在能源系統(tǒng)整體向可再生能源為主的新型能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中，波動性、間歇性的可再生能源裝機和發(fā)電比例的提升會對整個電力系統(tǒng)乃至電力市場產(chǎn)生根本性的變革。

 

（1）峰谷電價差進一步擴大，工業(yè)用戶尤其是重耗能工業(yè)用戶用電在集中負荷時段的用電成本大幅上升

 

2021年6月11日，為了優(yōu)化電力配置、節(jié)電力供需矛盾，江蘇省發(fā)改委《關于明確2021年尖峰電價有關問題的通知》中明確了315kVA及以上的大工業(yè)用戶的尖峰電價執(zhí)行時間和電價標準。7月1日到14日，當日氣溫達到或超過35℃時，10:00-11:00的峰段電價加價0.1元/kWh。7月15日至8月31日，上午10:00-11:00當日氣溫達到或超過35℃時，峰段電價加價0.1元/kWh；下午14:00-15:00，平段改峰段，同時加價0.1元/kWh。

 

2021年7月29日，國家發(fā)改委引發(fā)《關于進一步完善分時電價機制的通知》中，部署 進一步完善分時電價機制。上年或當年預計最大系統(tǒng)峰谷差率超過40%的地方，峰谷電價價差原則上不低于4:1，其他地方原則上不低于3:1。在該通知指導下，廣東、浙江、江西、河南以及其他省份相機出臺規(guī)定，進一步拉大了分時電價差。

 

2021年10月14日，國家發(fā)改委《關于進一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價市場化改革的通知》中明確將燃煤發(fā)電市場交易價格浮動范圍由現(xiàn)行的上浮不超過10%、下浮原則上不超過15%，擴大為上下浮動原則上均不超過20%，高耗能企業(yè)市場交易電價不受上浮20%限制。在此文件指導下，部分省市的工業(yè)電價最高上漲幅度達到了80%。江蘇電力交易數(shù)據(jù)顯示，2021年10月的工業(yè)用電成交價較基準價上漲19.94%。受煤電上網(wǎng)電價市場化改革的影響，終端用戶尤其是大工業(yè)用戶的用電成本將進一步上升。

 

可以確定，煤電仍然是中短期內(nèi)的電力主體。受減排、環(huán)保等政策影響，煤電成本將會上升。完善分時電價、擴大峰谷電價差將是電力市場化改革中的基本趨勢，大工業(yè)用戶的高峰負荷階段用電成本將進一步上升。

 

（2）波動性的可再生能源比例的提升將進一步加大配電側(cè)保證供電電能質(zhì)量的壓力

 

一方面，波動性、間歇性的可再生能源比例的增加將進一步加大對電網(wǎng)的沖擊。另一方面，治理波動性的新型儲能系統(tǒng)建設相對不足，適應高比例可再生能源、多源多向的新型電力系統(tǒng)建設仍需要一定的建設和適應周期。用電側(cè)尤其是大用戶所面臨的電能質(zhì)量惡化問題可能加劇。

 

電壓暫降是威脅大工業(yè)用戶用電安全的重要因素，化工企業(yè)是受電壓暫降影響等級為一級嚴重影響的用戶，見圖3.3。電壓暫降會對敏感設備、敏感負荷造成嚴重影響。

 

在可再生能源比例快速提高的新型電力系統(tǒng)中，治理電壓暫降、改善電能質(zhì)量無法完全依靠電網(wǎng)側(cè)解決，用戶側(cè)必須采取儲能等靈活性資源與其他資源相結合來提高用戶的用電質(zhì)量，保障生產(chǎn)和設備安全。

 

圖1 各類型用戶的電壓暫降影響分級

 

（3）能源轉(zhuǎn)型期間，能耗雙控等因素帶來的拉閘限電風險增加，企業(yè)用戶的保電護電壓力不斷增加

 

能耗總量、能耗強度是能源轉(zhuǎn)型的關鍵衡量指標。2021年，受煤電供應、能耗雙控等因素影響，全國發(fā)生了大范圍、長時間的拉閘限電。對于無自備電源、無分布式能源的大工業(yè)用戶，拉閘限電直接影響了企業(yè)生產(chǎn)。除了計劃性停電之外，非計劃停電包括緊急拉閘限電對于企業(yè)用戶的用電安全影響更大，并可能對企業(yè)生產(chǎn)安全、設備安全造成嚴重影響。

