配電網(wǎng)中儲(chǔ)能參與多場(chǎng)景的多維經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

李翠萍，閆佳琪，孫大朋，孫哲彬，梁濤，席向東，薩仁高娃，張前，朱星旭，李軍徽*

（1．現(xiàn)代電力系統(tǒng)仿真控制與綠色電能新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（東北電力大學(xué)），吉林省 吉林市 132012；2．內(nèi)蒙古電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特市 010010）

0 引言

在目前碳達(dá)峰、碳中和的能源轉(zhuǎn)型大背景下，新能源發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的比例逐步增大。新能源發(fā)電出力具有隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn)，其出力與配電網(wǎng)負(fù)荷需求在時(shí)間上的不匹配，會(huì)造成負(fù)荷峰谷差增大、配網(wǎng)消納新能源能力不足等問題[1-2]，給配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來重大挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能系統(tǒng)具有“低儲(chǔ)高發(fā)”的特性，目前利用儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行削峰填谷或是提高新能源消納能力已經(jīng)基本被業(yè)界認(rèn)可。現(xiàn)階段儲(chǔ)能的相關(guān)成本仍較高，以至于如何配置儲(chǔ)能[3-5]、如何對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)估分析[6-9]是儲(chǔ)能參與削峰填谷或提高新能源消納能力的至關(guān)重要的一環(huán)。

現(xiàn)階段，全球?qū)W者對(duì)于儲(chǔ)能的容量?jī)?yōu)化配置及經(jīng)濟(jì)性評(píng)估分析已經(jīng)做了較多研究。文獻(xiàn)[10]對(duì)于梯次利用電池儲(chǔ)能參與削峰填谷的經(jīng)濟(jì)性問題，建立了基于電池投資回報(bào)率和回收期的儲(chǔ)能電池經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型，分析了不同回收成本下，梯次利用電池儲(chǔ)能的容量配置。文獻(xiàn)[11]首先以發(fā)電企業(yè)凈收益最大為目標(biāo)建立了儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化模型，其次結(jié)合電池的循環(huán)壽命建立了電池?fù)p耗成本函數(shù)，考慮售電收益以及考核費(fèi)用，利用粒子群算法求解凈收益最大時(shí)的儲(chǔ)能容量配置。文獻(xiàn)[12]首先建立了儲(chǔ)能全壽命周期的成本模型，其次建立了考慮降低線路網(wǎng)損收益、峰谷差套利收益以及政府補(bǔ)貼等方面的收益模型，最終通過算例分析各要素對(duì)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的影響。文獻(xiàn)[13]基于提高儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期經(jīng)濟(jì)性的控制策略，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)年優(yōu)化控制，并分析了不同電價(jià)方案、儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量及儲(chǔ)能系統(tǒng)單位容量成本對(duì)系統(tǒng)全壽命周期經(jīng)濟(jì)性的影響。文獻(xiàn)[14]對(duì)于儲(chǔ)氫的容量配置經(jīng)濟(jì)性及風(fēng)電并網(wǎng)質(zhì)量二者不可兼得的問題，建立了風(fēng)力發(fā)電氫儲(chǔ)能容量配置雙層規(guī)劃模型，利用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)其進(jìn)行求解，驗(yàn)證了所提方案的優(yōu)越性。然而，上述文獻(xiàn)很少?gòu)亩鄠€(gè)場(chǎng)景的角度對(duì)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估分析。

本文綜合考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)參與削峰填谷、提高新能源消納能力兩個(gè)基本應(yīng)用場(chǎng)景，建立了儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估總模型。結(jié)合蒙西某電網(wǎng)全年的負(fù)荷數(shù)據(jù)仿真分析了不同電價(jià)差下，收益達(dá)到最大時(shí)的儲(chǔ)能最優(yōu)功率及容量配置。同時(shí)也分析了政府補(bǔ)貼在儲(chǔ)能收益中所占比重，考慮如若政府補(bǔ)貼退出市場(chǎng)，會(huì)對(duì)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性造成的影響。

