湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展研究 202411-湖南省能源碳中和發(fā)展研究中心北京大學(xué)能源研究院

2024年11月電力圓桌（全稱電力可持續(xù)發(fā)展高級圓桌會議）項目于2015年9月啟動，旨在緊扣應(yīng)對氣候變化、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的國家戰(zhàn)略，邀請業(yè)內(nèi)專家和各利益方參與，共同探討中國電力部門低碳轉(zhuǎn)型的路徑和策略。通過建立一個廣泛聽取各方意見的平臺機(jī)制，電力圓桌將各方關(guān)心的、有爭議的、目前決策困難的關(guān)鍵問題提交到平臺討論，選出核心問題委托智庫開展高質(zhì)量研究，并將研究成果和政策建議提交到平臺征求意見，從而支持相關(guān)政策的制定和落地，推動中國電力行業(yè)的改革和可持續(xù)發(fā)展，提高電力行業(yè)節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化的中國能建湖南院創(chuàng)建于1958年，為中國能源建設(shè)集團(tuán)(世界500強(qiáng))在湘辦事處單位。擁有電力、化工石化醫(yī)藥雙行業(yè)甲級、工程勘察、咨詢等專項甲級資質(zhì)，業(yè)務(wù)涵蓋能源電力規(guī)劃、低碳節(jié)能咨詢、超特高壓電網(wǎng)、核電、大型火電、新能源、儲能、綜合能源、化工湖南省能源碳中和發(fā)展研究中心由省發(fā)改委批準(zhǔn)，依托湖南院專業(yè)技術(shù)力量牽頭組建，提供從雙碳方案頂層設(shè)計到典型項目實施的一攬子服務(wù)，致力于打造國內(nèi)領(lǐng)先的北京大學(xué)能源研究院INSTITUTEOFENERGY北京大學(xué)能源研究院是北京大學(xué)下屬獨立科研實體機(jī)構(gòu)。研究院以國家能源發(fā)展戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，立足能源領(lǐng)域全局及國際前沿，利用北京大學(xué)學(xué)科門類齊全的優(yōu)勢，聚焦制約我國能源行業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略和科技問題，按照“需求導(dǎo)向、學(xué)科引領(lǐng)、軟硬結(jié)合、交叉創(chuàng)新、突出重點、形成特色”的宗旨，推動能源科技進(jìn)展，促進(jìn)能源清潔轉(zhuǎn)型，開展專業(yè)及公眾教育，致力于打造國際水平的CoverImage@FreepikWind-Solar-EnergyStorageIntegrationStudyinHunanProvince ii 1 1 42.湖南省可再生能源與儲能融合發(fā)展的潛力 5 52.2儲能設(shè)施發(fā)展形勢與資源稟賦 72.3湖南省儲能運行實際情況 72.4風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展模式 83.湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展的規(guī)劃方案 3.2湖南省風(fēng)光水火儲發(fā)展規(guī)模預(yù)測 3.3湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展規(guī)劃方案 4.湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展模式的效益分?jǐn)偡椒ㄑ芯?20 204.2風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展內(nèi)部效益分?jǐn)偡椒?4.3融合發(fā)展模式的成本分?jǐn)偘咐治?5.湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展的政策建議和保 24 245.2完善湖南省儲能容量電價機(jī)制 245.3優(yōu)化利益分配模式 255.4推進(jìn)新能源和儲能積極參與電力市場 26 27南省是全國首個發(fā)布省級新型電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃綱要的省份，但面臨保障供應(yīng)能力不足、峰谷差率極高、系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)等問題。