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    “新能源+儲能”新模式及其運行優化模型設計

    作者:中國儲能網新聞中心 來源:龍源設計公司 發布時間:2022-08-19 瀏覽:

    中國儲能網訊:隨著電力系統對調節能力需求提升、新能源開發消納規模不斷加大,新型儲能建設周期短、選址簡單靈活、調節能力強,與新能源開發消納的匹配性更好,優勢逐漸凸顯。

    今年國家層面相繼出臺了《“十四五”新型儲能發展實施方案》《關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》,要求加大力度發展電源側新型儲能,推動系統友好型新能源電站建設;明確新型儲能獨立市場主體地位,推動新型儲能參與各類電力市場;努力拓寬新型儲能收益渠道,探索新型儲能商業模式;強化標準的規范引導和安全保障作用,完善新型儲能全產業鏈標準體系。

    從實際效果來看,新能源與儲能的融合,將在平抑新能源出力、提升新能源消納、降低發電計劃偏差、提升電網安全穩定性等方面發揮重大作用。

    01

    常見的“新能源+儲能”模式

    常見的“新能源+儲能”收益模式包括參與調峰、調頻獲得輔助服務補償,參與電力現貨市場交易獲得電價收益等。也有共享儲能、云儲能、儲能聚合商等新型商業模式。

    1、儲能參與調峰輔助服務

    儲能參與調峰輔助服務,是指為了跟蹤負荷的峰谷變化及新能源出力變化,電儲能根據調度指令進行的發/用電功率調整或啟停所提供的服務。調峰的目的和電力交易、峰谷價差相同,都是為了保持電網兩側電能的實時平衡。

    2、儲能參與調頻輔助服務

    調頻是指電力系統頻率偏離目標頻率時,并網主體通過調速系統、自動發電控制等方式,調整有功出力減少頻率偏差所提供的服務。調頻分為一次調頻和二次調頻。電化學儲能調頻具備一定優勢,其AGC跟蹤曲線與指令曲線基本能達到一致,做到精準調節,不會出現火電調頻中的調節反向、調節偏差和調節延遲等問題。

    3、儲能參與現貨市場

    在電力現貨市場交易中,獨立儲能電站可通過電價波動,賺取電力現貨市場交易發電側的峰谷價差(峰谷套利),若現貨市場電價可以準確預測,且電價峰谷差足夠大,理論上可以在市場允許范圍內進行合理的電價峰谷套利。峰谷套利模式的難點是根據電網負荷預測、供熱計劃、新能源預測對運行日的市場電價走勢進行判斷,如何根據預測電價最優化申報運行日的充放電計劃。

    4、共享儲能商業模式

    共享儲能是由第三方或廠商負責投建、運維,并作為供租方將儲能系統的功率和容量以商品形式租賃給目標用戶的一種商業運營模式,秉承“誰受益、誰付費”的原則向承租方收取租金。用戶在服務時限內享有儲能充放電權利,以滿足自身供能需求,無需自主建設儲能電站,大幅降低了原始資金投入。

    02

    儲能模型刻畫面臨的挑戰

    2.1 儲能模型刻畫現狀

    《方案》提出研究儲能的配置技術、合理規模和運行方式,推動儲能與新能源協同優化運行,對儲能的精細化建模提出了新要求。然而現階段,對于新能源儲能的考慮存在以下問題:

    (1)多按穩妥原則進行考量,即不考慮儲能收益,僅考慮投資和運行成本;

    (2)基于各省區儲能配置要求、補貼環境和造價水平,粗略估計儲能容量;

    (3)無法在可研階段與生產運行相結合,前期經濟性測算與生產運行脫鉤。

    2.2 精細化建模攻關要點

    儲能的精細化建模需要在以下幾方面進行重點研究和攻關:

    (1)明確儲能電站配置目標,合理設置物理與經濟目標權重;

    (2)深入研究各省區各類電力市場規則,框定儲能運行邊界與合理收益范圍;

    (3)結合生產模擬提出儲能充放電計劃/策略,提升電站盈利能力。

    03

    “新能源+儲能“新模式的運行優化方法與模型

    3.1 模型優勢

    (1)根據需求選擇不同的配置目標,如平滑性最優(物理性)、電站收益最優(經濟性)、多目標最優等(物理性、經濟性兼顧)。

    (2)對調峰市場、調頻市場、現貨市場運行規則進行考量,確定電站收入、成本、運行邊界。

    (3)提升年度數據分辨率,年度數據由各細分時段計算得出,做到與生產模擬相結合。

    (4)提供風、光、儲儲容量優化配置方案,實現新能源與儲能的協同優化。

    (5)提供優化的儲能出力策略曲線、新能源場站報量策略曲線,指導儲能電站生產運行,提升電站盈利能力。

    3.2 運行優化模型

    (1)目標函數

    根據需求選擇單目標或多目標優化場景。

    (2)約束條件

    ① 儲能電量上限

    ② 日前市場各時刻儲能出力分量上下限

    ③ 實時市場各時刻儲能出力分量上下限

    ④ 各時刻儲能實際出力上下限

    ⑤ 各時刻儲能分量關系式

    ⑥ 儲能各時點SOC上下限

    ⑦ 儲能平衡約束

    ⑧ 超額獲利約束

    ......

    (3)決策變量

    模型的決策變量包含風、光、儲容量,儲能出力策略,對于電力市場場景,還包括新能源場站報量策略,跨時段跨市場儲能出力策略分量等。從容量配置到出力策略,將規劃階段與運行階段有機結合,進而達到物理效果與經濟效益雙提升的目標。

    該模型已實現軟件化,軟件界面及操作演示請見如下視頻。

    總結

    為助推新能源占比逐漸提高的新型電力系統建設,保障電網電力電量平衡與安全穩定低碳運行,“新能源+儲能”協同發展與運行模式將成為大勢所趨。結合多種收益模式,并借助科學的模型工具形成優化運行策略,有利于兩者的高效協同優化,提升項目經濟性,進而推動新能源與新型儲能健康可持續發展。

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    關鍵字:儲能項目

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