大规模电池储能调频应用运行效益评估.docx

大规模电池储能调频应用运行效益评估 摘 要： 具有优异控制性能的电池储能系统成为应对故障或大功率扰动后因电网调频能力不足而使系统频率特性恶化的新一代支撑手段，但储能应用市场机制尚未厘清以及效用与价值衡量尚不系统从而制约储能在调频领域的发展。 针对该问题，本文在分析各有侧重的储能调频价值量化研究成果基础上，结合设备、基建、运行维护等成本构成分析，从储能运营商、发电侧及电网侧等各价值流向方收益、环境效益与社会效益等维度，构建了储能调频系统的运行效益评估的指标及数学模型，包含财务净现值、收益率、投资回收期、节约化石能源以及气体与烟尘减排等可量化的评估指标模型。 采用最小二乘法确定主、客观指标权重决策思想，最终提出了可全面客观反映储能不同准则层的经济性以及评判各准则层的运行效益综合评估模型，探索了储能调频经济可行性分析思路。以某省网已实现挂网运行的9MW/4.5MW·h储能联合300MW火电机组调频为例，评估了储能在电网调频应用中的综合运行效益情况以及投资盈亏点，可为储能在调频领域的应用提供投资决策参考。 随着新能源发电与大容量特高压直流的快速发展，满足负荷需求的电源结构发生较大变化，电网面临调频资源日益减少、频率特性恶化的结构性困境。电池储能系统优异的控制性能可用于电力系统的功率-频率控制，改善电网频率稳定特性。我国已出台一系列政策，鼓励储能作为独立载体参与电网调频等辅助服务，致力解决因高比例新能源渗透后引发的电网安全问题。当前储能的技术与价格水平也最接近调频应用需求，许多企业针对该领域开展了示范应用或商业化运营。 储能在电网调频领域可实现的功能已逐渐明晰，具有的作用也已得到行业认可，但储能应用的市场机制尚未厘清以及效用衡量缺乏论证等，价值评判依据的缺失将影响储能调频的介入方式及应用定价。目前对储能在电网参与调频的价值量化研究各有侧重，但尚未有系统性针对储能调频应用的运行效益评估方法。 当前研究主要从单一价值、多元价值和平准成本对系统进行价值评估。文献[11]通过分析联合调频系统的补偿收益并建立补偿模型来进行效益评估，但其只考虑了补偿效益；文献[]以净收益最大化对储能电站进行经济评估，但仅分析了储能侧价值。这些评估方法只考虑了系统的单一侧收益，未能综合考虑储能系统产生的多重价值。文献[14]从发电侧、用户侧多维度建立了计算模型，但未考虑补偿收益；文献[15]对储能调频的电量效益和环境效益参量进行了测算，但并没有考虑运行效益评估的体系建立与方法确定；文献[16]从建设和运行维护两方面对成本进行了分析，但未涉及到相关具体模型的建立；文献[17]在计算工业用户配置储能系统的效益时忽略了电池建设、维护等方面的成本，其评估方法虽然考虑较多元化，但评估维度仍不全面。 文献[18]计算并比较了储能投入前后的系统效益，直观展现了储能运营方的价值体现，未着眼于社会与环境等层面；文献[19]分别对单主体和多元主体提出了综合多维度的评估方法，采用专家打分法的评价指标，主观性较强。上述研究主要从储能调频效益的一方或两方进行了指标建模，但没有形成体系，也未考虑可兼顾主观与客观指标的评估方法。 储能参与电网调频的应用即便为单一应用，其对应的受益主体也为多方的，因而，考虑价值的多重流向及量化方法为有效评判储能调频运行效益的有效手段。鉴于此，本文将建立发电侧、电网侧、储能运营商和社会价值等多维度效益模型，兼顾可量化与不可量化的评价指标，确定各项收益的指标权重，根据收益表征的效益评估方法对指标层进行计算，获得评价结果，对成本进行量化处理，结合成本与调频补偿收益，最终获得储能系统静态投资回收期。本文建立的运行效益评估模型可开展各指标层的独立评价和所有准则的综合评价，可全面客观地反映电力储能在不同准则层面的经济性。 1 储能调频运行效益评估维度及体系 1.1 储能调频运行效益评估的维度 在项目生命周期的每一个阶段，都需要人力、物力、技术和资金等资源要素的消耗，对项目的运行效益进行评估是确保项目能够实现预期经济目标的目的。 任何项目的建设与运营都依赖于一定的环境，也都将对环境带来或多或少的作用，这些作用既有积极的，也有消极的，储能调频项目也不例外。因此，为了全面评价储能调频项目的运行效益，需要从多方面评价其所带来的影响。储能调频项目在实施后会对当地的社会、经济和环境等产生一定的影响，如：对于社会影响而言，主要体现在减少调频辅助服务领域对于传统高污染化石能源的依赖性；对于环境而言，促进与煤电等化石能源火电同等规模的新能源消纳相比，可有效抑制破坏环境气体的排放等。 除此以外，总体经济效益评估是储能调频项目运行效益评估的重要组成部分，其是以国家的财税法规、市场规定等为依据，对储能调频项目的盈利、偿债等财务能力进行综合评价和预测的过程。 因此，侧重从项目经济、社会和环境等几个维度