為此，通過探索風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展模式的可行性，提高可再生能源對電力系統(tǒng)的支撐作用，并明確融合發(fā)展模式的成本疏導(dǎo)方式，將有力推進(jìn)可再生能源大規(guī)模、高比例、市場化、高質(zhì)量發(fā)展。并將為湖南省碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)本課題分析了湖南省電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和主要問題，系統(tǒng)評估了可再生能源與儲能的發(fā)展形勢與資源稟賦，探討了湖南省風(fēng)光儲融合發(fā)展模式的潛力和挑戰(zhàn)。課題組還通過建模規(guī)劃了湖南省中長期風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展的方案，并以實際案例分析了風(fēng)光儲融合發(fā)展研究發(fā)現(xiàn)，單獨建設(shè)儲能存在內(nèi)部收益率低、初期投資高、缺乏有效的政策支持題，難以盈利。課題組通過實際案例，對比分析了風(fēng)儲融合發(fā)展模式與“風(fēng)電+煤電”、“風(fēng)電+氣電”等風(fēng)電與傳統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源組合模式的差異。盡管現(xiàn)階段“風(fēng)電+氣電”的凈收益較高，但未來隨著碳成本的不斷提升、儲能建設(shè)一次成本逐步降低，以及儲能收益機(jī)制的不斷完善，綜合考慮儲能容量電價收益、共享模式參與市場等收益方式落實落地，風(fēng)光儲融合發(fā)展模式的收益前景更為看好。為支持融合發(fā)展，課題組建立了內(nèi)部效益分?jǐn)偡椒?，提出了綜合貢獻(xiàn)度考核機(jī)制，有利于避免各發(fā)電主體間的利益沖突，提高了儲能機(jī)組助力可再生能源消納的積極性，實現(xiàn)內(nèi)部效益的科學(xué)合理分?jǐn)?，可為融合發(fā)展系統(tǒng)運營(1)主管部門優(yōu)先考慮推進(jìn)儲能+新能源的發(fā)展模式，預(yù)測并提出對抽水蓄能、新型(2)充分考慮儲能固定成本的波動性、當(dāng)前可實現(xiàn)的容量價值和宏觀調(diào)控等因素，逐(3)按照“誰受益、誰付費”的原則，結(jié)合風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展模式中各發(fā)電主體對整一體化系統(tǒng)的綜合貢獻(xiàn)度和儲能帶給各發(fā)電主體的電量增益，建立合理的成本分(4)積極推進(jìn)新能源和儲能參與電力市場，研究設(shè)立新的輔助服務(wù)品種，出臺或完善新型儲能參與輔助服務(wù)市場規(guī)則、允許儲能參與各細(xì)分市場并進(jìn)行收益疊加、建湖南省電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2500l2%10%2000I00o4%500進(jìn)入“十四五”以來，電力需求保持穩(wěn)步增長，電力消費結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，第三產(chǎn)業(yè)2500l2%10%2000I00o4%5002%201620l7201820192020202120222023第一產(chǎn)業(yè)第二產(chǎn)業(yè)第三產(chǎn)業(yè)城鄉(xiāng)居民生活用電量增速2023年湖南省人均用電量為3466千瓦時，僅為全國人均用電量6539千瓦時的一半左右。湖南省人均生活用電量水平較高，2023年全省人均生活用電量946千瓦時，與全國人均生活用電量959千瓦時基本持平，表明湖南省經(jīng)濟(jì)增長的重心正持續(xù)向生活與4,0003,5003,0002,5002,0001,500 l,000 500l2%10%4%2%l2%10%4%2%201820192020202l20222023近年來，湖南省單位GDP電耗保持穩(wěn)步下降，經(jīng)濟(jì)發(fā)展低碳化成效顯著。2023年湖南省單位GDP電耗439千瓦時/萬元，不到全國水平的六成（2023年全國單位GDP電耗732千瓦時/萬元），較2015年下降13.4%，第三產(chǎn)業(yè)和居民生活拉動電力消費快2、供給側(cè)行業(yè)清潔低碳轉(zhuǎn)型加速推進(jìn)。2023年底，湖南電網(wǎng)電源裝機(jī)超7000萬千瓦，可再生能源裝機(jī)占比超過60%。