馬思源 雷咸道 馬 磊 張學(xué)良

（中國三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司）

0 引言

隨著全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和碳減排目標(biāo)的提出，光伏電廠作為一種清潔、可再生的能源形式，得到了廣泛發(fā)展和應(yīng)用。然而，光伏電廠存在電力波動性大、發(fā)電不可控等問題，這給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供應(yīng)帶來了一定的挑戰(zhàn)。為了解決這一問題，儲能系統(tǒng)被引入到光伏電廠中，以實(shí)現(xiàn)對電力的存儲和調(diào)節(jié)，提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。

1 儲能電站技術(shù)布局和運(yùn)行模式

1.1 光伏電廠儲能系統(tǒng)的技術(shù)布局

1.1.1 儲能設(shè)備選型

光伏電廠儲能系統(tǒng)主要采用電池儲能技術(shù)，包括鋰離子電池、鈉硫電池等。在選擇儲能設(shè)備時，需考慮其能量密度、充放電效率、循環(huán)壽命、安全性等因素，以確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

1.1.2 儲能設(shè)備數(shù)量

儲能設(shè)備的數(shù)量取決于光伏電廠的裝機(jī)容量、發(fā)電功率和需求側(cè)負(fù)荷的情況。通常情況下，光伏電廠儲能系統(tǒng)的容量應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行合理規(guī)劃，以確保儲能系統(tǒng)能夠滿足供廠用電的需求。

1.1.3 儲能設(shè)備布置

儲能設(shè)備的布置應(yīng)考慮到光伏電廠的場地條件和擴(kuò)建空間等因素。通常情況下，儲能設(shè)備可布置在離光伏電廠較近的地方，以減少輸電損耗，并便于儲能電力的供應(yīng)和調(diào)度。

1.1.4 儲能控制與管理系統(tǒng)

儲能電站還需要配備相應(yīng)的控制與管理系統(tǒng)，包括儲能設(shè)備的監(jiān)測、控制、調(diào)度等功能。這些系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對儲能設(shè)備的智能管理，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況和光伏發(fā)電情況進(jìn)行合理的充放電控制，以實(shí)現(xiàn)對電力供應(yīng)的優(yōu)化調(diào)度。

1.2 光伏電廠儲能系統(tǒng)的運(yùn)行模式

1.2.1 小功率平衡調(diào)節(jié)模式

當(dāng)光伏發(fā)電和負(fù)荷需求之間出現(xiàn)短時的不平衡時，儲能系統(tǒng)可以通過快速放電或充電來實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)電力平衡。這種模式適用于對電力調(diào)節(jié)要求較低的情況，儲能系統(tǒng)的容量相對較小。

1.2.2 峰谷填平模式

光伏電廠儲能系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)荷需求的變化，選擇在負(fù)荷高峰時段充電，儲存多余的電力，然后在負(fù)荷低谷時段放電，向電網(wǎng)供應(yīng)電力，以填平負(fù)荷波動帶來的峰谷差異。這種模式可以使光伏電廠更好地適應(yīng)負(fù)荷需求變化，提高系統(tǒng)效能和穩(wěn)定性。

1.2.3 儲備容量模式

光伏電廠儲能系統(tǒng)可以作為備用電源，在電力供應(yīng)出現(xiàn)故障或緊急情況時，迅速切換為主供電源，以保障關(guān)鍵設(shè)備和重要負(fù)荷的正常運(yùn)行。這種模式對儲能系統(tǒng)的容量要求較高，需要保證儲能系統(tǒng)能夠滿足額外的負(fù)荷需求，并能夠在短時間內(nèi)快速啟動和運(yùn)行。

1.2.4 參與電力市場交易模式

光伏電廠儲能系統(tǒng)也可以參與電力市場交易，根據(jù)電力市場的價格信號進(jìn)行充放電調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和獲得收益。儲能系統(tǒng)可以在電價較低時充電，然后在電價較高時放電，以獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益。

2 光伏電廠儲能系統(tǒng)供廠用電的經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1 成本效益分析