1 劃分場(chǎng)景及確定儲(chǔ)能類型

1.1 場(chǎng)景的劃分

新能源的發(fā)電出力具有隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn)，新能源發(fā)電高比例接入配電網(wǎng)后，會(huì)給配電網(wǎng)造成諸多不良影響。其中間歇性的新能源與負(fù)荷疊加后的負(fù)荷峰谷差增大；另外光伏系統(tǒng)白天出力過剩而輕負(fù)荷，夜間光伏出力為零而重負(fù)荷，即光伏系統(tǒng)的出力特性與配電網(wǎng)負(fù)荷需求在時(shí)間上的不匹配，會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)消納新能源的比例較低，功率向主網(wǎng)倒送，從而引發(fā)棄光，限制配電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力。

儲(chǔ)能因其能夠?qū)崿F(xiàn)“平移能量”，已經(jīng)成為了解決配電網(wǎng)當(dāng)前面臨問題的有效手段。利用儲(chǔ)能的“低儲(chǔ)高發(fā)”特性，可以有效地削減負(fù)荷的峰谷差、提高配網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力。

針對(duì)上述新能源發(fā)電系統(tǒng)接入配網(wǎng)所帶來的兩個(gè)典型問題，考慮配置儲(chǔ)能來有效解決。本文基于此劃分了兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分析，場(chǎng)景一為儲(chǔ)能參與削峰填谷，場(chǎng)景二為儲(chǔ)能參與提高新能源消納能力。在劃分場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，考慮到目前的儲(chǔ)能成本仍較高，因而在分析儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性之前應(yīng)先確定所研究的儲(chǔ)能類型。

1.2 儲(chǔ)能類型的確定

儲(chǔ)能按照技術(shù)類型[15]可分為：機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能以及化學(xué)類儲(chǔ)能5類。其中機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能；電磁儲(chǔ)能主要包括超級(jí)電容器和超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能；電化學(xué)儲(chǔ)能包括鋰離子電池[16]、鉛蓄電池[17]、鈉硫電池、液流電池等；化學(xué)類儲(chǔ)能主要包括氫能和合成燃料。

其中電化學(xué)儲(chǔ)能具備高可控性、快速響應(yīng)、高模塊程度的優(yōu)勢(shì)，能量密度大、轉(zhuǎn)換效率高、建設(shè)周期短且安裝方便，使用范圍廣，具有極高的推廣價(jià)值。

與此同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展情況各不相同，相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)也存在明顯差異，影響著儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性。典型儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)如表1所示。

表1 典型儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)Table 1 Economic index of typical energy storage technology

根據(jù)上述電化學(xué)儲(chǔ)能的相關(guān)優(yōu)勢(shì)，又由表1可知，電化學(xué)儲(chǔ)能的總體經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)要優(yōu)于其他儲(chǔ)能類型的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，且目前電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用廣泛，落地的大規(guī)模工程也很多，故本文研究對(duì)象以電化學(xué)儲(chǔ)能為主。

就目前電化學(xué)儲(chǔ)能的技術(shù)發(fā)展水平來看，要實(shí)現(xiàn)其在電力系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用，期望的儲(chǔ)能效率應(yīng)大于95%，充放電循環(huán)壽命應(yīng)超過10 000次，儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模可達(dá)到10 MWh以上，并且應(yīng)具有較高的安全性。在上述基準(zhǔn)下，目前各類儲(chǔ)能電池技術(shù)現(xiàn)狀如圖1所示。

從圖1中對(duì)比效果來看，儲(chǔ)能電池技術(shù)各有短板，距期望值均有一定差距。就安全性的角度考慮，由于鈉硫電池的安全性較其他三種電池的安全性低，故本文初步選擇以磷酸鐵鋰電池、全釩液流電池以及鉛碳電池為研究對(duì)象進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

2 儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析方法

2.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)收益構(gòu)成

本文考慮的儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)收益[19-20]構(gòu)成主要包括套利收益、環(huán)境效益以及政府補(bǔ)貼三個(gè)部分。下面進(jìn)行具體闡述。

