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五座百兆瓦调峰储能电站投运,2021储能发展“山东速度”揭秘

作者:山东电力工程咨询院智慧能源事业部设计总工 裴善鹏 来源:CNESA 发布时间:2022-01-25 浏览:

中国储能网讯:2021年,山东省储能发展呈现爆发式增长的态势,成为全国焦点,首批储能电站示范项目(五个调峰+两个调频)经过半年的紧张建设,目前已经基本建成投产。五个各具特色的调峰共享储能电站规模均为100MW/200MWh,是发电企业和电网企业均可平等参与的全国首批初步市场化储能示范项目。项目的建成使得山东储能装机水平1年增长10倍,应用水平和装机规模跃升全国前列。山东这个传统经济大省和电力大省终于在储能领域回到了它应该的位置,并在政策和盈利模式设计上开始领先全国。

近期,中关村储能联盟专程对山东储能推动工作展开调研,采访了参与其中的山东储能界人士,为您揭开山东储能高速发展背后的秘密。

01、山东储能发展情况

目前,山东省在运新型储能电站28座、规模674.6兆瓦/1404.7兆瓦时。在应用场景方面,火电配建储能调频电站2座,新能源场站配建储能电站19座,独立储能电站7座(莱芜口镇综能独立储能电站1.6兆瓦/3.2兆瓦时、肥城盐穴先进压缩空气储能国家示范电站10兆瓦/100兆瓦时和五个调峰示范项目);在技术路线方面,26座电站选用磷酸铁锂电池作为储能元件,1座电站利用电网企业退运铅酸电池作为储能元件,1座电站利用废弃盐穴压缩空气储能。

山东省在全国率先发布了省级储能指导意见《关于开展储能示范应用的实施意见》,在实施意见中发布了储能参与辅助服务、租赁给新能源场站、奖励优先发电量计划的组合政策,确定了充放电量损耗部分按工商业及其他用电单一制电价结算的方式,初步建立了盈利模式,由此带动了示范项目的建设。首批五加二示范项目如下表:

与此同时,项目建设在多个方面开创了“第一”:一是当年投运的项目单体规模和总规模均居国内第一;二是华能、华电、国家电投、三峡四家发电央企的首个共享储能样板项目均落户山东;三是三峡庆云项目是国内首次大规模应用液冷电池技术,用地最少、领先全国。技术应用上有三个创新:一是华电滕州、国电投海阳项目部分应用长时液流电池新技术;二是三峡庆云项目创新应用绿色环保气体灭火材料全氟己酮;三是华能黄台项目同步建设储能安全技术实证基地。这些探索性工作的开展,为加快山东省和全国新型储能发展提供了有益尝试和重要支撑。

02、山东储能出台背后的理论研究和强度测算

山东是孔孟之乡,传统文化关于谋略的研究告诉我们,表面事物的顺利发展必然有其背后的深刻原因。山东储能发展为什么能够在全国异军突起,通过对山东能源主管机构和智库专家的走访,我们找到了答案。

第一充分认识到山东储能的必要性。山东电力装机全国第一,光伏装机全国第一,风电装机全国第五。1.56亿装机容量中有5034万风光装机,新能源的不稳定性为山东电网带来了巨大的调峰压力,灵活调节电源仅有100万抽水蓄能。从2019年开始山东电网开始日内启停机调峰,次数逐年增加,山东能源主管部门和电力调度机构早在2018年就意识到这个问题,发展储能的思想逐渐统一,为储能推动打下良好思想基础。

第二规划先行确定战略和思路。规划是大纲,是战略,山东省通过规划的编制促进全省电力行业对储能的思考。国网山东公司在2019年就启动编制了山东电网储能规划研究报告,摸清省域储能需求,确定项目布局原则,回答了山东到底需要多少储能,需要什么样的储能,在哪里建设储能等问题,为下一步的发展打下了基础。山东省能源局在十四五电力规划中专门增加了电力系统调节能力提升专题,对电网调峰需求和火电灵活性改造、需求侧管理、储能等对应措施进行专题计算。山东省科技厅开展山东能源高质量发展战略研究,储能是重要子课题之一,由凌文省长亲自担任课题组长,对储能应用和储能产业进行了全方位的研究。

第三利用市场机制建设推动储能发展。市场机制是解决储能投资和建设的根本动力,也是长久之计。随着电力改革进入深水区,电力市场的发展使得电力系统盈利模式越来越复杂,政府需要借助专业智库的力量来进行政策研究,这也是国际通行做法。山东省能源局很早就认识到这个问题,在确定了辅助服务市场储能盈利包括新能源租赁、参与辅助服务、给予优先发电量计划的商业模式之后,要求山东电力工程咨询院等专业咨询机构计算了上百种储能盈利模式,确定了政策强度。在山东省能源局的协调下,国家能源局驻山东监管办公室对储能给予了大力的支持,为储能参与辅助服务制定了单独价格,并确定了优先调度的原则,有力保障了储能项目的盈利。国网山东公司调度中心对全省电网运行数据进行了分析,确定了在火电机组调峰运行至50%以下时优先调用储能的原则,在这个规则下山东储能每年充电小时数大概率不小于1000小时。事实证明,只要储能具有合理的商业模式,各大投资商就会积极响应政府号召,促进项目按计划实施。各大投资商都有投资审查会机制,如果政策不明晰,项目不能盈利,在企业保值增值和审计的强大压力下,企业投资决策非常困难,储能推动就会举步维艰。

