目前,尚不存在同时满足清洁、廉价、稳定特点的替代能源来取代化石能源的支撑作用。新能源发电本身的随机性、波动性、间歇性特点,客观要求其发电必须辅以足够容量的灵活性调峰资源,以共同形成稳定的电力,而当前的各类灵活性调峰资源均无法满足新能源大规模发展所带来的系统调峰需求,其主要存在以下几个方面的突出问题:
一是目前的抽水蓄能及各类新型储能设施均为日内短周期灵活调峰资源,存在系统定位不清晰、商业模式不清晰、容量不足、建设成本难以回收等众多问题。日内调节型调峰资源不可避免地存在前述随建设容量增加而边际效益递减的问题。以目前的日调节型电储能设备解决高比例新能源消纳问题,将面临“建得起的储能容量不够用,够用的储能容量建不起”的困境。
二是目前尚不存在同时具备清洁低碳、成本低、大容量、长周期等能够完全替代常规电源长周期调节作用的储能电源。无论是从电力保供、高效促进新能源消纳、系统暂态无功电压支撑还是惯量频率支撑来看,目前常规火电机组的重要作用还是不能简单替代、一关了之。
三是当前新能源的发电成本在逐步降低,但是电力系统为了最大程度消纳新能源而产生的调节成本不应该被忽视,目前新能源虽已实现平价上网,但并不等于平价消纳,要保证新能源高消纳率所需要配套的灵活调峰电源建设成本、新能源配套电网送出工程及大电网补强建设成本、新型电力系统源网荷储协调成本均不应忽视。因此,系统内新能源装机容量与新能源合理消纳利用率之间应该有一个合理的平衡点,同理,新能源合理消纳利用率与相应的配套储能容量之间也要有一个合理的平衡点。只有保证新能源装机容量、配套储能容量及消纳利用率维持在合理平衡范围之内,才能促进新能源健康、可持续发展。
泛储能各类灵活调峰资源
优缺点分析
新型电力系统下,各类灵活调峰资源将扮演安全保障的重要角色。提高系统灵活调节能力可以从电源侧、电网侧和用户侧多方面着手,甚至是跨领域在整个互联能源系统的全维度内寻找低成本、高效率的灵活调峰资源,这里再次强调泛储能的概念。下面对几类目前可以大规模工程化应用的灵活调峰资源的优缺点进行分析。
抽水蓄能/各种类型新型储能电站
抽水蓄能及各类新型储能设施均属于“无源型电源”,其对于提高电力系统电源调节能力主要体现在两方面:一是通过自身的充电、发电实现错峰搬运新能源电量,直接减少新能源弃电;二是通过减少火电开机降低全网火电最小出力与发电量,间接为新能源释放发电市场空间。但在新能源比重高到一定程度后,目前日内调节型的抽水蓄能及各类新型储能均存在随着储能容量增加、调峰边际效益递减的现象。另外,抽水蓄能还存在一个投资大、建设周期长、市场机会把握敏感度差的问题。