光伏電廠儲能系統(tǒng)供廠用電的成本效益分析是評估系統(tǒng)投資回報和運(yùn)營成本的重要手段。以下是一些主要的成本和效益因素需要考慮投資成本、運(yùn)營成本及效益。通過對上述成本和效益因素的綜合分析，可以評估光伏電廠儲能系統(tǒng)供廠用電的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行全面的評估和比較，確定最優(yōu)的運(yùn)營策略和投資決策，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時，還可以通過制定合理的電價政策和政府支持措施，提高光伏電廠儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和市場競爭力。

2.2 收益效益分析

光伏電廠儲能系統(tǒng)供廠用電的收益效益分析是評估系統(tǒng)運(yùn)行過程中所能帶來的經(jīng)濟(jì)回報和效益的重要指標(biāo)。以下是一些主要的收益和效益因素需要考慮降低電力購買成本、提高電力銷售收入、增加電力供應(yīng)可靠性和穩(wěn)定性、靈活應(yīng)對電力市場變化、環(huán)境效益等。

3 光伏電廠儲能系統(tǒng)在雙碳背景下的可行性

3.1 雙碳背景對光伏電廠儲能系統(tǒng)的推動作用

3.1.1 高含量可再生能源整合

光伏電廠作為一種清潔可再生能源發(fā)電方式，可以有效降低二氧化碳排放和環(huán)境污染。而儲能系統(tǒng)可以幫助光伏電廠解決間歇性發(fā)電的問題，將多余的光伏電力儲存起來，使得可再生能源的消納和利用率更高，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的高含量可再生能源整合。

3.1.2 調(diào)峰填谷和電力調(diào)度能力

雙碳背景下，隨著電力系統(tǒng)需求的變化，電力調(diào)度和供應(yīng)的靈活性成為關(guān)鍵。儲能系統(tǒng)可以通過充放電的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對光伏電力的調(diào)峰填谷，供給負(fù)荷波動峰谷差異，提高電力系統(tǒng)調(diào)度的靈活性和效率。

3.1.3 穩(wěn)定電力供應(yīng)和應(yīng)急支持

光伏電廠儲能系統(tǒng)可以作為備用電源，在緊急情況或電力故障時提供可靠的電力供應(yīng)和支持。在供電不穩(wěn)定或電力系統(tǒng)故障時，儲能系統(tǒng)能夠快速切換為主要供電源，保障關(guān)鍵設(shè)備和重要負(fù)荷的正常運(yùn)行。

3.1.4 電力市場參與和收益優(yōu)化

雙碳背景下，電力市場對于可再生能源的需求逐漸增加，同時雙碳政策也為可再生能源電力提供了更多的市場機(jī)會。儲能系統(tǒng)可以利用市場調(diào)峰需求和儲能技術(shù)的優(yōu)勢，進(jìn)行電力市場交易，最大化光伏電廠儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1.5 綠色金融和政策支持

在雙碳背景下，綠色金融和政策支持成為推動能源轉(zhuǎn)型的重要方向。儲能系統(tǒng)作為光伏電廠可再生能源發(fā)電的重要組成部分，符合低碳金融和可持續(xù)發(fā)展方向的需求，可以獲得更多的金融支持和政策扶持，降低投資成本和風(fēng)險。

3.2 涇源縣項(xiàng)目的可行性分析

3.2.1 光伏資源豐富度

涇源縣是否具有豐富的光伏資源是項(xiàng)目可行性的重要考量因素。需要考慮太陽輻射、日照時間等因素，以確定該地區(qū)是否適合光伏電廠建設(shè)。對于光伏資源豐富度的評估，需要考慮以下因素：

① 太陽輻射：涇源縣的太陽輻射水平是評估光伏資源豐富度的重要指標(biāo)之一。太陽輻射水平較高意味著更豐富的光能可供光伏電廠利用。

② 日照時間：評估涇源縣的日照時間長度和穩(wěn)定性。光伏電廠需要充足的日照時間來產(chǎn)生電力，較長的日照時間可以提高光伏發(fā)電的潛力。

③ 云量和氣候條件：評估涇源縣的云量和氣候條件對光伏發(fā)電的影響。云量較少的地區(qū)能夠獲得更多的太陽輻射，有利于光伏電廠的發(fā)電效益。

3.2.2 儲能系統(tǒng)需求

涇源縣的電力需求和供應(yīng)特點(diǎn)需要進(jìn)行評估。確定是否存在需求差異和電力供給不穩(wěn)定等情況，需要儲能系統(tǒng)來提供調(diào)峰填谷、緩解電力波動等服務(wù)。評估涇源縣的電力需求和供應(yīng)特點(diǎn)是確定儲能系統(tǒng)需求的關(guān)鍵因素，可考慮以下幾個方面：