80007000600050004000300020001000070%60%50%40%30%20%10%2015201620l7201820192020202l20222023發(fā)電量方面，整體來看，湖南省可再生能源發(fā)電量占比波動較大，主要是由于湖南省本地電力裝機(jī)中水電裝機(jī)規(guī)模占比大，受天氣情況影響較為直接。2023年風(fēng)光水可再生湖南作為電力受端省份，暫無電力調(diào)出情況，省內(nèi)湘東基本建成500千伏雙環(huán)網(wǎng)，形成“西電東送、南北互供”的500千伏骨干網(wǎng)架，圍繞湘東、湘南形成“兩個受端”環(huán)網(wǎng)的運行格局，220千伏電網(wǎng)基本實現(xiàn)區(qū)縣全覆蓋，電網(wǎng)供電能力、供電可靠性及可再生能源消納能力不斷增強(qiáng)，為全省構(gòu)建以新能源對外依存率長期維持在80%以上，電力保供長期存在較大壓力。湖南省基礎(chǔ)支撐火電裝機(jī)占比偏低，僅為40%左右，低于全國9個百分點，出力不確定性電源裝機(jī)占比高慮“十四五”已核準(zhǔn)煤電、氣電以及寧湘直流均預(yù)期投產(chǎn)的情況下，預(yù)計到2025年湖南省電力剛性缺口約200～300萬千瓦，電力供應(yīng)仍存在一定“硬缺口”，未來一段時期2、電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)具備可調(diào)節(jié)的空間，其中居民生活用電高于全國15個百分點。湖南省負(fù)荷峰谷差率已接常規(guī)水電汛期整體調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)，火電深度調(diào)峰成本高，新型儲能參與調(diào)峰的實際調(diào)節(jié)能力較弱，隨著未來省內(nèi)新能源的比重將不斷增高，疊加電網(wǎng)局部區(qū)域送出受限，對電網(wǎng)調(diào)性給電力系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)，省內(nèi)新能源資源分布與電力負(fù)荷分布匹配性相對較差，在空間布局上，新能源主要集中分布在湘西、湘南、湘西北等電源聚集地區(qū)，湘東負(fù)荷中心資源稟賦和發(fā)展?jié)摿^差。隨著未來省內(nèi)新能源的比重將不斷增高，疊加電網(wǎng)局部區(qū)域送出受新能源對湖南省電力系統(tǒng)支撐能力不足，頂峰能力欠缺。電力支撐方面，新能源發(fā)揮水電在豐水期能夠發(fā)揮一定支撐作用；迎峰度冬時，風(fēng)電、光伏發(fā)電出力僅5%左右，基湖南省可再生能源與儲能湖南風(fēng)能資源潛在可開發(fā)的場址區(qū)域主要集中分布在湘南、環(huán)洞庭湖、湘東、湘西和湘2023年，湖南省風(fēng)電已開發(fā)約972萬千瓦，同比增長8.0%，風(fēng)力年發(fā)電量約209裝機(jī)2238萬千瓦，主要集中在湘南、湘西南區(qū)域。2、光伏發(fā)電湖南省太陽能資源相對不優(yōu)，絕大部分地區(qū)屬于太陽能三類資源區(qū)，從全國范圍來看屬于太陽能資源相對一般的區(qū)域，居全國中下水平，但屬于同緯度省份中太陽能資源2023年，湖南省太陽能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)1252萬千瓦，同比增長96.7%，其中分布式光伏853萬千瓦，同比增長143.7%，光伏發(fā)電量為87億千瓦時，同比增長64.2%，光伏發(fā)電利用小時數(shù)為995小時，同比減少15小時。整體而言，湖南省光伏發(fā)電呈現(xiàn)高2449萬千瓦，主要集中在湘南、湘東北區(qū)域。表2-1湖南“十四五”風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)劃分布情況[6][7]（萬千瓦）（萬千瓦）000.5%683.0%30280.5%00.0%8.6%1396.2%52344720.0%36957525.7%63626.0%39542.2%1466.5%652.7%92893.6%3401044.6%0.8%388562.3%974.3%33223824492.2儲能設(shè)施發(fā)展形勢與資源稟賦能電站在運，平江抽蓄(4×35萬千瓦)、安化抽蓄(8×30萬千瓦)、羅萍江抽蓄(4×302、壓縮空氣儲能湖南省壓縮空氣儲能站址較豐富，建設(shè)條件較好，適宜大規(guī)模開發(fā)。湖南省適宜建設(shè)30萬千瓦級壓縮空氣儲能的人工硐室站址較豐富，主要分布在中東部和南部硬質(zhì)巖石區(qū)域，并與湘東湘南兩大電力負(fù)荷中心、湘南大型風(fēng)電光伏基地等儲能需求旺盛的區(qū)域布局“十四五”以來，湖南省電化學(xué)儲能規(guī)?？