国外电网侧储能电站参与调频辅助服务市场的机制经验及对我国的启示

储能是高比例可再生能源电力系统稳定安全运行的重要支撑技术之一,中国调频辅助服务市场规则设计应考虑储能参与.本文概述了电网侧储能技术的调频现状,并介绍了储能为电网提供调频辅助服务具备响应时间快、调度性能好的优势,并以美国、澳大利亚和英国的调频辅助服务市场为案例,介绍了储能调频的现状,分析了国外典型调频辅助服务市场设定的适用于电网侧储能电站的规则,包括电网侧储能电站作为市场主体参与调频辅助服务市场的市场准入门槛、参与方式和价格机制;比较了不同电力市场对于电网侧储能参与调频辅助服务市场的设计的差异及其对储能参与调频辅助服务市场的影响.调研了我国电力市场建设现状,通过对比分析了我国储能参与调频辅助服务市场存在大多数地区储能的市场主体地位不明确,大部分允许储能参与的市场容量准入限制为世界典型国家限制的2倍或以上,部分地区调频收益下限过低难以反映储能调频的容量价值等不足.参考国外经验,在合适的机制设计下,我国储能调频容量需求可超过6 GW,调频辅助服务市场设计应明确赋予储能市场主体地位,随市场建设和技术发展适时降低准入门槛使分布式小容量储能参与提供调频服务,价格机制设计两部制价值以反映储能调频的容量价值并保障储能调频最低收益.     

储能技术经济性现状及商业化运行障碍

大规模先进储能技术是未来高比例可再生能源发展的重要保障,尤其在电力领域,电储能技术已逐渐在电力系统移峰填谷、可再生能源发电并网、电力调频等辅助服务、分布式能源及微电网等方面体现出多重应用价值。本文从国内外储能技术发展现状出发,通过典型案例分析了典型储能技术的成本效益,发现在用户侧峰谷电价套利、电力系统调频服务等应用领域,储能技术已逐步体现经济性。但目前储能在市场准入、商业模式、价格机制方面仍面临诸多发展障碍。本文针对上述问题进行了分析,并提出了相应政策建议。     

新一轮电改下电力辅助服务市场机制及储能参与辅助服务的经济性研究

  [目的]  新能源并网的大规模提升导致电网系统调峰调频的需求增加,如何完善电力辅助服务市场机制引起广泛关注。而且随着储能电池技术的日趋成熟及储能系统自身的优势,储能联合其他类型能源参与辅助服务的经济效益如何成为关注热点。  [方法]  重点介绍了我国电力辅助服务市场的发展历程,并结合2018年上半年各区域辅助服务市场相关数据分析了不同区域参与辅助服务的特点,对电改形势下的辅助服务市场机制作了进一步预测分析;同时介绍了储能参与辅助服务的市场前景及补贴政策。  [结果]  通过市场机制和补贴政策的梳理,明确了储能参与辅助服务市场的巨大前景。  [结论]  以火电联合储能参与AGC调频的实例验证了储能参与辅助服务具有良好的经济性,为相关投资者提供决策支撑。     

储能调频系统接入火力发电厂电气一次系统研究

近几年,越来越多火电厂改造增加储能调频系统,参与电力辅助服务,获取收益.储能调频系统接入火力发电厂的接入方案直接关系到储能系统联合火力机组参与调频的运行策略,同时影响到火力发电厂和储能设备正常可靠运行,为保证火电厂的安全经济运行,对储能调频电站接入火力发电厂的接入方案进行了研究,分析不同的接入方案的优缺点及储能调频系统接入后对火力发电厂现有系统的影响.本文通过对2×330MW机组火力发电厂厂用电接线、储能接入方案的对比分析、储能接入电气一次系统设计、高厂变容量的校核、高厂变低压侧短路电流核算进行了论述.     

燃气轮机快速变负荷在调频市场中的研究与实践

随着电力市场改革的不断深入,燃气轮机因燃料价格相对于燃煤电厂较高,在电能量市场的竞争中存在劣势。新能源并网的大规模提升导致电网调峰调频的需求增加,调频性能较好的燃气轮机在调频市场中存在优势。然而随着煤电联合储能技术的应用以及调频性能更优的水电进入调频市场,燃气轮机在调频市场的竞争愈增激烈。为提升燃气轮机调频性能,分析快速变负荷技术对燃气轮机调频性能的影响和收益,提出快速变负荷提升调频性能的解决方案。珠三角某燃气轮机电厂的工程实践证明,快速变负荷技术大幅度提升机组调频性能,提高机组在调频服务市场的竞争力。     

