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【五周年专刊*特约评述*陈海生】储能经济性研究进展
2017-09-27

储能在常规电力系统、可再生能源发电、分布式发电与微网、辅助服务等领域具有不同的作用和价值,其收益模式和经济评价方法也不同。但国内外对储能技术经济研究尚属于初期阶段,未形成成熟的经济评价体系。本文综述了国内外储能经济性的研究现状,结合不同储能技术在电力系统中的应用,分析了储能在不同应用领域的价值收益模式,初步建立了储能在不同收益模式下的收益模型。同时,分析了目前储能经济性研究的几种主流方法及其优缺点,以及储能经济性研究的发展趋势。


随着可再生能源系统、分布式供能系统、微电网及智能电网等的快速发展,能源市场对储能的需求越发迫切。储能是指通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放出来的过程,被称为电力行业的第六价值链。现有储能技术种类较多,包括抽水蓄能、压缩空气储能、储热、飞轮储能、铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池、超级电容器和超导储能等,其中,抽水蓄能是技术最成熟、应用最广泛的电力储能技术,其它的电力储能技术多处于示范及产业化初期阶段。这些新兴的储能技术是否会被市场接纳,其经济性是重要决定因素之一。


储能在常规电力系统、可再生能源发电、分布式发电与微网、辅助服务等领域的作用不同,其收益模式和经济评价方法也不同,而国内外对储能技术经济性研究尚不够深入,缺乏对相关研究进展和发展趋势的综合分析和归纳总结。因此,本文综述了国内外储能经济性研究现状,总结了储能在电力系统中的价值和收益,同时分析了储能经济性研究的发展趋势。


一、储能经济性研究现状

1.1

国际研究现状

国际上对储能技术经济研究相对较早,对储能应用的收益测算方法和储能的价值评估方法有了一些认识。


帝国理工学院GORAN STRBAC团队发表的报告“Strategic assessment of the role and value of energy storage systems in the UK low carbon energy future”[10]对未来(2030—2050年)低碳能源科技形势下不同储能技术的战略价值进行了分析,并针对分布式储能与集中式储能两种情况下的净效益和储能的最优容量进行了预测,同时对电网灵活性对储能的各种高要求进行了总结。报告指出,储能对于未来优化分配资源、减少碳排放和低碳科技发展具有重要的战略价值,且其不仅体现在经济层面。报告预测,在未来,政策将逐步健全,逐步使储能技术在低碳能源利用方面起到越来越重要的作用。

表1  储能的应用领域

1.jpg

1.2

国内研究现状

中国对储能经济性的研究刚刚起步,整体研究状况较国外具有一定的局限性。


中国防化科学研究院杨裕生院士等学者最先提出了YCC指数方法式中,YCC为经济效益指数;Rtotal为总收益,元/kW·h;Ctotal为总成本,元/kW·h;Rout为释能电价,元/kW·h;Rin为储能电价,元/kW·h;η为储能系统效率;C为输出1 kW·h电能的初始投资, 元/kW·h;C0为输出1 kW·h电能的运行成本,元/kW·h;DOD为充放电深度;L为循环次数;Pm为储能系统的收益率,%。

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二、储能经济性模型

2.1

传统发电领域

◆ 辅助动态运行

动态运行是指为了保证负荷和发电之间实时保持平衡,需要火电机组的输出根据调度的要求进行调整,而不是恒定地工作在额定输出状态。具体包括启动、爬坡、非满发状态和关停4种运行状态。辅助动态运行的应用是指储能装置和火