① 電力需求特點(diǎn)：分析涇源縣的電力需求特點(diǎn)，包括負(fù)荷峰谷差異、負(fù)荷波動性、季節(jié)性變化等。如果涇源縣存在明顯的負(fù)荷峰谷差異，或負(fù)荷波動大，儲能系統(tǒng)可以提供調(diào)峰填谷和平滑負(fù)荷的能力。

② 電力供應(yīng)特點(diǎn)：評估涇源縣的電力供應(yīng)特點(diǎn)，包括供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及供電能力。如果涇源縣存在電力供應(yīng)不穩(wěn)定或電力供應(yīng)能力不足的情況，儲能系統(tǒng)可以在緊急情況下作為備用電源提供可靠的電力供應(yīng)。

③ 可再生能源消納需求：如果涇源縣有大量可再生能源發(fā)電設(shè)施，如光伏電廠或風(fēng)電場，儲能系統(tǒng)可以幫助消納可再生能源，提高可再生能源的利用率，減少功率波動。

④ 能源政策和市場需求：考慮國家或地方的能源政策和市場需求對儲能系統(tǒng)的影響。根據(jù)政策和市場需求，儲能系統(tǒng)可能需要提供額外的功能，如參與電力市場交易、提供調(diào)頻或備用電力等服務(wù)。

3.2.3 技術(shù)可行性

光伏電廠和儲能系統(tǒng)的技術(shù)成熟度對項(xiàng)目可行性至關(guān)重要。需要評估可用的光伏技術(shù)和儲能技術(shù)，包括光伏組件的效率、儲能設(shè)備的容量和性能等。評估光伏電廠和儲能系統(tǒng)的技術(shù)可行性時，可以考慮以下方面：

① 光伏技術(shù)：評估可用的光伏技術(shù)，包括傳統(tǒng)多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等。需要考慮光伏組件的效率、壽命、可靠性和成本等因素，以確定最適合涇源縣項(xiàng)目的光伏技術(shù)。

② 儲能技術(shù)：評估可用的儲能技術(shù)，包括鋰離子電池、鈉硫電池、流動電池、超級電容器等。需要考慮儲能設(shè)備的容量、充放電效率、循環(huán)壽命、功率輸出等性能指標(biāo)，并與項(xiàng)目需求進(jìn)行匹配。

③ 光伏-儲能系統(tǒng)的集成技術(shù)：考慮光伏電廠與儲能系統(tǒng)的集成技術(shù)，包括并網(wǎng)運(yùn)行、電力調(diào)度和控制。確定光伏-儲能系統(tǒng)的運(yùn)行模式、優(yōu)化策略和監(jiān)控系統(tǒng)等，以確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行和可靠性。

④ 經(jīng)驗(yàn)和案例：分析已有的光伏電廠和儲能系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和成功案例，了解光伏和儲能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)和效果。參考其他類似項(xiàng)目的先進(jìn)技術(shù)和最佳實(shí)踐，為涇源縣項(xiàng)目的技術(shù)選擇和實(shí)施提供參考。

3.2.4 投資成本和回收期

需要進(jìn)行項(xiàng)目的投資成本和回收期的評估。包括光伏電廠和儲能系統(tǒng)的設(shè)備購置和安裝成本，電網(wǎng)接入和配套設(shè)施的成本，以及運(yùn)營維護(hù)成本。同時需要考慮電力銷售收入和其他潛在的經(jīng)濟(jì)收益。對于投資成本和回收期的評估，可以考慮以下幾個主要因素：