2.1.1 套利收益

價(jià)格機(jī)制成為發(fā)展儲(chǔ)能的關(guān)鍵。其中峰谷電價(jià)機(jī)制，即對(duì)高峰時(shí)段、低谷時(shí)段及平時(shí)段分別設(shè)置不同的價(jià)格。利用電化學(xué)儲(chǔ)能的“低儲(chǔ)高發(fā)”進(jìn)行峰谷電價(jià)差套利，是儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)收益的重要組成部分。

式中：Sincome為儲(chǔ)能系統(tǒng)的套利收益；Pi-和Pi+為第i小時(shí)段電池充放電功率，在同一時(shí)間內(nèi)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)只會(huì)保持充電或放電單一狀態(tài)；PC為充電起始值；PD為放電起始值；Ri為第i小時(shí)段分時(shí)電價(jià)。

2.1.2 環(huán)境效益

目前，中國(guó)大多數(shù)電網(wǎng)調(diào)峰只能依靠傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電機(jī)組來承擔(dān)，進(jìn)而增大了單位煤耗。促進(jìn)光伏等清潔能源的并網(wǎng)消納可減小火電機(jī)組的上網(wǎng)電量，有效降低硝硫等污染氣體的排放量。同樣的，儲(chǔ)能系統(tǒng)的投運(yùn)也會(huì)減少污染物的排放，并帶來一定的環(huán)境收益。運(yùn)用儲(chǔ)能裝置進(jìn)行削峰填谷，則可以代替火電機(jī)組完成部分調(diào)峰[21]任務(wù)，進(jìn)而間接減少并優(yōu)化火電機(jī)組的頻繁增減出力，使儲(chǔ)能裝置能夠基本上穩(wěn)定在高效率范圍運(yùn)行，其數(shù)學(xué)模型為

式中：Senvironment為儲(chǔ)能系統(tǒng)的環(huán)境收益；αpv為光伏并網(wǎng)消納產(chǎn)生的環(huán)境收益系數(shù)；αSOC為儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的環(huán)境收益系數(shù)；為t時(shí)段的光伏消納功率；Pd,t為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電功率；ηd為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電效率。

2.1.3 政府補(bǔ)貼

財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于印發(fā)的《電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)工作中央財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金管理暫行辦法》中明確指出：對(duì)通過實(shí)施能效電廠和削峰填谷技術(shù)等實(shí)現(xiàn)永久性節(jié)約電力負(fù)荷和轉(zhuǎn)移高峰電力負(fù)荷，東部地區(qū)每千瓦時(shí)補(bǔ)貼0.44元，中西部地區(qū)每千瓦時(shí)補(bǔ)貼0.55元。故

式中：Sallowance為儲(chǔ)能系統(tǒng)的政府補(bǔ)貼收益；n3、n4為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電起始、終止時(shí)間；mf為減少單位峰荷而補(bǔ)貼的現(xiàn)金。

2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期成本構(gòu)成

儲(chǔ)能系統(tǒng)的全壽命周期成本[22]包括投資建設(shè)成本和年運(yùn)行維護(hù)成本[23]。投資建設(shè)成本包括功率成本和容量成本；年運(yùn)行維護(hù)成本即儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)行一年中需要花費(fèi)的維護(hù)費(fèi)用。

2.2.1 投資建設(shè)成本

儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資建設(shè)成本主要包括容量成本和功率成本?？杀硎緸?/p>

式中：Cep為儲(chǔ)能系統(tǒng)單位功率成本；Cee為儲(chǔ)能系統(tǒng)單位容量成本；PESS為儲(chǔ)能系統(tǒng)額定功率；EESS為儲(chǔ)能系統(tǒng)額定容量。

2.2.2 年運(yùn)行維護(hù)成本

儲(chǔ)能系統(tǒng)的年運(yùn)行維護(hù)成本主要由其規(guī)模確定，可表示為

式中：Cwp為儲(chǔ)能系統(tǒng)年運(yùn)行單位功率成本；Cwe為儲(chǔ)能系統(tǒng)年運(yùn)行單位容量成本。

2.2.3 全壽命周期成本

根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命和貼現(xiàn)率，將其投資建設(shè)成本及年運(yùn)行維護(hù)成本在全壽命周期內(nèi)進(jìn)行成本分?jǐn)?，得到?chǔ)能系統(tǒng)的費(fèi)用年值。