焖僭鲩L，2023年，全省裝機(jī)規(guī)模達(dá)266能裝機(jī)200萬千瓦的規(guī)劃目標(biāo)。2.3湖南省儲能運行實際情況一是儲能市場供需不平衡，供方市場大于需方市場。截至2023年底，全國抽水蓄能和新型儲能裝機(jī)規(guī)模約8243萬千瓦[3]，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模約105083萬千瓦，兩者容量比例約7.8%左右，而同期湖南省儲能裝機(jī)規(guī)模與風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模兩者容抽水蓄能和新型儲能裝機(jī)容量領(lǐng)先全國平均水平，但當(dāng)前湖南省儲能裝機(jī)多為配套新能源建設(shè)的電源側(cè)新型儲能，分布地區(qū)較為分散，在應(yīng)對全省負(fù)荷波動時參與電網(wǎng)實際調(diào)峰能二是儲能配套政策不完全，商業(yè)運行模式未得到保障。湖南省率先出臺政策允許儲能參與輔助服務(wù)，并提供補(bǔ)貼，但電力現(xiàn)貨市場政策有待進(jìn)一步完善，市場機(jī)制仍在構(gòu)建，輔助調(diào)峰、容量租賃、容量補(bǔ)償?shù)仁找鎭碓创嬖陂L周期不確定性，對地方政策及電網(wǎng)調(diào)度的依賴性較高，對電力現(xiàn)貨市場的探索有待加快，儲能以峰谷價差套利的模式有待進(jìn)一步完善。因此，在多項現(xiàn)實因素影響下，儲能項目投資內(nèi)部收益率將會降低，投資回收期同2.4風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展模式風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展模式是指將風(fēng)電、光伏發(fā)電與抽水蓄能、電化學(xué)儲能等多種儲能技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成一種新型能源供應(yīng)系統(tǒng)。開展風(fēng)光蓄儲一體化建設(shè)，提高可再生能源對電力系統(tǒng)的支撐作用，力爭2025年后湖南省不再核準(zhǔn)新的煤電機(jī)組，使可再生能源2、湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展?jié)摿Ψ治鲲L(fēng)能和太陽能具有天然的日內(nèi)互補(bǔ)性，風(fēng)電通常在夜間發(fā)電效率較高，而太陽能發(fā)電則在白天出力，這種風(fēng)光日內(nèi)互補(bǔ)性有助于平衡發(fā)電波動，提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。湖南水電調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)，其日出力特性主要受來水影響，而少數(shù)具備較強(qiáng)調(diào)節(jié)能力的大中型水電因要承擔(dān)調(diào)峰調(diào)頻和系統(tǒng)調(diào)節(jié)任務(wù)，其日出力特性主要受負(fù)荷、庫容及來水影響。通過儲能設(shè)施和調(diào)節(jié)性能較好的水電出力可進(jìn)一步“平滑”風(fēng)電、光伏的間歇出力特性，降低風(fēng)電、光伏出力波動的影響，抑制風(fēng)、光獨立發(fā)電系統(tǒng)接入對電力根據(jù)湖南省風(fēng)光新能源資源分布和抽水蓄能、新型儲能等儲能裝機(jī)選址條件來現(xiàn)階段，湖南省暫無已投運的風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展項目，正在開展項目前期研究的風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展項目主要集中在湘中區(qū)域，包括有株洲市茶陵縣風(fēng)光儲一體化項目、衡陽縣風(fēng)光水儲項目、湘潭市雨湖區(qū)姜畬鎮(zhèn)風(fēng)光儲一體化開發(fā)建設(shè)項目等，其中衡陽縣風(fēng)光水儲項目由中國能建中南院承建，依托衡陽縣抽水蓄能項目，同步建設(shè)包括井頭鎮(zhèn)風(fēng)電場、金溪鎮(zhèn)風(fēng)電場、界牌鎮(zhèn)風(fēng)電場3個風(fēng)電項目，臺源鎮(zhèn)九樂村農(nóng)光互補(bǔ)、大安鄉(xiāng)青龍村農(nóng)湖南省儲能規(guī)劃工作體系尚不完善，儲能裝機(jī)發(fā)展僅從單一維度考慮，缺乏對新能源發(fā)展速度的評估和儲能支撐性、調(diào)節(jié)性的統(tǒng)籌考慮。