全球關(guān)注：“新能源+儲(chǔ)能”新模式及其運(yùn)行優(yōu)化模型設(shè)計(jì)

隨著電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)能力需求提升、新能源開(kāi)發(fā)消納規(guī)模不斷加大，新型儲(chǔ)能建設(shè)周期短、選址簡(jiǎn)單靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，與新能源開(kāi)發(fā)消納的匹配性更好，優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。

今年國(guó)家層面相繼出臺(tái)了《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知》，要求加大力度發(fā)展電源側(cè)新型儲(chǔ)能，推動(dòng)系統(tǒng)友好型新能源電站建設(shè)；明確新型儲(chǔ)能獨(dú)立市場(chǎng)主體地位，推動(dòng)新型儲(chǔ)能參與各類(lèi)電力市場(chǎng)；努力拓寬新型儲(chǔ)能收益渠道，探索新型儲(chǔ)能商業(yè)模式；強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范引導(dǎo)和安全保障作用，完善新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系。

從實(shí)際效果來(lái)看，新能源與儲(chǔ)能的融合，將在平抑新能源出力、提升新能源消納、降低發(fā)電計(jì)劃偏差、提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定性等方面發(fā)揮重大作用。

(相關(guān)資料圖)

01常見(jiàn)的“新能源+儲(chǔ)能”模式

常見(jiàn)的“新能源+儲(chǔ)能”收益模式包括參與調(diào)峰、調(diào)頻獲得輔助服務(wù)補(bǔ)償，參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易獲得電價(jià)收益等。也有共享儲(chǔ)能、云儲(chǔ)能、儲(chǔ)能聚合商等新型商業(yè)模式。

1、儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助服務(wù)

儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助服務(wù)，是指為了跟蹤負(fù)荷的峰谷變化及新能源出力變化，電儲(chǔ)能根據(jù)調(diào)度指令進(jìn)行的發(fā)/用電功率調(diào)整或啟停所提供的服務(wù)。調(diào)峰的目的和電力交易、峰谷價(jià)差相同，都是為了保持電網(wǎng)兩側(cè)電能的實(shí)時(shí)平衡。

2、儲(chǔ)能參與調(diào)頻輔助服務(wù)

調(diào)頻是指電力系統(tǒng)頻率偏離目標(biāo)頻率時(shí)，并網(wǎng)主體通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)、自動(dòng)發(fā)電控制等方式，調(diào)整有功出力減少頻率偏差所提供的服務(wù)。調(diào)頻分為一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻具備一定優(yōu)勢(shì)，其AGC跟蹤曲線與指令曲線基本能達(dá)到一致，做到精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，不會(huì)出現(xiàn)火電調(diào)頻中的調(diào)節(jié)反向、調(diào)節(jié)偏差和調(diào)節(jié)延遲等問(wèn)題。

3、儲(chǔ)能參與現(xiàn)貨市場(chǎng)

在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易中，獨(dú)立儲(chǔ)能電站可通過(guò)電價(jià)波動(dòng)，賺取電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易發(fā)電側(cè)的峰谷價(jià)差（峰谷套利），若現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，且電價(jià)峰谷差足夠大，理論上可以在市場(chǎng)允許范圍內(nèi)進(jìn)行合理的電價(jià)峰谷套利。峰谷套利模式的難點(diǎn)是根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、供熱計(jì)劃、新能源預(yù)測(cè)對(duì)運(yùn)行日的市場(chǎng)電價(jià)走勢(shì)進(jìn)行判斷，如何根據(jù)預(yù)測(cè)電價(jià)最優(yōu)化申報(bào)運(yùn)行日的充放電計(jì)劃。

4、共享儲(chǔ)能商業(yè)模式

共享儲(chǔ)能是由第三方或廠商負(fù)責(zé)投建、運(yùn)維,并作為供租方將儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率和容量以商品形式租賃給目標(biāo)用戶(hù)的一種商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式,秉承“誰(shuí)受益、誰(shuí)付費(fèi)”的原則向承租方收取租金。用戶(hù)在服務(wù)時(shí)限內(nèi)享有儲(chǔ)能充放電權(quán)利,以滿足自身供能需求,無(wú)需自主建設(shè)儲(chǔ)能電站,大幅降低了原始資金投入。

02儲(chǔ)能模型刻畫(huà)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 儲(chǔ)能模型刻畫(huà)現(xiàn)狀

《方案》提出研究?jī)?chǔ)能的配置技術(shù)、合理規(guī)模和運(yùn)行方式，推動(dòng)儲(chǔ)能與新能源協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行，對(duì)儲(chǔ)能的精細(xì)化建模提出了新要求。然而現(xiàn)階段，對(duì)于新能源儲(chǔ)能的考慮存在以下問(wèn)題：