 

作為一種電能儲存系統(tǒng)，電池儲能可以通過提前儲存一部分電量，用來為拉閘限電期間的敏感負荷、必備負荷提供用電支撐，并可為外部電力突然斷供情況下提供緊急支撐，有效避免外部電源突然消失帶來的系統(tǒng)損害。

 

能源轉(zhuǎn)型是一個長期的過程。轉(zhuǎn)型過程中，由于傳統(tǒng)能源的壓減和可再生能源的相對可靠供應能力的不足，全面性和局域性的拉閘限電現(xiàn)象在中短期內(nèi)將持續(xù)存在。企業(yè)用戶尤其是大工業(yè)用戶有必要通過用戶側(cè)儲能項目提高自身用電可靠性。

 

（4）工業(yè)用戶從統(tǒng)購電力的消費者向產(chǎn)銷一體的“產(chǎn)消者”轉(zhuǎn)型，需要儲能手段治理可再生能源出力波動，提高消納能力

 

在清潔能源轉(zhuǎn)型、能耗雙控以及企業(yè)通過能源投資拓展收益等因素的驅(qū)動下，企業(yè)用戶尤其是大工業(yè)用戶利用閑置的土地、屋頂建設分布式能源站勢在必行。由此，企業(yè)用戶將從傳統(tǒng)上從電網(wǎng)購買電力的消費者向自產(chǎn)自消的“產(chǎn)消者”轉(zhuǎn)型。

 

企業(yè)建設分布式光伏等波動性發(fā)電資源時，在自發(fā)自用、余電上網(wǎng)模式下，在電力系統(tǒng)靈活性不足時，光伏、分布式風電的出力波動性和間歇性將可能產(chǎn)生棄電、供電可靠性的風險。儲能作為最重要的靈活性資源之一，可以有效平滑光伏出力，提高光伏發(fā)供電可靠性，從而有效提高光伏發(fā)電消納能力，提高整體能源利用效率，有助于降低整體碳排放水平。

 

（5）在靈活性資源賦能下，企業(yè)用戶通過資源聚合靈活參與電力市場，拓展企業(yè)收益來源

 

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，企業(yè)用戶作為負荷方，單向地從電力系統(tǒng)獲取電力。在新型電力系統(tǒng)和市場機制下，企業(yè)用戶通過分布式發(fā)電、用戶負荷、儲能和需求響應等靈活性資源的聚合，作為電力市場的參與方，可以廣泛參與容量市場、輔助服務市場，從而獲得服務收益。

 

在這種資源聚合中，儲能是最重要的靈活性資源。在儲能的賦能和靈活性調(diào)度下，企業(yè)用戶可以整體轉(zhuǎn)變?yōu)榭深A測、可控制的能源供應、能源消費和電力服務提供商，通過聚合服務獲取綜合經(jīng)濟效益。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向靈活性的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中，具有最高靈活性能力的用戶將從電力市場中獲取最大收益。2021年4月21日，國家發(fā)改委《國家發(fā)展改革委國家能源局關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見（征求意見稿）》明確提出了到2025年實現(xiàn)新型儲能規(guī)劃化發(fā)展轉(zhuǎn)變目標。鼓勵分布式能源、微電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心、5G基站、充電設施、工業(yè)園區(qū)等終端用戶探索儲能融合發(fā)展新場景，鼓勵通過聚合資源，依托大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術，結合體制機制創(chuàng)新，探索智慧能源、虛擬電廠等多種商業(yè)模式。文件明確新型儲能的獨立市場主體地位、健全新型儲能價格機制、激勵機制。可以預見的是，用戶側(cè)新型儲能項目在可見的將來將具備更多的電力市場服務能力和收益來源，進一步提升儲能項目全生命周期的投資收益率。

 

典型的重耗能用戶的特點：

 

（1）負荷特點。負荷穩(wěn)定，全年波動性較小，典型月、典型日的負荷曲線較為平滑，不存在較大的波動。

 