同時，現(xiàn)階段新型儲能以及抽水蓄能規(guī)劃在較為獨立的邊界條件下開展，未深入考慮兩者的相互影響，目前省內(nèi)抽水蓄能電站已開工約800萬千瓦，其他重點項目正在開展前期工作，在“十六五”期間，抽水蓄能新能源配儲發(fā)展的關(guān)鍵在于建立起相應(yīng)的成本疏導(dǎo)途徑。抽水建設(shè)周期長，新型儲能成本仍然較為昂貴，難以滿足風(fēng)光快速發(fā)展的需求。目前，儲能電站的收益普遍不足。一方面，儲能電站的市場機(jī)制和商業(yè)模式不成熟，其技術(shù)優(yōu)勢無法通過電力市場充分發(fā)揮價值，可以實際參與交易的品種仍然有限，導(dǎo)致儲能項目盈利困難。另一方面，國家層面統(tǒng)一的儲能容量電價政策尚未出臺。新能源與儲能電站、抽水蓄能電湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展綜合需求預(yù)測通過電力電量平衡計算，分析系統(tǒng)電力電量需求，預(yù)測與新能源規(guī)模相適應(yīng)的火電儲能綜合需求。容量效益評估容量效益評估構(gòu)建儲能容量效益評估模型，量化評估儲能的容量效益，求取火電與儲能之間的動態(tài)量規(guī)模優(yōu)化模型規(guī)模優(yōu)化模型通過全年8760生產(chǎn)模擬，綜合考慮棄電率、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，求取最優(yōu)的火電與儲能量比。多儲能協(xié)同優(yōu)化配置多儲能協(xié)同優(yōu)化配置結(jié)合湖南新能源發(fā)展及儲能資源情況，提出可落地的適應(yīng)湖南新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的多儲能協(xié)同優(yōu)化方案。全省宏觀層面：首先在省內(nèi)已明確電力流規(guī)劃的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌新能源、火電、儲能三者電力支撐和電量平衡關(guān)系，逐步建立儲能容量效益評估模型、規(guī)模優(yōu)化模型，深入研究火電與儲能之間的動態(tài)量比關(guān)系，綜合考慮棄電率、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性等多維度因素，求取規(guī)劃年最優(yōu)的火電與儲能規(guī)模與量比，最后，結(jié)合湖南新能源發(fā)展及儲能資源情況，提出可落 風(fēng)（光）蓄儲、風(fēng)（光）火系統(tǒng)替代關(guān)系綜合需求預(yù)測通過電力電量平衡計算 風(fēng)（光）蓄儲、風(fēng)（光）火系統(tǒng)替代關(guān)系綜合需求預(yù)測通過電力電量平衡計算，分析系統(tǒng)電力電量需求，預(yù)測與新能源規(guī)模相適應(yīng)的火電儲能綜合需求。容量效益評估構(gòu)建儲能容量效益評估模型，量化評估儲能的容量效益，求取火電與儲能之間的動態(tài)量比關(guān)系。規(guī)模優(yōu)化模型通過全年8760生產(chǎn)模擬，綜合考慮棄電率、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，求取最優(yōu)的火電與儲能量比。多儲能協(xié)同優(yōu)化配置結(jié)合湖南新能源發(fā)展及儲能資源情況，提出可落地的適應(yīng)湖南新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的多儲能協(xié)同優(yōu)化方案。?火-風(fēng)-光儲一體化3.2湖南省風(fēng)光水火儲發(fā)展規(guī)模預(yù)測根據(jù)省內(nèi)現(xiàn)有電源裝機(jī)及納入規(guī)劃（在建+已核準(zhǔn)）電源裝機(jī)情況，2025年-2035表3-12025年-2035年省內(nèi)電源裝機(jī)情況（萬千瓦）[5]2025年2027年2030年2035年8844978911049119498678678678677827827827822817321432143214358358358358120015001900230015001800210038001501902002509819829629626029013003003003003000000注：其中小型火電和小型水電為220kV以下電壓等級接入的電源。