政策助力储能实现商业化发展

我国储能产业正处于从示范应用向商业化发展的过渡阶段,其中在辅助服务市场和用户侧的应用已具有一定的经济性,具备商业化基础,但同时也分别存在应用市场狭小与盈利模式单一、投资回收期较长的问题。作为新兴技术,储能在商业化道路上仍面临多种挑战,缺乏有效的市场机制和价格策略来实现其多重应用的商业价值,需要国家政策的支持。《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》的发布,确立了储能的发展方向和重点任务,明确了储能的发展要与电改相结合。结合新一轮电力体制改革以及配套文件的发布,辅助服务和电力需求侧管理(需求响应)领域出台的一系列政策,都为储能参与电力辅助服务和用户侧储能参与电力需求响应、实现价值叠加提供了依据和支持。同时也要看到,储能在电力系统的应用毕竟是一种新的模式,必然要经历一个与市场深度磨合的过程。     

电能量—调频市场联合优化模式研究

  目的  调频作为电力系统稳定运行的机制与保障,其辅助服务市场化已提上日程。电能量-调频联合优化成为一种市场组织模式。以PJM市场为研究大背景,对考虑调频资源性能差异的电能量-调频市场联合优化模式进行研究。  方法  通过建立调频辅助服务定价调整模型,以及电能量-调频联合优化模型,应用于某实际省级电网进行仿真,设置丰水期、枯水期典型场景,并与国内电能量-调频分阶段出清模式进行对比,从调频资源出清、对现货市场购电费用影响、调频市场活跃程度三个方面进行详细研究。  结果  分阶段模式下,快速调频资源具有明显优势,且造成电能量市场购电费用上升。电能量-调频联合优化模式中,快慢调频资源出清结果受定价调整策略影响,电能量市场购电费用上升幅度较分阶段模式小,且其调频市场出清价格以及波动程度均较分阶段模式高。  结论  具有合理价格调整策略的电能量-调频联合优化模式有助于实现调频性能差异机组合理竞争,激发市场活力。     

启动电力辅助服务市场

正目前,国家能源局和各派出机构结合电力市场建设进展等实际情况,在14个地区研究启动电力辅助服务市场,在全国(除西藏外)全面建立并不断完善电力辅助服务补偿机制。主要工作体现在扩大电力辅助服务参与主体范围,明确电力辅助服务工作总体目标和具体任务,先后出台《国家能源局关于促进电储能参与"三北"地区电力辅助服务补偿(市场)     

基于EMD分解的混合储能辅助火电机组一次调频容量规划北大核心CSCD

高新能源渗透率的新型电力系统更容易发生发电侧与用户侧的负荷失衡,从而造成电网频率波动,这对电网安全带来了巨大的挑战。提升发电侧主动调频支撑成为解决这一问题的关键。储能技术辅助调频主力的火电机组参与发电侧一次调频不仅可以提升电网安全性,也能降低机组磨损,提升机组运行的经济性。现存一次调频储能容量配置方法比较单一。因此,本文提出了一种基于EMD分解的混合储能辅助火电机组一次调频容量规划方法。使用EMD对储能的目标功率进行处理,并将处理后的IMF分量进行重构,从而确定混合储能的功率与能量配额,以归一化成本为最优目标,完成储能系统规划,弥补了现存研究未充分考虑功率高低频响应导致的储能配置方案不合理,不能充分利用不同形式储能特性造成的储能投资成本高、储能系统收益低、调频效果不理想等缺点。并以宿迁660 MW机组为一次调频算例验证了本文方法的可行性与经济性。研究结果可以为参与一次调频的火电机组储能规划提供一定技术参考。     

福建省储能发展的对策与建议

2018年1月福建省电力辅助服务(调峰)交易正式运行,前期主要以深度调峰和启停调峰两个品种为主,后期逐步扩大电力辅助服务市场交易,如用户侧参与调峰机制、可中断负荷调峰交易、电储能调峰交易。本文结合福建省"源-网-荷"结构,通过对储能发展历程的阐述、储能应用场景的设想和电储能商业盈利模式分析,明确福建储能设施在电力系统和电力辅助市场交易中的定位,并提出福建储能发展及推广的若干对策与建议。     

考虑参与多市场交易的电网侧储能优化配置

基于电网侧储能投资者的角度,提出一种考虑多市场交易模式的电网侧储能系统优化配置双层模型。模型外层以储能投资综合效益最大为目标,考虑了储能能量市场收益、调频市场收益、调峰市场收益和投资成本;内层以系统运行成本之和最小为目标,考虑系统的发电成本、调频服务成本、调峰服务成本和弃风成本。通过内外双层模型综合考虑了储能的规划和运行决策问题,模型在改进的IEEE39节点进行仿真,算例证明了所提模型的有效性。     

