储能技术在送端电网中促进新能源消纳的容量需求分析

“三北”地区弃风弃光现象严重的典型地区，如甘肃、新疆、青海与吉林等，均存在新能源渗透率高、本地消纳不足，外送通道受阻等原因，如表1所示。当前新型储能系统虽经济性欠佳，但其功率与容量特性及发展水平已适应规模化可再生能源发展需求。

表1  2016年三北典型地区电网概况及消纳矛盾分析

新能源消纳空间为在风电或光伏大发期间，联络线外送功率提至最大，火电机组出力压至最低时系统最大可接纳新能源发电的能力。加入储能对弃风/弃光电量应用能量时移而促进消纳的部分新能源，为储能所提升的新能源消纳空间。储能功率受新能源限电功率及自身最大出力两者约束，实时动态容量为储能系统输入功率在时间上的积分。储能系统提升新能源的消纳电量空间为在统计时长内储能存贮的电量之和，设为。通过该储能系统释放的弃风/弃光电量消纳比例设为，和的表达式如式(1)所示

3.3 算例分析

选取新疆和青海海西地区电网作为典型场景，基于风、光出力序列随机建模，结合电网的负荷与常规电源出力模型，分析配置不同储能功率与容量值下削减的弃风与弃光比例，得出新疆与海西电网最佳储能容量配置值分别为400万千瓦/4小时和40千瓦时/3小时。以磷酸铁锂电池储能系统为例进行静态工程投资成本估算，并基于新疆与青海的风电及光伏并网电价，对储能用于新能源消纳的运行效益进行估算，得出储能在促进风电消纳场景中的应用效果甚微且经济性不强，影响因素主要为持续限电时期长，储能系统利用率低；在促进光伏消纳场景中的应用效果优且收益高，主要原因为在光伏消纳应用中储能一天至少有一次循环，且光伏上网电价高于风电。

表2  储能消纳新能源效益估算

（1）引发三北地区弃风弃光问题的主要原因是新能源装机大、本地消纳有限与外送通道受阻等。

（2）当前储能系统的功率与容量发展水平已基本适应与规模化新能源相协调应用场景需求，但其经济性有待提高。

（3）通过算例分析可知，现有储能技术在大规模集中式风电消纳中作用甚微，项目投资回收期约20.3年；在促进大规模集中式光伏消纳中可发挥有效作用，投资回收期约7.5年。