為保障湖南電力安全可靠供應(yīng)、適應(yīng)新能源快速發(fā)展和消納，2025年、2027年、2030年、2035年系統(tǒng)對火電和儲能的電力支撐需求分別為2979萬千瓦、3773萬千瓦、4399萬千瓦、5609萬千瓦。表3-2火電和儲能的電力支撐需求預(yù)測（萬千瓦）[5]2025年2027年2030年2035年56506600750088002.電源可利用容量267128273191989989989989(2)小火電2862862862862025年2027年2030年2035年(3)生物質(zhì)120136160200(4)外來電127616662979377343995609表3-32025-2035年各類儲能配置情況（萬千瓦）2025年2027年2030年2035年0105260350～540610～8001340～14401600～17000～34266～3000～34266～3000～34266～3000～34266～3000075～21075～210200～300200～300200～300200～300243～255400～500830～11001900備注：1）以上規(guī)模均考慮電源建設(shè)周期，儲備項目情況進(jìn)行配置，若任一儲能發(fā)展不及預(yù)期，則可以由其他類型儲能補(bǔ)充。2）新增規(guī)模基于2023年現(xiàn)狀值和表3.2-1已納入規(guī)劃或已核準(zhǔn)的裝機(jī)容量計算得到。3.3湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展規(guī)劃方案抽蓄運行約束、電源和電網(wǎng)規(guī)劃運行約束和區(qū)域電網(wǎng)電源規(guī)劃投資決策約束；將風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展規(guī)劃分解為運行優(yōu)化子模型和投資決策子模型；聯(lián)合優(yōu)化獲得風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展2、情景分析按照棄風(fēng)棄光率與儲能容量設(shè)計不同場景對風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展進(jìn)行方案設(shè)計。不同容量配比場景下，對電力系統(tǒng)的支撐能力進(jìn)行量化分析，確定合理的容量配比優(yōu)化模型，對關(guān)鍵不確定性因素的影響進(jìn)行分析。以湖南某壓縮空氣儲能項目為研究對象，項目規(guī)模1×（300MW/1200MWh考慮風(fēng)電利用小時數(shù)2100小時、單位造價5166元/千瓦，光伏利用小時數(shù)950小時、單位造價3300元/千瓦。表3-4風(fēng)光儲融合發(fā)展規(guī)模情景一儲能(MW)300300風(fēng)電(MW)300300光伏(MW)01904.365.0風(fēng)電(MW)400370光伏(MW)02109.309.96由表可知，在保證新能源棄電率滿足5%的要求下，經(jīng)過計算可以配置300MW風(fēng)電+0光伏或者300MW風(fēng)電+190MW光伏的兩種新能源配置方案。在保證新能源棄電率滿足10%的要求下，經(jīng)過計算可以配置400MW風(fēng)電+0光伏或者370MW風(fēng)電以湖南湘鄉(xiāng)壓縮空氣儲能項目為研究對象，以300MW風(fēng)電+300MW壓氣儲能融合發(fā)展模式與獨立建設(shè)的300MW風(fēng)電和獨立建設(shè)的300MW壓氣儲能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對分析內(nèi)容包括風(fēng)電和壓氣儲能售電收益，2030年前、2030-2034年、2035年及以后三個時間段的壓氣儲能電站調(diào)峰輔助服務(wù)收益（8760小時生產(chǎn)模擬的輸出調(diào)峰需求時長分別為1708小時、890小時、480小時），以及儲能容量租賃收益。300MW風(fēng)電+300MW儲能300MW風(fēng)電300MW儲能靜態(tài)投資（萬元）367000154980212020元/年）2835028350/702/7024922、4063、2192/4922、4063、21928789.7234/8789.723425.21%-22.28%單獨建設(shè)風(fēng)電內(nèi)部收益率高主要是因為考慮風(fēng)電可全額消納，也未考慮其分?jǐn)傒o助服務(wù)費用。