（2）需量特點。由于負荷較為穩(wěn)定，用戶的計費容量和實際負載率之間的差值很小，工業(yè)負荷基本能夠較為充分利用所購買的變壓器容量。

 

（3）電價特點。重耗能用戶一般執(zhí)行大工業(yè)電價，大工業(yè)分時電價隨著電壓等級的降低而升高。在居民、一般工商業(yè)、大工業(yè)電價中，大工業(yè)電價的電價差一般最大。

 

（4）分布式能源建設。重耗能企業(yè)是“能耗雙控”影響最為嚴重的企業(yè)，隨著能耗雙控考核的常態(tài)化、工業(yè)電價上漲、峰谷電價差進一步拉大等因素的影響，工業(yè)用戶有強烈的分布式可再生能源建設需求。

 

（5）電能質(zhì)量特點。受區(qū)域電網(wǎng)和配網(wǎng)基礎設施、區(qū)域內(nèi)電源和負荷分布等特點影響，往往都存在電能質(zhì)量問題。而工業(yè)生產(chǎn)過程中往往存在敏感負荷、敏感設備，對電能質(zhì)量要求較高。

 

 

（1）改善電能質(zhì)量，治理電壓暫降等問題，避免電能質(zhì)量對生產(chǎn)過程和設備安全造成影響。

 

（2）關注拉閘限電下的保供電和斷電保護作用，避免拉閘限電對敏感負荷、必要基本負荷的影響，尤其是非計劃緊急停電下的斷電保護和用電緊急支撐。

 

（3）關注綠電出力和消納，包括儲能的靈活性響應治理分布式可再生能源的波動性和間歇性，最大程度保障清潔電力的消納和最大化自用水平。

 

（4）對峰谷電價差套利帶來的套利不敏感，對工業(yè)負荷聚合參與需求響應不積極。現(xiàn)有市場機制下，尚無用戶側(cè)基于源網(wǎng)荷儲一體化整體參與電力市場的沖動。

 

 

（1）在盈利模式上，仍然以峰谷電價差作為主要服務和收益來源，這是目前最為明確和顯著的具有直接經(jīng)濟效益的盈利方式。隨著工業(yè)電價的提高、峰谷電價差進一步拉大，其總體效益將會進一步改善。

 

（2）在改善電能質(zhì)量上，一方面用戶側(cè)儲能作為獨立系統(tǒng)治理電壓暫降的作用有限，往往需要與其他動態(tài)電壓調(diào)整和恢復裝置配合才能達到較好的補償效果。但相應的收益方式較難測算，且改善電能質(zhì)量的好處主要歸屬用戶，難以對投資方的投資效益產(chǎn)生直接作用。治理電壓暫降的投入往往需要看用戶“是否”買單，但這項投入往往較為巨大，且收益方式難以測算。

 

（3）重耗能工業(yè)用戶的用戶側(cè)儲能要避免產(chǎn)生新增容量成本費用。如前所述，工業(yè)用戶的計費容量和實際負載之間的差值較小，這意味著大規(guī)模的用戶側(cè)儲能項目將產(chǎn)生巨大的新增容量費用成本，從而導致項目在投資收益率上不具有可行性。一種比較經(jīng)濟的投資方式是最大化利用用戶的計費容量（利用儲能的靈活充放電特點將計費容量實現(xiàn)接近100%的充分利用）。此時，以電價差套利的盈利模式可能具有投資收益率可行性。

 

（4）需要關注用戶側(cè)儲能對于重耗能用戶能耗雙控的影響。用戶側(cè)儲能本身不能降低用戶的電量消耗，但可以降低用電成本。用戶側(cè)儲能投用后，由于系統(tǒng)本身的損耗和電量消耗，會帶來工業(yè)用戶總體能耗總量和能耗強度的增加。在項目投資測算中，要關注相應的紅線，避免對工業(yè)用戶的能耗雙控產(chǎn)生實質(zhì)性的本質(zhì)性的影響。

 

