助力新型电力系统的储能规 模化发展战略及路径研究 （摘要） Research on Strategy and Path Empowering the Scale Development of Energy Storage of New Power System 中关村储能产业技术联盟 2022.07  目录 一、 双碳目标下，储能支撑新型电力系统的关键作用 .............................................. 2 二、 国际新型储能发展经验借鉴 .................................................................................. 5 三、 储能支撑新型电力系统构建的技术要求、关键制约因素及效果评价 .............. 7 四、 储能规模化发展的路径及关键政策 ...................................................................... 8 五、 中国储能规模化发展的核心市场机制方案 ........................................................ 10 六、 储能商业模式影响因素分析及新模式探索 ........................................................ 12 1 一、 双碳目标下，储能支撑新型电力系统的关键作用 (一) 未来新型电力系统特征 随着风光装机比例的快速提升，新型电力系统的电源结构将发生重大变化。由可 控连续出力的煤电装机占主导逐渐转变为强不确定性、弱可控出力的新能源发电装机 占主导。煤炭发电量逐渐减少，最终通过灵活性改造变为调节能源，与气电、水电、 核电、储能等电源共同发挥调节作用，保障电力平衡。新能源并网存在波动性、随机 性、不稳定性等特点，随着新能源装机占比增加，电力系统波动性增强，电厂需要承 担一定的调节作用，配储能可以明显改善电厂电力输出的稳定性，进而提升电力系统 的稳定性。 电网结构更加复杂。中国风光新能源在资源分布上分布不均，西北多、东南少， 清洁能源分布点距离东部负荷中心遥远，特高压输电将发挥重大作用。分散式的光伏 与风电地理分布更广，这就需要大量的输电线路进行汇集，电网结构将从树枝状的结 构向网格化的结构发展，将会带来大量的各电压等级新增线路建设需求。辅助服务市 场更加重要，大规模可再生能源并网对系统运营提出新的要求，需要辅助服务市场对 电力系统进行调节， 用户侧终端需求大幅提升。分布式新能源装机量持续增加，负荷特性改变，负荷 侧储能、分布式新能源大规模接入，将导致负荷特性由传统的刚性、纯消费型向柔性、 生产与消费兼具型转变，负荷端资源利用率提高，在一定程度上起到削峰填谷、电力 平衡等作用。 (二) 储能技术进步对新型电力系统的影响 （1）在电源侧，提高新能源并网质量 平滑新能源功率输出，大中型的新能源发电在直接接入电网时，电网对新能源电 场电能质量的要求随着发电容量的增加而提高。利用储能装置实现平滑风能、太阳能 等可再生能源发电出力，可有效提高新能源发电的稳定性，使稳定的功率接入电网， 提高电能质量、降低电压波动，保障电网的稳定性。 2 能量时移，将可再生能源的弃风弃光电量存储后再移至其他时段进行并网，提高 可再生能源利用率。通过储能的方式实现用电负荷的削峰填谷。能量存储时间可以是 小时级，也可以是日度、周度、月度、季度等长时储能。 跟踪出力计划，通过将每小时的产能预估与预测的每小时负荷进行比较，并通过 可调度的发电量来补偿差异，实现发电功率预测，使新能源电能发生的波动必须通过 其他可调度的发电方式来平衡，以满足负载，从而保证电网安全、提高发电效益、满 足不同能量市场的具体需求。 （2）在电网侧，提供电力辅助服务 伴随着新能源的迅猛增长，系统辅助服务需求也随之提高，而以往作为辅助服务 主要提供者的传统电源并网比例下降，更加剧了辅助服务的供需矛盾。传统上，辅助 服务的提供主体主要为水电机组、火电机组和电网设备。近年来，储能装置、需求侧 响应资源等新型主体呈多元化发展趋势。 调峰，当出力曲线不易控制的新能源并网比例逐渐增加，供需错配成为常态，系 统调峰需求加剧，储能可以配合电网调峰，保障电力系统的安全和稳定。 调频，中国电网的额定频率为 50Hz，电网发电功率和负荷功率不匹配时会导致电 网频率的改变，为了将频率稳定在 50Hz 附近，需要进行调频。随着光伏、风电发电比 例不断增大，电网的调频需求越来越大，储能调频速度快，可以灵活地在充放电状态 之间转换，因而成为优质的调频资源。 黑启动，近年来，世界范围内发生了多起大面积停电事故，虽然建设智能电网能 提高电力系统自愈能力，但由于造成停电的因素种类繁多，在新能源成为主体电源的 新型电力系统中，要完全避免大面积停电事故并不现实。类比于其他黑启动电源，孤 岛运行的储能电站在参与黑启动时，具有启动方案简单、启动时间短、成本低的优点。 备用容量，备用容量是指在满足预计负荷需求以外，针对突发情况时为保障电能 质量和系统安全稳定运行而预留的有功功率储备。通过对储能设备进行充放电操作， 可实现电网有功功率平衡的目的。 