南方区域电力营销环境下的储能市场研究

  目的   随着清洁能源转型和电力市场化改革深入,南方区域电力储能的政策机制和市场环境不断向好。   方法   研究了南方区域储能相关的电力辅助服务市场和需求响应市场规则,从辅助服务交易品种、用户侧需求响应、新能源配储能和独立储能站等四个方面分析了南方区域储能市场发展趋势,并以用户侧储能投资运营经济性评估为例进行量化分析。   结果   研究表明:电力营销市场竞争条件下,越是在调频、调峰需求量大、灵活性调节资源缺乏的地区,储能参与辅助服务或需求响应对系统做出的贡献越大越显著,所带来的综合效益越多。   结论   可为电力储能商业模式创新和应用推广提供思路。      

广东新型储能配套政策建议

  目的  新型储能是提升系统调节能力的重要手段之一,是构建新型电力系统的重要组成部分。明确新型储能的市场定位,研究完善新型储能的成本分摊和价格机制,有助于引导其健康、有序、高效发展。  方法  梳理国内外新型储能相关政策及运行情况;分析新型储能在电力系统中的功能和作用;结合广东电力系统实际,研究2030年前新型储能建设规模需求;基于广东目前价格机制,测算发电、电网（独立）、用户侧储能经济性,分析广东新型储能政策现状及存在问题;综合提出广东新型储能配套政策和机制建议。  结果  从调峰和调频角度分析,2030年前广东对新型储能尚不存在迫切需求;新能源配储能尚无明确的成本回收机制,光伏和陆上风电具备少量强配储能的成本消化空间,海上风电不具备强配储能的成本消化空间;电网侧（独立）储能商业模式尚不清晰,可通过辅助服务和现货电能量价差获取收益,但操作细则有待进一步明确,尚不具备经济性;用户侧储能商业模式较清晰,按现行峰谷电价和需求侧响应政策,具备一定经济性,但投资回收期长,面临政策变化风险。  结论  将新型储能区分为市场化和非市场化两类,前者由除电网外各类市场主体投资,在合理的价格和运行机制下,通过市场化渠道获取收益,由市场调节形成合理的新型储能规模和布局;后者由电网公司投资,通过输配电价回收成本。     

电力市场环境下储能电站和光伏电站合作博弈模型

与传统电力市场主体不同,储能电站既可以参与发电侧,也可以参与用户侧,进而获取利益。文章以发电商、售电公司、用户、储能电站和光伏电站为市场主体,建立电力市场博弈模型;以储能电站在某一时段的运行方式和报价作为博弈策略,计及储能电站必要的运行约束条件,建立储能电站运行模型;基于招标电价制建立光伏电站运行模型。考虑储能电站与光伏电站进行合作博弈,以最大化联盟收益为剩余博弈支付,以联盟内部交换功率和交易电价为协议,基于Shapley值对合作博弈剩余进行分配,通过分析得到模型的Nash均衡。文章通过算例验证了所提出方法的正确性和有效性,所建立的模型适用于储能电站与光伏电站进行合作博弈参与电力市场的情景。     

电池储能系统辅助电网调频控制策略研究

伴随中国新能源迅猛发展所导致电网频率波动等问题,电池储能广泛应用于辅助传统机组参与调频服务。该文首先梳理中国现有储能相关政策及相关文献,总结储能辅助调频市场环境演变规律,然后,重点分析传统机组调频及电池储能系统参与一次调频的原理过程,详细比对虚拟下垂控制与虚拟惯性控制策略的差异性特点;电池储能系统参与二次调频进行深度剖析,并对阶段功率分配作出详尽分析,同时提出考虑多约束条件的控制策略模型,为储能电站参与调频出力提供有效参考依据。最后,针对储能系统的未来发展提出建设性意见,并对下一步的研究方向做出展望。     

独立新型储能电站价格形成机制及成本疏导优化方法北大核心CSCD

新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,合理有效的价格机制是新型储能发展的关键。针对独立新型储能电站的价格机制开展研究,总结了国外典型国家的实践和经验,分析了我国储能电站价格机制的相关探索,储能电站管制定价模式与独立参与电力市场均难以支撑其大规模商业化应用。在各相关方责权利对等的基础上,提出了基于传递因子的储能电站价格形成机制及成本疏导优化方法,最后通过案例进行说明。结果显示,传递因子可有效分配储能容量收益和电力市场收益,保障了各利益相关方的效益平衡。     

