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風電場儲能應用現狀與展望

能源信息網 時間:2017年9月25日 來源:中關村儲能產業技術聯盟

  近期美國、德國、荷蘭、英國等國家多個風電場儲能項目投運,與此同時,“業精于風”的國際風電巨頭Vestas宣布與Tesla展開風電場儲能應用合作。在我國風電平價上網示范項目完成簽約,風電平價上網探索終于邁出了實質性步伐的背景下,本文將對風電場儲能應用狀況進行探討和展望。

  近期美國、德國、荷蘭、英國等國家多個風電場儲能項目投運,與此同時,“業精于風”的國際風電巨頭Vestas宣布與Tesla展開風電場儲能應用合作。在我國風電平價上網示范項目完成簽約,風電平價上網探索終于邁出了實質性步伐的背景下,本文將對風電場儲能應用狀況進行探討和展望。

  近期國家能源局公布風電平價上網示范項目名單,13個項目(總計70.7萬kW)完成簽約,風電平價上網的探索終于邁出了實質性的步伐。幾乎在同時,“業精于風”的國際風電巨頭Vestas走出了戰略轉型的重要一步,宣布與Tesla展開風電場儲能應用合作,以求降低整體發電成本。看似毫不相關的兩個事件,背后卻都映射著同樣一個趨勢——無論國內還是國際,風電開始通過降低成本尋求更強的競爭力并在能源轉型中扮演更重要的角色,而儲能技術作為重要的技術支撐手段在風電降低成本過程中被寄予了厚望。

  風電與儲能的結合早已有之,僅就國內市場而言,從最早期的張北風光儲輸示范項目為儲能應用于可再生能源并網奠定了基礎,到最近青海省風電搭配儲能的開發建設政策引發風電和儲能產業的一番熱議。那么,儲能之于風電的意義何在、風儲結合項目應用現狀如何、如何推動儲能與風電結合、產業發展還需要什么配套條件等一系列的問題都值得產業界進行深入思考和探討。

  一、風電場儲能應用首先應明確儲能之于風電的價值何在

  風電既是綠色清潔的可再生能源,但也具有間歇性和波動性的特點,規模并網會對電力系統穩定運行造成沖擊。儲能系統具有動態快速吸收能量并適時釋放的特點,能有效彌補風電的缺點,改善風電輸出的可控性,提升電力系統穩定水平。因此,風儲結合應用的關鍵在于,通過合理的配置容量和適當的運行策略來抑制因波動性和間歇性引發的系統沖擊。其中前者是物質基礎,沒有合理的設備容量就沒有用于調節的資源;而后者是業務邏輯,沒有適當的控制策略再多的資源也無法發揮其作用。由此可引申出兩點結論:

  1、風電場儲能應用應當注重儲能在容量和輔助服務方面的價值

  風電大規模接入使得電力系統對調節資源的需求量加大,包括調峰、調頻等輔助服務資源和防止系統癱瘓的容量資源。理論上這恰是儲能的廣闊天地,本該大有作為。然而現階段傳統電力系統規劃及運行體系在應對這一新問題時,一定程度上會引發傳統能源與以風電為首的可再生能源發生博弈,同時加劇發電產能過剩的問題。在這種情況下,儲能只好退而求其次,選擇棄電存儲這唯一技術可操作的領域。在這種發電側能量市場的應用模式下,儲能在經濟性方面的弱點被大幅放大,相當于儲能用自己的短板換取一張入場券。試想在這種情況下儲能若要取得發展,就必須要跑贏風電成本下降的速度,這無疑會引發儲能度電成本和風電上網電價之間的博弈。這顯然是選錯了對象、走錯了方向,讓本該合作的雙方走向了對立面。

  現階段我國集中式可再生能源并網領域儲能應用仍然需要破解買單機制的問題。不論是此前產業界提出的建設獨立型儲能電站,還是風電場儲能電站,并網后都需要作為一個節點接受調度指令,服務于電力系統,差別主要體現在投資主體和運維主體。理論上系統受益整個系統應為此買單,但實際落實仍缺少體制機制的支撐。筆者相信只要買單機制能夠理順,很多主體都樂意在這一領域投資。

  2、風電場儲能應用價值的真正體現,需要與精細化的風電調度運行機制相結合

  現階段我國部分風電場在運營過程中仍然采用著“不限電時能發多少發多少、限電時讓發多少發多少”的粗放管理模式。與之相比,如果能夠引入調度曲線、如果能夠加強預測考核、如果能夠采用友好型風電場優先調度原則,將有助于風電場儲能系統應用價值得到更加充分的發揮。