（1）多按穩(wěn)妥原則進(jìn)行考量，即不考慮儲(chǔ)能收益，僅考慮投資和運(yùn)行成本；

（2）基于各省區(qū)儲(chǔ)能配置要求、補(bǔ)貼環(huán)境和造價(jià)水平，粗略估計(jì)儲(chǔ)能容量；

（3）無(wú)法在可研階段與生產(chǎn)運(yùn)行相結(jié)合，前期經(jīng)濟(jì)性測(cè)算與生產(chǎn)運(yùn)行脫鉤。

2.2 精細(xì)化建模攻關(guān)要點(diǎn)

儲(chǔ)能的精細(xì)化建模需要在以下幾方面進(jìn)行重點(diǎn)研究和攻關(guān)：

（1）明確儲(chǔ)能電站配置目標(biāo)，合理設(shè)置物理與經(jīng)濟(jì)目標(biāo)權(quán)重；

（2）深入研究各省區(qū)各類(lèi)電力市場(chǎng)規(guī)則，框定儲(chǔ)能運(yùn)行邊界與合理收益范圍；

（3）結(jié)合生產(chǎn)模擬提出儲(chǔ)能充放電計(jì)劃/策略，提升電站盈利能力。

03“新能源+儲(chǔ)能“新模式的運(yùn)行優(yōu)化方法與模型

3.1 模型優(yōu)勢(shì)

（1）根據(jù)需求選擇不同的配置目標(biāo)，如平滑性最優(yōu)（物理性）、電站收益最優(yōu)（經(jīng)濟(jì)性）、多目標(biāo)最優(yōu)等（物理性、經(jīng)濟(jì)性兼顧）。

（2）對(duì)調(diào)峰市場(chǎng)、調(diào)頻市場(chǎng)、現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行考量，確定電站收入、成本、運(yùn)行邊界。

（3）提升年度數(shù)據(jù)分辨率，年度數(shù)據(jù)由各細(xì)分時(shí)段計(jì)算得出，做到與生產(chǎn)模擬相結(jié)合。

（4）提供風(fēng)、光、儲(chǔ)儲(chǔ)容量?jī)?yōu)化配置方案，實(shí)現(xiàn)新能源與儲(chǔ)能的協(xié)同優(yōu)化。

（5）提供優(yōu)化的儲(chǔ)能出力策略曲線、新能源場(chǎng)站報(bào)量策略曲線，指導(dǎo)儲(chǔ)能電站生產(chǎn)運(yùn)行，提升電站盈利能力。

3.2 運(yùn)行優(yōu)化模型

（1）目標(biāo)函數(shù)

根據(jù)需求選擇單目標(biāo)或多目標(biāo)優(yōu)化場(chǎng)景。

（2）約束條件

① 儲(chǔ)能電量上限

② 日前市場(chǎng)各時(shí)刻儲(chǔ)能出力分量上下限

③ 實(shí)時(shí)市場(chǎng)各時(shí)刻儲(chǔ)能出力分量上下限

④ 各時(shí)刻儲(chǔ)能實(shí)際出力上下限

⑤ 各時(shí)刻儲(chǔ)能分量關(guān)系式

⑥ 儲(chǔ)能各時(shí)點(diǎn)SOC上下限

⑦ 儲(chǔ)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(fēng)、光、儲(chǔ)容量，儲(chǔ)能出力策略，對(duì)于電力市場(chǎng)場(chǎng)景，還包括新能源場(chǎng)站報(bào)量策略，跨時(shí)段跨市場(chǎng)儲(chǔ)能出力策略分量等。從容量配置到出力策略，將規(guī)劃階段與運(yùn)行階段有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而達(dá)到物理效果與經(jīng)濟(jì)效益雙提升的目標(biāo)。

該模型已實(shí)現(xiàn)軟件化，軟件界面及操作演示請(qǐng)見(jiàn)如下視頻。

總結(jié)

為助推新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)建設(shè),保障電網(wǎng)電力電量平衡與安全穩(wěn)定低碳運(yùn)行，“新能源+儲(chǔ)能”協(xié)同發(fā)展與運(yùn)行模式將成為大勢(shì)所趨。結(jié)合多種收益模式，并借助科學(xué)的模型工具形成優(yōu)化運(yùn)行策略，有利于兩者的高效協(xié)同優(yōu)化，提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而推動(dòng)新能源與新型儲(chǔ)能健康可持續(xù)發(fā)展。

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