（5）需要著重關注安全和可靠性，包括電池系統(tǒng)、PCS系統(tǒng)、消防系統(tǒng)安全和可靠性，提供合理的設計方案和充分的理論和實踐依據(jù)、運維體系保障整體安全，必要時應設置縱深防御，及時發(fā)現(xiàn)并處理風險，避免影響工廠生產(chǎn)、設備、人身安全。

 

（6）其他需要關注的包括土地屬性、環(huán)保要求、節(jié)能要求、社會影響等。

 

 

儲能作為恒壓源，與動態(tài)電壓恢復裝置（雙電源切換）和監(jiān)控系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集、協(xié)調(diào)控制）相結合治理電壓暫降。其工作原理：

 

監(jiān)控系統(tǒng)采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)側(cè)電壓擾動時，動態(tài)電壓恢復裝置切斷，轉(zhuǎn)為恒壓源（儲能）供電；系統(tǒng)側(cè)電壓恢復正常時恢復系統(tǒng)側(cè)供電。

 

1)儲能系統(tǒng)治理電壓暫降具備以下優(yōu)點:

 

2)完全治理單相/三相0-130%（跌落，中斷，驟升）暫態(tài)電壓擾動治理補償；

 

3)系統(tǒng)2ms響應時間，確保無縫切換，保證負載不間斷供電；

 

4)整機高達99%運行效率，確保供電可靠性的同時可節(jié)省大量電費；

 

5)工作模式多樣化，可實現(xiàn)暫態(tài)擾動治理，容感性無功補償，諧波補償；

 

6)基于DSP 全數(shù)字化控制，信號采用光纖傳輸。保證運行穩(wěn)定性和可靠性；

 

7)模塊化并聯(lián)設計，利于后期擴容，提高設備的安全運行。

 

提高廠區(qū)用電安全及用電穩(wěn)定性

 

本項目儲能電站采用磷酸鐵鋰電池作為儲能元件，在電力處于“谷” 時段蓄電，在電力處于“峰”時和“尖”時段放電，實現(xiàn)電力削峰填谷，這不但可以降低電網(wǎng)的峰值負荷，有利于電網(wǎng)的安全運行。

 

在此基礎上，儲能電站還可實現(xiàn)電力“儲能+”服務收益：如應急電源支撐、參與需求側(cè)響應、變壓器降損、無功補償?shù)确諆r值。

 

應急電源支撐：突發(fā)電網(wǎng)故障，可作為應急備用電源。

 

需求側(cè)響應：在高峰時段參與電力需求側(cè)響應，獲取政府補貼收益；實現(xiàn)峰荷轉(zhuǎn)移，提高終端用電效率。

 

變壓器降損：通過削峰填谷，將變壓器部分峰電損耗轉(zhuǎn)移到谷電部分，從而降低用戶用電成本。

 

無功補償：PCS 調(diào)節(jié)無功因數(shù)，提供無功補償功能；降低輸電線路耗損。

 

未來可疊加服務和收益 Stacked Services and Benifits

 

 

根據(jù)2018年江蘇省電力需求響應實施細則，按照調(diào)控時間（≤60分鐘，60-120分鐘，>120分鐘簽訂合同，獎勵標準分為3檔，分別為10元/千瓦、12元/千瓦、15元/千瓦）。儲能可以有效削減用戶高峰、尖峰時段負荷，從而參與需求響應并獲得收益。

 

奇美化工目前原則上不參與需求響應。儲能項目投用后，通過與非敏感負荷部分相結合，具備參與需求響應的能力。

 

 

在輔助服務市場的建設期，江蘇將進一步完善輔助調(diào)峰、調(diào)頻等電力市場品種，推動工商業(yè)用戶參與用戶側(cè)需求側(cè)響應，建立健全市場化機制，充分調(diào)動各類資源尤其是儲能等新型調(diào)峰資源參與調(diào)峰，促進可再生能源消納。本儲能項目作為用戶側(cè)靈活性資源，可以靈活參與啟停調(diào)峰，有效促進可再生能源消納。

 

 

通過分布式光伏、用戶側(cè)儲能以及工業(yè)負荷的有效資源聚合，可以建設成為工業(yè)用戶多種資源聚合的虛擬電廠，充分參與電力市場并獲得多種收益來源。