式中：r為貼現(xiàn)率；L為儲(chǔ)能系統(tǒng)使用壽命年限。

2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估總模型

綜合式 （1）—式 （6）建立儲(chǔ)能系統(tǒng)收益模型和成本模型，可得到儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估總模型：

綜上所述，本文的儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估總模型構(gòu)建完畢，整個(gè)評(píng)估方法的流程圖如圖2所示。

3 算例分析

3.1 算例條件

算例采用蒙西某區(qū)域電網(wǎng)一年的負(fù)荷數(shù)據(jù)，基于儲(chǔ)能系統(tǒng)參與削峰填谷以及儲(chǔ)能系統(tǒng)提高新能源消納能力的兩種基本應(yīng)用場(chǎng)景，結(jié)合所建立的儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估總模型，運(yùn)行參數(shù)如儲(chǔ)能電池相關(guān)參數(shù)、收益計(jì)算相關(guān)參數(shù)和所設(shè)置的峰谷電價(jià)差等，如表2—表4所示。在兩種不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，繼續(xù)劃分不同的情況，分別對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)參與削峰填谷、儲(chǔ)能系統(tǒng)提高新能源消納能力的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

表2 儲(chǔ)能電池相關(guān)參數(shù)Table 2 Related parameters of energy storage battery

表3 收益計(jì)算相關(guān)參數(shù)Table 3 Related parameters of income calculation

表4 峰、谷電價(jià)Table 4 Peak-and-valley prices

3.2 參與削峰填谷的電池儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性分析

本文在儲(chǔ)能系統(tǒng)參與削峰填谷的應(yīng)用場(chǎng)景下，劃分以下3個(gè)角度進(jìn)行分析，角度一是在事先界定儲(chǔ)能功率、容量范圍內(nèi)，對(duì)比不同電價(jià)差及不同配置下磷酸鐵鋰電池、鉛碳電池、全釩液流電池的收益，將同等條件下、收益最大的儲(chǔ)能電池確定為最終的研究對(duì)象。角度二是在確定了儲(chǔ)能電池類型后，儲(chǔ)能電池所設(shè)置的功率范圍在1 kW～5000 kW之間，容量范圍在1 kWh～5000 kWh之間，研究不同峰谷電價(jià)差下，收益分別達(dá)到最大時(shí)的儲(chǔ)能電池功率、容量配置。角度三是基于目前政府對(duì)儲(chǔ)能的相關(guān)政策補(bǔ)貼，考慮到未來隨著市場(chǎng)化的發(fā)展，新能源發(fā)電將進(jìn)入平價(jià)階段，故而研究有無政府補(bǔ)貼對(duì)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的影響，并進(jìn)一步觀察儲(chǔ)能各部分收益的占比情況。結(jié)合上述條件進(jìn)行仿真，得出結(jié)論，具體闡述如下。

3.2.1 不同儲(chǔ)能電池在不同配置、不同電價(jià)差下收益情況

基于不同儲(chǔ)能電池類型，分析在不同儲(chǔ)能配置、不同峰谷電價(jià)差下的收益情況，以此來確定最終所研究的儲(chǔ)能電池類型。該場(chǎng)景下，本文儲(chǔ)能配置功率為560 kW～880 kW，儲(chǔ)能配置容量為2800 kWh～4600 kWh，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，在相同的儲(chǔ)能配置以及相同的峰谷電價(jià)差情況下，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能的收益較鉛碳電池、全釩液流電池的收益高。故在本文所設(shè)置的儲(chǔ)能功率及容量配置范圍內(nèi)，磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用在儲(chǔ)能中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。因此在以下闡述中，選定的研究對(duì)象均為磷酸鐵鋰電池。

