低碳驱动的长时储能容量补偿机制.pdf

第47卷第7期2023年4月10日 电力系统自动化 Vol.47No.7 Apr.10,2023 DOI:10.7500/AEPS20220504010 Automation of ElectricPowerSystems 低碳驱动的长时储能容量补偿机制 陈熙，程王瑜，丁肇豪 （华北电力大学电气与电子工程学院，北京市102206） 摘要：随着新型电力系统低碳化转型，新能源装机占比跃升发展，新能源出力与负荷跨季尺度的电 力电量平衡对长时灵活性的需求进一步加剧，长时储能成为维持系统长期容量充裕性的一种新兴 容量资源。现有面向传统发电机组的容量成本回收机制尚未将长时储能纳入考虑范畴，长时储能 系统发展的经济驱动不足。针对长时储能系统适度容量补偿的机制设计问题，基于周期内和周期 间双粒度时间网格结构，提出变周期时序规划场景缩减方法，并建立长时储能适配容量优化模型测 算容量补偿需求。结合某新能源富集区域算例，验证长时储能适配容量和补偿水平测算模型有效 性，并基于关键因素的灵敏度分析，探讨长时储能容量补偿需求下降的演化趋势，为推动长时储能 可持续发展提供容量补偿机制设计的参考。 关键词：氢储能；长时储能；适配容量优化；时序场景生成；容量补偿 0 引言 下氢储能系统的充放能行为侧重参与电、热、氢等多 能系统的日内能量高效经济转换[7-8]；中长期尺度下 为实现“碳达峰·碳中和”的目标，中国能源结构 氢储能系统关注系统新能源消纳能力提升[9]以及季 持续优化，能源低碳转型进入了重要窗口期"。在 节性供需平衡[10]。文献[11]协同长时储能与短时 降碳要求不断提高的背景下，新型储能与氢能有望 储能提供系统灵活性资源。因此，兼顾新型电力系 规模化发展并带动清洁低碳、安全高效的新型电力 统新能源消纳及灵活性需求，系统适配的长时储能 系统构建[2-3] 容量决策涉及模型求解维度与精度协调问题。文献 高比例新能源并网给系统电力电量平衡带来了 [12-13]针对园区级小规模系统采用8760h全时序 巨大挑战。新能源与负荷之间体现出明显的季节性 场景决策长时储能最优容量。但是，对参与电网运 不匹配特性[4],应用可长时、广域大规模能量转移的 行的更大规模长时储能系统的容量配置决策，开展 长时储能解决长期尺度下的供需不平衡成为热 含网络模型的全时序优化规划面临严重的维数灾 点[5]。同时，电网脱碳进程的加速推进也对长时储 难，场景降维可提高模型求解效率；文献[14-15]在 能提出了更高需求[6]。然而，跨季节的长时储能作 规划模型中按季节选取4个典型日场景为规划场 为容量型储能资源，无法获得功率型储能提升系统 景，但简化筛选的场景对长时储能在长时间尺度多 调节能力的收益，在保障系统长期容量充裕性的市 元应用的时序特征反映有限，且影响模型的精度。 场机制条件不成熟的环境下，考虑适度容量补偿作 上述研究侧重于关注长时储能系统的整体投资与运 为长时储能系统投资成本回收的补充，是形成长时 维成本的优化，鲜有文献聚焦于长时储能系统容量 储能可持续发展商业模式的一条可行途径。 补偿需求的细粒度经济性测算分析。 低碳转型驱动下，氢储能是与高比例新能源系 长时储能系统的经济性在很大程度上取决于运 统匹配的一种主要的长时储能设备。目前，氢能的 行期间的循环充放能次数。由于具有初期投资较 生产、存储和利用价格仍相对较高，氢储能系统的适 大、年充放循环次数较少的特点，现行市场规则匹配 配容量的合理测算成为长时储能系统容量补偿机制 长时储能的物理特性提供的经济驱动尚存在一定欠 决策的关键问题。氢储能在实际应用中常涉及中长 缺16]。现货市场环境下，中