源共同竞争，而非单独 为储能出台相关价格机制。市场机制也可随着系统实际运行需要不断进行调整。 04.电网侧储能政策及商业模式研究 第六届中国储能创新与技术峰会几点认识 抽水蓄能应保持一定规模，国家应给予支持。电化学储能具有多重价值，但目前电化学储能成本 仍然比较高，应作为“特种部队”，而非“常规部队”。 储能规划需要统筹，仍需深化研究和应用实践。电化学储能具备分布式和快速响应等特性，合适的 支持政策或市场机制应能充分激发这些特性。电化学储能有较好的产业基础和应用前景，初期有 必要示范试点支持，规模化发展阶段要依靠市场。 第六届中国储能创新与技术峰会 21 •胡静国网能源研究院有限公司hujing901@q.com感谢观看！