3.2.2 不同電價(jià)差下儲(chǔ)能收益最大時(shí)的最優(yōu)配置

基于上述內(nèi)容選定儲(chǔ)能電池類型為磷酸鐵鋰電池，取不同的峰谷電價(jià)差，該場(chǎng)景下，儲(chǔ)能電池所配置功率為1 kW～5000 kW，配置容量為1 kWh～5000 kWh。得到儲(chǔ)能電池在不同電價(jià)差及不同配置下的收益，如圖4所示。

由圖4可得到，磷酸鐵鋰電池在不同電價(jià)差下收益最大化的儲(chǔ)能最優(yōu)配置，如表5所示。

表5 磷酸鐵鋰電池在不同電價(jià)差下收益最大化時(shí)的最優(yōu)配置Table 5 The optimal configuration of lithium iron phosphate battery when the profit is maximized under different price differences

由表5可得到，不同電價(jià)差下，儲(chǔ)能電池達(dá)到最大收益時(shí)所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)功率及容量配置。隨著峰谷電價(jià)差的增大，儲(chǔ)能的最大收益增加，與此同時(shí)，最大收益時(shí)所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能的配置功率及容量也有所增加。

3.2.3 政府補(bǔ)貼對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

以上兩個(gè)角度的分析均計(jì)及政府補(bǔ)貼。“十四五”規(guī)劃中明確了可再生能源市場(chǎng)化發(fā)展的要求，風(fēng)電、光伏發(fā)展將進(jìn)入平價(jià)階段。故在確定磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能的配置為561 kW/2901 kWh后，首先選擇一個(gè)月的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能的充放電功率曲線來觀察其出力情況，結(jié)果如圖5所示；其次對(duì)比分析不同峰谷電價(jià)差下，有無政府補(bǔ)貼的收益，結(jié)果如圖6所示。另外根據(jù)儲(chǔ)能各部分收益占比，進(jìn)一步考慮政府補(bǔ)貼退出市場(chǎng)可能對(duì)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性造成的影響，結(jié)果如圖7所示。

由圖6可看出，在所選定儲(chǔ)能配置下，無政府補(bǔ)貼時(shí)，只有當(dāng)峰谷電價(jià)差較大，即超過0.81元/kWh的情況下，儲(chǔ)能電池才能實(shí)現(xiàn)盈利。

由圖7可看出，目前政府補(bǔ)貼在總收益中的比重仍較大，如果政府補(bǔ)貼徹底退出市場(chǎng)，可能還需要一定時(shí)間根據(jù)相應(yīng)的政策進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣儲(chǔ)能電池獲利才能在一定程度上獲得保障。未來隨著儲(chǔ)能電池的成本逐漸下降，收益也會(huì)在一定程度上有所增加。

3.3 提高新能源消納能力的電池儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性分析

基于3.2節(jié)所闡述的內(nèi)容，確定研究對(duì)象為磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。本文在儲(chǔ)能系統(tǒng)提高新能源消納能力的應(yīng)用場(chǎng)景下，劃分以下兩個(gè)角度進(jìn)行分析。角度一是基于利用儲(chǔ)能系統(tǒng)使得配網(wǎng)對(duì)光伏所發(fā)出電能的消納程度不同，儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性收益也不同，故而考慮在固定電價(jià)差及儲(chǔ)能配置基礎(chǔ)上，研究不同的光伏消納比例下，儲(chǔ)能對(duì)應(yīng)的收益情況，進(jìn)一步觀察儲(chǔ)能系統(tǒng)開始獲利時(shí)所對(duì)應(yīng)的新能源消納比例。角度二是考慮配網(wǎng)完全消納新能源，即消納比例為100%，再選定儲(chǔ)能配置為720 kW/3800 kWh，分析不同電價(jià)差下儲(chǔ)能各部分收益占比情況，并進(jìn)一步分析政府補(bǔ)貼對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響。結(jié)合上述條件進(jìn)行仿真，得出結(jié)論。其中涉及的新能源消納比例是指利用儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠使配網(wǎng)對(duì)新能源所發(fā)出的電能的消納程度，具體闡述如下。