單獨建設(shè)儲能內(nèi)部收益率低，主要是期初投資高，沒有較好的政策支持，儲能項目難根據(jù)上述計算結(jié)果，融合發(fā)展模式與獨立建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)性對比分析：單獨建設(shè)風(fēng)電經(jīng)4、融合發(fā)展模式與傳統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源經(jīng)濟(jì)性對比分析基于系統(tǒng)需求曲線一致的前提下，對風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展系統(tǒng)與煤電、氣電靈活性調(diào)峰萬千瓦l486420l2345678910l213l415161718192021222324方案一：壓縮空氣儲能300MW，配置風(fēng)電300MW。方案二：煤電180MW(調(diào)峰0.8)，配置風(fēng)電200MW。方案三：煤電170MW(調(diào)峰0.8)，配置風(fēng)電350MW。方案四：氣電170MW(調(diào)峰1.0)，配置風(fēng)電350MW。方案一3020353530000000004.3621.934.84.29方案一15498010332018081018081021000000007200068000000044200風(fēng)電年運行成本（萬元）5040336058805880儲能年運行成本（萬元）4200000煤電年運行成本（萬元）0684064600煤電年燃料成本（萬元）019656136060氣電年運行成本（萬元）0002168氣電年燃料成本（萬元）0005502018701294----286年費用（萬元）41982474544956134021年發(fā)電量收益（萬元）600108680810240681016年凈收益（萬元）1802839353528454699525201050-51412108643456712131415161718192021222324345671213141516171819202122232420——儲能出力——風(fēng)電出力123456789101112131415161718192021222324火電出力風(fēng)電出力2520105025201050123456789101112131415161718192021222324火電出力風(fēng)電出力123456789101112131415161718192021222324氣電出力風(fēng)電出力1）在考慮確保出力曲線基本一致的前提下，氣電+風(fēng)電的系統(tǒng)可以實現(xiàn)代替儲能+2）從年凈收益來看，煤電+風(fēng)電系統(tǒng)的收的年發(fā)電電量比煤電年發(fā)電電量少，對比新增相同容量的煤電和氣電裝3）盡管煤電+風(fēng)電的凈收益較高，但棄電率同樣較高，無法實現(xiàn)高比例新能源消納的要求。雖然氣電+風(fēng)電的凈收益較高且棄電率較低，但未來隨著碳成本的不斷提升、儲能建設(shè)一次成本逐步降低的發(fā)展因素，以及不斷完善儲能收益機(jī)制，考慮儲能容量電價收益、共享模式參與市場等收益方式落實落地，風(fēng)光儲融合湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展模式的效益分?jǐn)偡椒ㄑ芯繛橥苿与娏Y(jié)構(gòu)向清潔能源轉(zhuǎn)型，我國在“十四五”期間提出了規(guī)劃建設(shè)“水風(fēng)光儲一體化”能源基地的發(fā)展思路，儲能技術(shù)主要能夠提高風(fēng)電和光電等可再生資源的消納率，促進(jìn)節(jié)能減排，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提高一體化系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)效益，但目前一是在市場機(jī)制方面，利益沖突是儲能機(jī)組助力于新能源消納面臨的重大挑戰(zhàn)。二是在運營策略方面，儲能電站運營基于傳統(tǒng)的峰谷價差運行套利策略，不能夠保證投資成本回收，儲能電站為電力系統(tǒng)提供的穩(wěn)定運行服務(wù)不能得到合理回報。三是在規(guī)劃建設(shè)方面，風(fēng)光蓄儲一體化系統(tǒng)內(nèi)部各能源設(shè)施由單一主體投資建設(shè)運營，但以抽水蓄能為例，其建設(shè)周期長，提供的輔助服務(wù)缺乏合理的投資回報模式，一體化系統(tǒng)整體將承擔(dān)較大的投資風(fēng)險。