① 設(shè)備購置和安裝成本：評估光伏電廠和儲能系統(tǒng)的設(shè)備購置和安裝成本，包括光伏組件、儲能設(shè)備、逆變器、變壓器、電纜配套等。需要考慮不同技術(shù)和品牌的成本差異，并結(jié)合項(xiàng)目規(guī)模和技術(shù)選擇進(jìn)行具體估算。

② 電網(wǎng)接入和配套設(shè)施成本：考慮光伏電廠和儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)的接入所需的變電站、升級設(shè)備、輸電線路和配套設(shè)施等成本。這些成本通常需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體評估和預(yù)算。

③ 運(yùn)營維護(hù)成本：評估光伏電廠和儲能系統(tǒng)的運(yùn)營和維護(hù)成本，包括日常巡檢、維修保養(yǎng)、設(shè)備更換、人員培訓(xùn)等。需要考慮設(shè)備壽命、運(yùn)行維護(hù)方案和人力成本，以合理估計項(xiàng)目的長期運(yùn)營費(fèi)用。

④ 電力銷售收入：分析涇源縣項(xiàng)目的電力銷售收入，包括售電價格、用電主體和購電合同等?？筛鶕?jù)相關(guān)政策和市場條件，合理預(yù)測電力銷售收入的金額和持續(xù)性。

⑤ 其他經(jīng)濟(jì)收益：除了電力銷售收入外，還需考慮其他潛在的經(jīng)濟(jì)收益，如可再生能源補(bǔ)貼、碳排放交易、綠色金融支持等。這些收益將有助于降低項(xiàng)目投資風(fēng)險和提高回報率。

3.2.5 環(huán)境效益和政策支持

涇源縣項(xiàng)目的環(huán)境效益對項(xiàng)目可行性也有影響。光伏電廠和儲能系統(tǒng)的建設(shè)可以減少溫室氣體排放和環(huán)境污染，符合雙碳背景的政策導(dǎo)向。評估支持政策和激勵措施，包括潛在的綠色金融和補(bǔ)貼政策。評估光伏電廠和儲能系統(tǒng)的環(huán)境效益和政策支持時，可以考慮以下幾個方面：

① 溫室氣體排放減少：光伏電廠和儲能系統(tǒng)的建設(shè)可以替代傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電，減少二氧化碳等溫室氣體的排放。評估項(xiàng)目的減排潛力，考慮可持續(xù)發(fā)展和碳中和目標(biāo)的要求。

② 環(huán)境污染減少：光伏電廠和儲能系統(tǒng)的建設(shè)也可以減少空氣污染和水污染。評估項(xiàng)目對大氣和水體質(zhì)量的影響，考慮減少污染物的排放及相關(guān)環(huán)境效益。

③ 綠色金融和補(bǔ)貼政策：分析國家和地方的綠色金融政策及相關(guān)補(bǔ)貼政策，了解是否存在支持光伏電廠和儲能系統(tǒng)建設(shè)的金融和政策支持。這些支持政策可以降低項(xiàng)目的資金成本，并提供更有利的經(jīng)濟(jì)環(huán)境。

④ 雙碳背景政策：考慮國家雙碳背景政策的要求，如碳排放交易市場、碳中和目標(biāo)等。評估項(xiàng)目在雙碳背景政策框架下的可行性和符合性。

基于以上分析因素，可以對涇源縣項(xiàng)目的可行性進(jìn)行綜合評估。需要綜合考慮光伏資源豐富度、儲能需求、技術(shù)可行性、投資成本和回收期、環(huán)境效益和政策支持等因素，以確定涇源縣項(xiàng)目的可行性和經(jīng)濟(jì)可行性，為決策者提供科學(xué)依據(jù)和決策建議。

4 結(jié)束語

通過對三峽能源寧夏涇源縣一期100MW/200MWh共享儲能電站項(xiàng)目的分析，可得出光伏電廠儲能系統(tǒng)供廠用電的可行性結(jié)論。光伏電廠儲能系統(tǒng)可以有效解決光伏發(fā)電的波動性問題，提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時在雙碳背景下具有良好的應(yīng)用前景。這對推動全球能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)具有重要意義。