  如若站在風電產業發展的視角來看,儲能技術的應用不僅提高了風電滲透率和利用小時數,而且按照度電成本的計算公式還可以轉換為度電成本的下降,降本帶來的將是風電產業更強大的競爭力和更為活躍的市場,這是一個典型的服務即營銷的思路,而儲能恰恰又扮演了服務工具的角色。

  總結來看,儲能之于風電意義重大,不僅能夠提升風電存量資產效率,還能創造新興市場空間。但需要承認的是,現階段兩者在磨合過程中仍然存在諸多問題需加以解決。

  二、風電產業鏈關鍵參與方結合各自業務訴求積極推動風電場儲能示范項目

  現階段,國內推動風電場儲能應用項目的企業主要包括電網下屬研究機構、發電企業和風電設備企業等。由于業務模式和行業位置不同,各方推動風電場儲能應用的形式不盡相同。

  ◆第一類,電網研究機構布局科技示范項目。以中國電科院、華北電科院、南網廣東電科院為代表,開展了諸如張北風光儲輸示范項目等技術研究、應用示范、檢測評估等一系列工作;

  ◆第二類,風電項目開發企業開展應用探索。以國電(龍源)、華能等為代表,開展了遼寧臥牛石、和風北鎮等應用示范項目,主要目的是驗證風儲結合技術路線,評估儲能對風電消納的促進效果,為后續風電開發業務積累經驗;

  ◆第三類,風電設備商布局新型服務模式。以金風旗下的天誠同創為代表,在北京亦莊、江蘇大豐、寧夏嘉澤等地,利用儲能技術開展高比例可再生能源智能園區微電網和園區可再生能源轉型及節能服務業務,積累運行經驗。

  站在風電產業鏈的角度上看,上述三類企業恰好分屬產業鏈中的三個關鍵環節,即電網公司、風電項目開發商和風電整機設備商。風電項目開發商購買風電機組開展風電場開發和運營、電網公司購買并網風電機組所發出的電力,這正是整個風電產業鏈當中實現價值轉換的至關重要的一段。對于電網公司,儲能系統可以減輕風電接入引發的系統影響;對于風電項目開發商,借助儲能可以提高風電項目可利用率、降低度電成本、提高市場競爭優勢;對于風電整機設備商,依托儲能開展服務布局尋求新的增值服務,讓業主受益的同時也提升自身產品的市場競爭力。

  總結發現,風電產業鏈中的關鍵參與方都對儲能應用有著明確的訴求,各方從自身業務領域和服務目的出發,都在積極探索和挖掘儲能的多重應用價值。

  三、近期海外風電場儲能項目快速部署,儲能系統參與電力市場獲取應用收益

  根據中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)研究部對全球儲能項目的持續跟蹤,發現國外風電場儲能項目呈現出快速部署的態勢,典型項目主要包括:

  ◆E.ON、GreensmithEnergy和PrimorisRenewableEnergy合作在美國德州開發建設20MW風電場儲能項目,將向ERCOT提供輔助服務;

  ◆DongEnergy和ABB合作在英國開發2MW海上風電場儲能項目,將為英國電網提供調頻服務;

  ◆DeepwaterWind和Tesla合作在美國馬薩諸塞州開發40MW海上風電場儲能項目,主要提供容量服務和輔助服務。

  ◆Alfen在荷蘭開發了1MWh風電場儲能項目,將會參與電力市場交易,提供輔助服務和容量服務等;

  ◆Vattenfall利用寶馬的i3電動汽車的電池系統(共計超過33MWh)在威爾士開展風電場儲能項目,將為電網提供調頻服務。

  分析國外風電場儲能應用項目可以看出,推動項目落地的企業主要集中在大型能源企業、可再生能源項目開發商、電網運營商等;儲能在風電場中的應用收益主要來自于參與輔助服務市場和容量市場。此外,海上風電場和動力電池系統也開始逐漸成為風儲結合項目的熱點研究領域。儲能在上述項目中所體現的應用價值也支撐了筆者在前文中所提到的觀點。

  國外風電場儲能項目的經驗表明,風儲結合應用有賴靈活、健全的市場機制,讓風電場能夠實時參與到市場競爭中去,同時通過市場把系統的需求釋放出來,各路資源能夠結合自身特性響應需求獲得回報,進而促使整個系統不斷優化和高效。

  筆者注

  筆者一直以來研究國內儲能產業發展,似乎每每都會歸結為是市場機制拖累,似乎所有問題都勢必要等市場化改革推進到一定階段才能解決。但筆者其實非常不希望總是得出這樣的結論,有種雞蛋放在一個籃子里的不安。儲能需要電力市場,儲能需要現貨、需要輔助服務,但市場化是不是就是靈丹妙藥,對儲能的發展能夠手到病除?除了這些還有什么是我們要動起來的呢?

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