3 无功调节， 无功调节服务又称无功支持服务或无功电压控制服务，指无功电源 （或无功补偿设备）向电力系统注入或吸收无功功率，以维持系统正常运行时节点电 压在允许范围内，以及在电力系统故障后提供足够的无功支持以防止系统电压崩溃的 服务。 惯量响应，对电力系统而言，当发电功率与负荷功率瞬时不平衡时，传统同步发 电机组首先利用自身惯性抑制系统的频率变化。新能源发电机组惯性响应能力较弱， 功率型储能系统（超级电容器、飞轮储能等）响应速度较快，可在一次调频启动前提 供新能源机组缺失的惯性响应，抑制系统频率变化。 （3）在用户侧，降低用户用电成本 分时电价管理，分时电价管理的收益主要通过电价差和用电计划的调整而获得， 并可以帮助降低负荷高峰，填补负荷低谷，减小电网负荷峰谷差，使发电、用电趋于 平衡。通过储能系统实现低存高放，不仅可以降低整体用电成本，而且无需改变用户 的用电习惯。在实施了分时电价的电力市场中，储能技术被认为是理想的帮助电力用 户实现分时电价管理的手段。 容量电费管理，容量电费又称基本电费，是电网企业根据客户变压器容量或最大 需量和国家批准的基本电价计算的电费。工业用户可以利用储能系统在用电低谷时储 能，在高峰负荷时放电，从而降低整体负荷，达到降低容量电费的目的。 需求侧响应，电力需求响应是通过价格信号和激励信号，让用户改变原来的用电 行为，最终促进电力供需平衡和保证电力系统安全运行。储能可以在不改变用户的用 电习惯的同时，进行需求侧响应获利。 电能质量管理，储能可以帮助电力用户平滑电压、频率波动，减少谐波干扰，从 而提高用户电能质量。另外，发生停电故障时，储能能够将储备的能量供应给终端用 户，避免了故障修复过程中的电能中断，以保证供电可靠性。 助力用户实现脱碳目标，对于安装光伏的工业、建筑、交通等工商业用户，考虑 到光伏在白天发电，而用户一般在夜间也有负荷，通过配置储能可以更好地利用光伏 电力，提高自发自用水平，支撑用户实现脱碳目标。 4 二、 国际新型储能发展经验借鉴 一是国际市场明确了储能支撑双碳目标的战略地位并予以支持。英国的碳排放目 标及能源转型目标的确立，成为英国修改储能相关政策与市场规则的重要推动力。英 国在净零排放的相关报告中，也将储能作为重要战略技术方向进行明确和资金支持。 同英国“碳达峰”到“碳中和”的过渡期相比，中国“碳中和”目标隐含的过渡期时 长更短，意味着更陡峭的节能减排路径，实现难度更大。双碳目标的实现，需要构建 以新能源为主体的新型电力系统，亟需在整个碳减排路径中确立储能等关键支撑技术 的战略地位，并予以创新资金和政策机制的支持。 二是具备成熟的电力现货市场机制。近年来美国电力市场持续完善现货市场价格 形成机制，确保市场价格能够适应可再生能源比例不断提高的能源结构。储能在英国 电力市场中能够进行套利，得益于英国市场主体能够进行充分竞争的、反映实际电力 供需情况的现货市场体系。而中国的电力供需平衡仍主要通过计划调度的方式进行解 决，电价水平传导存在较大的延迟性，无法及时反映供需变化，以及灵活性资源的价 值。在中国现货市场建设过程中，应考虑设计存在时序和地点特性差别的电价机制， 一方面引导用户用电行为与发电情况相匹配，另一方面通过发现价格反映储能等灵活 性资源的市场价值。 三是改进了储能容量成本回收机制。随着新能源的高比例接入，火电在电力系统 中的作用由提供电量逐渐转变为提供电力。容量市场优化是美国近年来电力市场的焦 点问题，各市场均对其容量市场交易机制进行了改进，确保传统能源机组与可再生能 源机组能够公平竞争。建议中国研究建立容量成本回收机制，用于激励常规火电及储 能投资建设，保障系统发电容量充裕度、调节能力和运行安全，促进新能源消纳。 四是增加适宜储能的新的辅助服务品种。目前各地辅助服务市场运营交易规则中， 均鼓励储能参与调峰、调频市场，但从国际经验来看，随着可再生能源接入电力系统 比例的增加，以及火电机组的逐步关停，电力系统惯量供应不足，且频率控制、电压 控制等将成为新的挑战，需要探讨快速调频、爬坡、惯量支撑、备用等各类辅助服务 5 品种的设立。同时，加快推进辅助服务费用向用户侧传导，并通过平衡类和容量类市 场机制及价格机制，保障储能等灵活性资源的合理收益。 五是鼓励新兴市场主体参与市场。美国大力推动储能、需求侧响应等主体参与电 力市场，要求各市场完善相关市场规则。国际经验表明，研究建立需求侧资源、虚拟 电厂、储能等新兴主体参与电力市场交易的机制，能够有效激发市场主体活力，以市 场手段促进源网荷储良好互动，保障电网实时供需平衡，提高系统运行的灵活性。 六是允许储能参与各细分市场并进行效益叠加。目前国内多数大型储能电站主要 参与调频服务或调峰服务，用户侧储能主要开展峰谷套利服务，收益来源单一。国际 经验表明，应允许大型储能电站及聚合后的分布式储能参与各类细分市场，使其能够 在各类市场中进行灵活交易，充分发挥其灵活性和系统价值。 七是明确了储能参与电力市场的主体身份。澳大利亚储能以发电商和用户两类身 份在市场中进行注册时，不仅注册流程冗长繁琐，还由于其双向资源的特殊属性，在 市场费用收取、报价、接受调度、结算支付等方面存在与其他市场参与者竞争不公平 的情况。目前中国新版“两个细则”已经将储能纳入