“新能源+储能”需要什么样的关键技术

储能作为新型电力系统的新要素得到了广泛关注

随着国家吹响“双碳”目标的号角，建设新型电力系统成为了首要目标。高占比新能源接入后将导致电网发生根本性的变化。电力电子化、低转动惯量、风光发电弱可控等问题使得电网的安全可靠运行面临挑战，储能得到了业界专家的认可，并作为支撑新型电力系统建设的关键。国家发改委、国家能源局先后发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》《“十四五”新型储能发展实施方案》，各地积极响应出台了相应的政策，业内专家人士围绕储能积极开展技术攻关，储能行业呈现出火热的发展态势。

（来源：微信公众号“电联新媒” 作者：李文云 翟苏巍）

储能应用面临诸多实际问题

目前虽然储能在技术研发、项目建设、商业模式探索等方面取得了一定的进展，但在实际的建设过程中还存在诸多现实问题。

首先，客观上来说，现有的储能都面临建设成本高的问题，考虑到使用寿命、使用次数、维护周期、使用环境要求等，尤其是电化学储能的容量衰减问题，后期还涉及更换电池，投资成本巨大。现有投资主体可以划分为发电企业投资、电网投资、用户投资以及其他商业主体的投资，总体核算下来，一般的储能建设费用都在千万上亿的价格，储能成本一直都居高不下，相关的市场化机制、投资回报机制、成本疏导机制均不完善，导致储能的投资主体望而却步。

其次，虽然储能在系统调频、调压、移峰填谷、大用户峰谷价差套利、延缓输电设备升级改造、系统黑启动、与新能源打捆改善出力特性、作为紧急电源以及辅助服务等诸多方面可以发挥巨大的作用，但其本质均是依靠储能的储存容量和功率来进行调节。依据储能功率与容量比例，可将储能分为功率型、能量型和容量型。容量型储能一般需要满足连续长时间的充放电要求，功率型储能电池需要在秒级时段实现快速充电、放电，能量型储能介于两者之间。各类型储能都具有各自的应用要求，所以撇开储能的具体类型、容量、功率来谈储能的作用是不切实际的。而且实际中各类储能技术应用场景界定不清，会导致规划、运行到实际效益有较大额偏差。

此外，储能建设后主要发挥哪些作用、如何参与电网调度，在相关实施方案不明朗的情况下，新能源企业主动投资储能的积极性普遍不高。对于储能建设后由谁来进行调管、维护都还没有明确的机制，未能有效地落实到责任主体，相关的标准制度有待形成，因此目前储能的商业化和规模化还是在探索阶段，要实实在在地让储能发挥出支撑新型电力系统建设的功能，还需要在技术和制度方面共同推进。

目前，云南电网公司主要围绕“新能源+储能”的规划、调度、控制等方面开展了技术攻关。

新能源场站储能配置方法及并网调控关键技术研究

（一）兼顾新能源场站主动支撑能力与技术经济性的储能优化配置技术

由于风电、光伏发电的随机性、间歇性和波动性会引起电网频率—电压等一系列问题，因此通过“新能源+储能”协同来缓减相关问题，提出了综合考虑平抑新能源出力波动、提升供电能力、促进新能源消纳、支撑电网稳定运行等多种功能定位的新能源场站储能优化配置方法。

在主要考虑了平抑新能源出力波动、促进新能源消纳、满足省地电网调峰需求、支持电压与频率调节、提升技术经济性等需求的基础上，根据网络条件、资源特征、储能特性与技术经济性，研究调峰、调频、调压、多时间尺度、场站间协同等多种功能定位下的储能配置边界，提出储能配置的目标场景。考虑到未来不同新能源发电占比下系统的差异化运行特性和稳定运行需求，从新能源场站主动支撑扰动后的频率、电压恢复、新能源场站功率波动平抑、移峰填谷、功率预测偏差补偿等多个层面，分析新能源场站配置储能的功能定位与技术经济性，形成各类典型场景下的新能源场站储能配置的指导原则，并进行技术经济性评估，预期能够为新能源场站储能配置提供指导依据。

（二）新能源+储能的优化调度模型与方法策略

考虑储能与新能源的协同调节能力，围绕新能源发电的不确定性、电网的电力电量平衡、电网安全以及调峰调频调压等电网需求设计调度算法，结合储能快速调节特性及调节空间、发电出力及负荷预测、新能源出力特性等，充分考虑新能源及多类型储能的特性，根据新能源场站实际情况可任意组合出适用于电网分析的“新能源+储能”调度对象的数学模型，构建灵活匹配电网运行需要的“新能源+储能”优化调度功能。

针对新能源发电不同占比的典型场景，明确储能在大扰动事件中频率、电压支撑能力的功能定位和系统需求，综合考虑与常规机组、新能源发电调频调压能力的相互协调，建立技术经济性的储能容量优化配置模型，研究光伏、风电、储能联合系统参与系统频率响应辅助服务情况下，频率调节补贴、储能容量配置和新能源场站综合收益之间的关系，构建适应不同新能源出力波动水平，满足频率、电压、安全支撑的中调、地调集散调控“新能源+储能”的模型，实现有序分级管理的多级储能调度模式，基于电网运行方式变化、检修安排、新能源预测结果，实现应对未来三天电力供应需求的调度策略。

（三）提升系统稳定性的“新能源+储能”一体化主动支撑控制技术

围绕新能源电站惯量支撑、频率控制及电压控制需求，针对配置储能的新能源电站控制对象数量庞大、动态特性复杂、源储协调困难的问题，研发出提升系统稳定性的“新能源+储能”一体化主动支撑控制技术。

构建考虑惯量、调频下垂特性、调压下垂特性等因素的新能源场站多元聚合指标体系；针对新能源场站参数不精确、出力预测不精确的问题，提出参数不完备下运行数据驱动的新能源场站有功无功控制模型构建方法；针对新能源场站源—储复杂动态运行特征，研究数据—模型混合驱动的新能源场站惯量、频率与电压聚合调控特性在线评估方法。分析风机转子动能释放及光伏直流母线电容放电暂态过程机理，提出面向系统频率稳定性提升的源—储一体化主动支撑控制技术；针对新能源场站整体频率支撑特性与站内功率优化分配之间的矛盾，研究基于数据—模型混合驱动的新能源场站频率优化控制方法，提出风、光发电自适应高效频率反馈校正控制方法，提出源—储一体化控制策略。

“十四五”是“碳达峰”的关键期，而储能在新型电力系统的建设过程中将会发挥支撑性的关键作用，云南电网公司也会持续推动储能相关技术的更深入研究和探讨，为保障新型电力系统安全稳定运行发挥重要支撑作用。