3.3.1 不同消納比例下的儲(chǔ)能收益

基于固定峰谷電價(jià)差為0.71元/kWh，固定儲(chǔ)能配置為720 kW/3800 kWh，分析不同光伏消納比例下的收益，結(jié)果如圖8所示。

由圖8可看出，隨著新能源消納比例的提高，儲(chǔ)能系統(tǒng)所獲得的收益逐漸增加。在該場(chǎng)景所設(shè)條件下，當(dāng)新能源的消納比例超過66%時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)才開始盈利。

3.3.2 政府補(bǔ)貼對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

基于新能源科學(xué)合理的消納是新能源進(jìn)一步在中國(guó)布局發(fā)展中的關(guān)鍵，該分析最大限度地提高配網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力，即設(shè)置新能源的消納比例為100%、固定儲(chǔ)能配置為720 kW/3800 kWh的情況下，分析不同峰谷電價(jià)差下儲(chǔ)能的各部分收益占比情況。并進(jìn)一步考慮政府補(bǔ)貼退出市場(chǎng)，可能對(duì)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性造成的影響，結(jié)果如圖9所示。

由圖9可看出，在配網(wǎng)完全消納新能源的條件下，套利收益占比最大，政府補(bǔ)貼次之。這是由于所設(shè)置新能源的消納比例為100%，最大限度地提高了消納能力的分布式光伏給儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電，并在必要時(shí)將儲(chǔ)能電池的能量進(jìn)行釋放，大大節(jié)省了向電網(wǎng)購(gòu)電的部分成本，故而即使政府補(bǔ)貼退出市場(chǎng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)也會(huì)在一定程度上盈利。

4 結(jié)論

本文通過建立儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估總模型，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)參與削峰填谷、提高新能源消納能力兩種基本應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，得到如下結(jié)論。

在儲(chǔ)能系統(tǒng)參與削峰填谷的場(chǎng)景中：

1）在所設(shè)置的電價(jià)差及功率、容量范圍內(nèi)，得到了儲(chǔ)能電池系統(tǒng)收益達(dá)到最大時(shí)的儲(chǔ)能最優(yōu)功率及容量配置。

2）在固定儲(chǔ)能配置為561 kW/2901 kWh，不同電價(jià)差情況下，無政府補(bǔ)貼時(shí)，只有當(dāng)電價(jià)差超過0.81元/kWh時(shí)，儲(chǔ)能電池才開始盈利；另外從占比圖中可看出政府補(bǔ)貼所占比重仍較大，最高可達(dá)61.8%。若政府補(bǔ)貼退出市場(chǎng)，需根據(jù)相應(yīng)的政策進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在儲(chǔ)能系統(tǒng)提高新能源消納能力的場(chǎng)景中：

1）在固定峰谷電價(jià)差為0.71元/kWh以及儲(chǔ)能配置為720 kW/3800 kWh情況下，隨著新能源消納比例的提高，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)所獲得的收益也有所增加；且當(dāng)新能源的消納比例超過66%時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)才開始盈利。

2）在固定儲(chǔ)能配置為720 kW/3800 kWh、不同電價(jià)差的情況下，通過收益占比圖可得到套利收益占比最大，政府補(bǔ)貼次之，故而如若政府補(bǔ)貼退出市場(chǎng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)也會(huì)在一定程度上盈利。

未來隨著儲(chǔ)能的相關(guān)政策出臺(tái)及儲(chǔ)能成本的逐步降低，新能源聯(lián)合儲(chǔ)能的方式接入配電網(wǎng)的比例會(huì)大幅度增加。本文有關(guān)配電網(wǎng)中儲(chǔ)能參與多場(chǎng)景的多維經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，可為光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)并入配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性分析提供有效的借鑒。另外通過本文的分析，可以看出政府補(bǔ)貼仍然是儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性獲利的必不可少的一部分。然而隨著市場(chǎng)化的發(fā)展，未來新能源發(fā)電將會(huì)進(jìn)入平價(jià)階段，因此本文分析政府補(bǔ)貼對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響是必要的。