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“新能源+储能”新模式及其运行优化模型设计

作者:中国储能网新闻中心 来源:龙源设计公司 发布时间:2022-08-19 浏览:

中国储能网讯:随着电力系统对调节能力需求提升、新能源开发消纳规模不断加大,新型储能建设周期短、选址简单灵活、调节能力强,与新能源开发消纳的匹配性更好,优势逐渐凸显。

今年国家层面相继出台了《“十四五”新型储能发展实施方案》《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》,要求加大力度发展电源侧新型储能,推动系统友好型新能源电站建设;明确新型储能独立市场主体地位,推动新型储能参与各类电力市场;努力拓宽新型储能收益渠道,探索新型储能商业模式;强化标准的规范引导和安全保障作用,完善新型储能全产业链标准体系。

从实际效果来看,新能源与储能的融合,将在平抑新能源出力、提升新能源消纳、降低发电计划偏差、提升电网安全稳定性等方面发挥重大作用。

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常见的“新能源+储能”模式

常见的“新能源+储能”收益模式包括参与调峰、调频获得辅助服务补偿,参与电力现货市场交易获得电价收益等。也有共享储能、云储能、储能聚合商等新型商业模式。

1、储能参与调峰辅助服务

储能参与调峰辅助服务,是指为了跟踪负荷的峰谷变化及新能源出力变化,电储能根据调度指令进行的发/用电功率调整或启停所提供的服务。调峰的目的和电力交易、峰谷价差相同,都是为了保持电网两侧电能的实时平衡。

2、储能参与调频辅助服务

调频是指电力系统频率偏离目标频率时,并网主体通过调速系统、自动发电控制等方式,调整有功出力减少频率偏差所提供的服务。调频分为一次调频和二次调频。电化学储能调频具备一定优势,其AGC跟踪曲线与指令曲线基本能达到一致,做到精准调节,不会出现火电调频中的调节反向、调节偏差和调节延迟等问题。

3、储能参与现货市场

在电力现货市场交易中,独立储能电站可通过电价波动,赚取电力现货市场交易发电侧的峰谷价差(峰谷套利),若现货市场电价可以准确预测,且电价峰谷差足够大,理论上可以在市场允许范围内进行合理的电价峰谷套利。峰谷套利模式的难点是根据电网负荷预测、供热计划、新能源预测对运行日的市场电价走势进行判断,如何根据预测电价最优化申报运行日的充放电计划。

4、共享储能商业模式

共享储能是由第三方或厂商负责投建、运维,并作为供租方将储能系统的功率和容量以商品形式租赁给目标用户的一种商业运营模式,秉承“谁受益、谁付费”的原则向承租方收取租金。用户在服务时限内享有储能充放电权利,以满足自身供能需求,无需自主建设储能电站,大幅降低了原始资金投入。

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储能模型刻画面临的挑战

2.1 储能模型刻画现状

《方案》提出研究储能的配置技术、合理规模和运行方式,推动储能与新能源协同优化运行,对储能的精细化建模提出了新要求。然而现阶段,对于新能源储能的考虑存在以下问题:

(1)多按稳妥原则进行考量,即不考虑储能收益,仅考虑投资和运行成本;

(2)基于各省区储能配置要求、补贴环境和造价水平,粗略估计储能容量;

(3)无法在可研阶段与生产运行相结合,前期经济性测算与生产运行脱钩。

2.2 精细化建模攻关要点

储能的精细化建模需要在以下几方面进行重点研究和攻关:

(1)明确储能电站配置目标,合理设置物理与经济目标权重;

(2)深入研究各省区各类电力市场规则,框定储能运行边界与合理收益范围;

(3)结合生产模拟提出储能充放电计划/策略,提升电站盈利能力。

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“新能源+储能“新模式的运行优化方法与模型

3.1 模型优势

(1)根据需求选择不同的配置目标,如平滑性最优(物理性)、电站收益最优(经济性)、多目标最优等(物理性、经济性兼顾)。

(2)对调峰市场、调频市场、现货市场运行规则进行考量,确定电站收入、成本、运行边界。

(3)提升年度数据分辨率,年度数据由各细分时段计算得出,做到与生产模拟相结合。

(4)提供风、光、储储容量优化配置方案,实现新能源与储能的协同优化。

(5)提供优化的储能出力策略曲线、新能源场站报量策略曲线,指导储能电站生产运行,提升电站盈利能力。

3.2 运行优化模型

(1)目标函数

根据需求选择单目标或多目标优化场景。

(2)约束条件

① 储能电量上限

② 日前市场各时刻储能出力分量上下限

③ 实时市场各时刻储能出力分量上下限

④ 各时刻储能实际出力上下限

⑤ 各时刻储能分量关系式

⑥ 储能各时点SOC上下限

⑦ 储能平衡约束

⑧ 超额获利约束

......

(3)决策变量

模型的决策变量包含风、光、储容量,储能出力策略,对于电力市场场景,还包括新能源场站报量策略,跨时段跨市场储能出力策略分量等。从容量配置到出力策略,将规划阶段与运行阶段有机结合,进而达到物理效果与经济效益双提升的目标。

该模型已实现软件化,软件界面及操作演示请见如下视频。

总结

为助推新能源占比逐渐提高的新型电力系统建设,保障电网电力电量平衡与安全稳定低碳运行,“新能源+储能”协同发展与运行模式将成为大势所趋。结合多种收益模式,并借助科学的模型工具形成优化运行策略,有利于两者的高效协同优化,提升项目经济性,进而推动新能源与新型储能健康可持续发展。

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关键字:储能项目

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