第四解决储能充放电价问题。目前国家对储能没有单独的电价政策,如果按照2021年初的电价制度,储能充电时只能套用用户规则,按照一般工商业用户与供电公司签订协议,缴纳两部制电价,即电量电费和容量电费,度电成本折算后接近0.7元/MWh;放电时套用发电厂规则,按照火电上网标杆电价结算,山东是0.3949元/kWh,如不进行创新,储能企业将面临巨亏。在山东省能源局的协调下,山东省发改委价格处和国网山东公司对储能价格政策给予了全力的支持,在不违背国家价格政策的基础上,确定了储能充放电量损耗部分按工商业及其他用电单一制电价执行的原则,即充放相抵,放电部分电网公司和储能电站互不收费,损耗部分按照单一制电价结算,不再收取容量电费。2021年12月,山东进入现货市场,调峰辅助服务市场停止运行,原储能政策基础发生根本性改变,但山东省能源局在2020年就进行了储能现货政策的理论研究,新的政策将很快推出,保证储能示范项目持续正常运行。

第五同步推动投资企业的示范项目立项。政策的推动要有示范项目验证,国企央企项目立项流程很长,经常当年做工作第二年才能立项建设,民营企业投资决策快,但市场风险承受能力比较差。所有企业投资决策遴选厂址都需要时间,因此山东省在初步确定储能补偿原则和项目布局原则的基础上,鼓励电力投资企业提前展开项目选点和集团内立项工作。储能推动中政府政策制定和企业项目立项两项工作同时起步,几乎同时结束,相互促进。事实证明,这种工作思路下,政府在征集示范项目的时候,企业支持力度非常大,山东征集5个储能调峰项目,报名的有25家,项目可研、接入、土地手续等前期文件非常完备,为项目按期投产提供了坚强的保障。

第六建设过程中推动储能企业的发展。储能项目推动过程中,山东省科技厅主导的山东能源高质量发展战略研究也在同步开展,储能子课题通过对储能产业链的研究和山东企业的调研,发现山东储能行业的特点是基础工业发达,工业门类齐全,但是高端产品制造和品牌影响力有限。山东在储能原材料上有规模,设备制造上有劣势,设备集成、工程建设方面沿袭了山东电力建设铁军的传统,具有明显优势。在储能建设过程中,山东电力工程咨询院承担了4个调峰项目总承包或设计,山东电工电气承担了3个调峰项目集成供货,积累了远超同行的业绩,东方旭能(山东)、烟台创为等企业也在激烈的市场竞争中赢取订单,获得宝贵的发展机会。山东储能检测共享实验室快速发展,开始在储能检测行业崭露头角。在示范项目规划、遴选和建设中,山东省能源局与山东省科技厅紧密配合,通过示范拉动新技术应用、新产业发展,助力山东企业在千亿市场规模的储能产业链上占据了一席之地。

第七强化支撑体系的建设。储能不是一个人在战斗,需要设计、调度、管理等各种支撑体系,只有同步建设上述支撑体系,才能保障储能融入电力系统营销调度管理平台,发挥作用。以标准为例,在标准不足的情况下,全国储能建设过程中确实出现过一股逆流。山东储能发展的初期也出现过这种问题,部分新能源配建的储能为了追求经济效益,选择的产品质量很差,不但调度使用困难,更在安全上埋下了巨大的隐患。山东省能源局在组织开展储能相关检查工作的同时,更在思考从根本上解决问题的方法。在储能示范项目的建设过程中,山东省同步建设了储能的支撑体系,新型储能设计、验收两项地方标准已通过立项,新型储能检测、调度运行等标准已完成草案,为规范储能建设和管理提供了重要依据。山东省储能示范项目全部选择头部企业优质电池,就证明了支撑体系尤其是标准规范的编制有利于投资方行为的规范,并将经验固化,帮助后续项目的建设。

在山东走访的过程中,地方政府的专业性和咨询机构的支持作用体现的淋漓尽致。山东省能源局科技处王磊处长管过信息化工作,管过电力运行,学过电力市场,对电力系统的运作模式非常了解,精通电力市场化运作规律;山东电力工程咨询院智慧能源事业部设计总工裴善鹏,从2018年开始参与了山东储能建设的全过程,承担了多项十四五规划和储能高质量发展战略研究的编制工作,凭借火电、新能源、储能的丰富工程经验为能源局提供了大量的智力支持。山东省首批储能示范项目的推动过程中凝聚了全省能源行业领导和专家的心血,山东省能源局在牵头推动储能发展的过程中走出了一条开拓创新之路。