基于负荷预测的储能功率分配优化策略

针对目前电力系统调峰、调频储能电站容量有限的情况,文章提出了一种基于负荷预测的储能电站调峰、调频功率分配策略。首先建立了基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络的负荷预测模型,对电力系统中的负荷进行精准的预测,为储能电站参与调峰、调频提供计划调度参考;在此基础上,计及储能电站参与调峰、调频辅助服务的收益以及成本,建立储能电站参与调峰、调频功率分配经济模型,并利用粒子群算法对其进行优化求解,确定储能电站最优分配结果;最后,基于MTALAB仿真平台,验证了所提功率分配策略的有效性。     

多场景下新型储能项目盈利模式分析及成本补偿机制建议

新型储能是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要支撑。新型储能的盈利模式与政策、市场机制息息相关,是决定储能能否大规模商业应用的关键。通过调研国内外典型地区新型储能项目的发展背景、配套政策和运营模式,开展多场景下新型储能盈利模式分析和对比研究。国外新能源配储在长期购电协议和税收抵免机制的共同作用下,已有较好的收益;国外现货市场、辅助服务市场比较完善,电网侧独立储能收益来源较丰富,加上一系列补贴政策,电网侧独立储能经济性较好。与国外相比,国内新能源配储、电网侧独立储能都存在收益来源少、收益不稳定、经济性差的问题;国内部分省份用户侧储能短期内收益较好。鉴于此,关于我国新型储能成本补偿机制,建议对电源侧储能准入条件、保障利用小时数、放电量补偿及可参与品种给予政策倾斜;在电网侧独立储能发展初期,出台容量租赁、电价补贴或容量补贴等政策,以促进其成本回收;加快完善需求侧响应电价机制以及虚拟电厂等聚合资源的商业模式,增加用户侧储能收益来源;加快完善电力市场建设,丰富各侧储能可参与的交易品种。     

储能发展现状与趋势分析

储能技术是实现可再生能源大规模接入,提高电力系统效率、安全性和经济性的关键技术,也是提高清洁能源发电比率,推动雾霾治理的有效手段。截至2015年底,全球储能装机总量约167GW,约占全球电力总装机的2.9%;我国储能装机为22.8GW,约占全国电力总装机的1.7%。预计到2050年,我国储能装机将达200GW,市场规模将达2万亿元以上。目前已有的储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、铅酸电池、锂电池、钠硫电池、液流电池及超级电容器等。不同的储能技术适用于不同的应用场合和领域,根据系统功率与放电时间,可以将储能技术的主要应用领域分为能源管理、电力桥接和电能品质管理三部分。未来储能市场的发展将集中在分布式储能、分布式光伏+储能、微网等配网侧和用户侧等领域。近年来中国储能产业在项目规划、政策支持和产能布局等方面均加快了发展的脚步,未来几年随着可再生能源行业的快速发展,储能市场亦将迎来快速增长。不过我国储能产业还处于发展的初级阶段,尚以示范应用为主,储能商业化应用面临着储能成本偏高、电力交易市场化程度不健全、储能技术路线不成熟、缺乏储能价格有效激励等各方面的问题,可谓机遇与挑战共存。     

基于功率和容量补偿的火/储AGC调频可行性分析与启示北大核心CSCD

随着“十四五”能源结构优化调整的推进,电网固有调频惯量减少,规模化电化学储能系统投入调频市场,其技术与经济可行性受到业界关注。针对当前AGC调频在功率与容量两种补偿方式下,何种方式更能体现储能性能优势且可越过收益的盈亏平衡点等问题,基于考核与补偿中的关键参量,建立了考虑电池储能系统功率与容量特性的火/储联合AGC调频的功率补偿和容量补偿数学模型,确定两种补偿方式下影响收益的性能特征量,选取调节性能中的爬坡速率为桥接参量,构建了功率和容量补偿单价与爬坡速率间的关联关系,提出了获得同等收益下的功率与容量补偿单价比率,通过补偿单价比率对比分析了两种补偿方式下的测算模型对储能参与AGC差调频性能与收益表征的充分性。算例基于调频需求较大但补偿方式不一的,以功率补偿为代表的广东省和容量补偿为代表的陕西省典型日运行数据,通过仿真计算得出技术与收益测算结果,并进行了比对分析,得出了两种补偿方式下的经济可行性比对结果,为储能在调频电力市场的投资决策提供借鉴与参考。