03、下一步发展方向

下一步,山东将在储能发展上继续前进,首先要做的就是完善出台现货市场条件下储能政策。现货市场启动后调峰辅助服务市场取消,目录电价和上网标杆电价取消,原254号文《关于开展储能示范应用的实施意见》设计的储能盈利模式基础已经不复存在,示范项目建成后盈利遇到了困难。要在政策支持力度不变的情况下出台新政策,支持山东储能持续稳定发展。充放电价平进平出政策不变,维持租赁机制,储能获得乘系数的容量电费,利用发电侧峰谷价差盈利。由于各省均未出台现货储能政策,山东储能政策将进入“无人区”。

其次要进行2022年山东储能示范项目的筛选。国家推动现货市场的实践为储能类电力系统调节能力提升项目创造了巨大的发展空间,更激发了山东推动储能多元化发展的斗志。山东将启动2022年示范项目库申报工作,第二批储能示范项目从项目库中进行遴选,按照建设方实力强、有新技术应用、前期工作扎实等原则,要求示范项目不得低于50MW,原则上年底建成投运。项目遴选中重点支持可规模化应用的磷酸铁锂、液流电池、压缩空气技术,鼓励火电储热深度调峰、用户侧储能和火电调频项目,积极探索钠电池、铝离子电池、重力储能等新兴技术,以项目带动山东储能产业发展。

04、给兄弟省份的建议

推动山东省储能发展的领导专家也给出了对兄弟省份的建议:

第一是找准牵头单位。因为储能牵扯发改价格部门、能源局、能源监管机构、电网、电力投资企业等方方面面,必须由熟悉电力系统运作、具备一定地位的能源主管部门副处级及以上领导主管。国家能源局由科技司储能处负责,山东省由能源局科技处负责,主管领导懂电力系统运行,在电力系统人脉广泛,破除了电价、辅助服务、调度小时数等一系列障碍。

二、推动需求分析和规划编制。必须搞清楚省域需要什么样的储能,需要多少储能,在哪里建设储能。山东省在2019年编制了山东电网储能规划研究,确定了调峰为主的应用方式和先短时再长时的储能发展思路,十四五电力规划计算了到十四五模末需要450万/900万新型储能的规模,并确定了储能电站选址原则,为企业布局项目提供了依据。

三、项目选址和储备。规划需要有投资方助推落地,可通过智库机构提前发布消息,鼓励投资企业选择电网接入和土地条件具备的地方开展前期工作,储备示范项目,等待政策出台,确保按期建成。

四、借助专业智库力量。专业智库的作用随着电力市场化发展越发重要。合格的智库可以协助政府分析当地情况,测算政策强度,设计专业的表格对示范项目进行筛选,经过专业咨询的政策可操作性强,强度适中。山东电力工程咨询院就在在山东省储能政策推动中起到了一定的支持作用。

附录

山东部分储能示范项目风采

华能黄台电厂储能

项目站区域主要构筑物为储能电池集装箱、储能PCS集装箱、主变压器等,为电网提供调峰服务,促进新能源消纳。项目位于黄台电厂内,利用电厂空余土地,利用黄台电厂备用220kV间隔,建设储能系统,实现了传统能源和新能源的结合。项目做为中国电科院储能安全技术实证基地。

华电滕州电厂储能

项目位于滕州电厂内,利用电厂空余土地,建设储能系统,直接T接接入电网110kV线路。项目建设了1MW/2MWh液流电池技术,为山东探索长时间大容量储能打下良好基础。

三峡庆云储能项目

项目规划总容量300MW/600MWh,本期建设100MW/200MWh,采用全球最先进的宁德时代液冷磷酸铁锂电池,全氟己酮灭火系统,通过优化控制方式在庆云县实现东部发达省份全县部分绿电平衡。

国家电投海阳储能项目

项目采用全站预制舱设计,大幅降低了工期。磷酸铁锂电池均为户外预制舱布置,共80个预制舱,采用高能量密度风冷电池,配套1MW液流电池,利用海上风电陆上升压站备用间隔接入电网。

莱芜孟家储能项目

储能部分采用集装箱模块化布置,布置在站区北侧,相邻电池舱之间设置防火墙,相邻单元的电池舱距离大于3m;升压站采用预制舱式设备,布置在站区南侧,电池舱与升压站最近距离为19m。站内设置环形道路,满足生产运营及消防通道要求。项目选取磷酸铁锂电池作为储能单元,共包含40套2.5 MW/5MWh储能单元,。电池舱内设置火灾自动报警系统,配置一氧化碳、挥发性有机物和氢气等可燃气体探测器、感温探测器和感烟探测器;电池舱内消防系统为全淹没式气体灭火和水喷淋系统,并配置户外消火栓。

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