儲能電站能量時移和削峰填谷的能力給水風(fēng)光蓄儲一體化系統(tǒng)中其他發(fā)電主體帶來了效益，但自身卻不能因此獲得相應(yīng)的價值補(bǔ)償，因此，如何合理建立合理的一體化系統(tǒng)內(nèi)部效益分配策略，并對儲能電站的價值給予相應(yīng)補(bǔ)償是當(dāng)前亟需解4.2風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展內(nèi)部效益分?jǐn)偡椒ū菊n題提出一種適用于風(fēng)光蓄儲一體化系統(tǒng)的內(nèi)部效益分?jǐn)偡椒?。先以?jīng)濟(jì)效益最大化為目標(biāo)、考慮聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中各發(fā)電主體的建設(shè)運營成本和發(fā)電效益建立了一體化系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型，基于合作博弈的shapley值法搭建一體化系統(tǒng)內(nèi)部效益分?jǐn)倷C(jī)制；然后納入輸電平穩(wěn)性約束以保證系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的供應(yīng)電力；再從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三個角度出發(fā)，提出綜合貢獻(xiàn)度評價指標(biāo)，采用熵權(quán)法計算各發(fā)電主體對一體化系統(tǒng)的邊際貢獻(xiàn)權(quán)重，最后建立考慮綜和貢獻(xiàn)度的內(nèi)部效益分?jǐn)倷C(jī)制，內(nèi)部效益分?jǐn)偡椒ǖ脑敿?xì)計算流程本方法考慮了各發(fā)電主體對整一體化系統(tǒng)的綜合貢獻(xiàn)度和儲能帶給各發(fā)電主體的電量基于合作博弈的值法一體化系統(tǒng)內(nèi)部各發(fā)電主體效益分?jǐn)偙壤L(fēng)光儲一體化系統(tǒng)基于合作博弈的值法一體化系統(tǒng)內(nèi)部各發(fā)電主體效益分?jǐn)偙壤L(fēng)光儲一體化系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)收益最大化綜合效益指標(biāo)綜合效益指標(biāo)邊際貢獻(xiàn)值各發(fā)電主體綜合貢獻(xiàn)度權(quán)重一體化系統(tǒng)綜合效各發(fā)電主體綜合貢獻(xiàn)度權(quán)重一體化系統(tǒng)綜合效益指標(biāo)評價體系?可再生能源利用率?輸電線路負(fù)載率?減少碳排放量本方法從風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展運營角度出發(fā)，從可再生能源利用率、輸電線路負(fù)載率和減少碳排放量3個層面設(shè)計綜合貢獻(xiàn)度評價指標(biāo)，基于合作博弈的shapley值法搭建考慮綜合貢獻(xiàn)度的融合發(fā)展系統(tǒng)內(nèi)部效益分?jǐn)倷C(jī)制，有利于風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展運營商通過綜合貢獻(xiàn)度和邊際效益考核，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)shapley值法的平均主義缺陷，提出的綜合貢獻(xiàn)度考核機(jī)制有利于避免各發(fā)電主體間的利益沖突，同時提高了儲能機(jī)組助力于可再生能源消納4.3融合發(fā)展模式的成本分?jǐn)偘咐治鲆阅乘L(fēng)光蓄融合發(fā)展清潔能源基地為例，該基地規(guī)劃風(fēng)電、光電、水電和抽的裝機(jī)容量分別為400MW、500MW、200MW和200MW，各電站的其他參數(shù)如表4-1所示。輸電線路的最大輸電功率為300MW，輸電功率波動范圍為±5%。水風(fēng)光蓄融合發(fā)展系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)壽命周期為25年，貼現(xiàn)率為5%。融合發(fā)展系統(tǒng)建設(shè)項目的資本金比例為20%，剩余80%銀行項目貸款，采用等額本息還款方式分25年還清，長期貸款利率（元/kW）（kg/kWh）30060~70%64000.01400330020.032480700090.00218055002.50.0018根據(jù)融合發(fā)展系統(tǒng)的主要參數(shù)表，構(gòu)建表征融合發(fā)展系統(tǒng)綜合效益的評價指標(biāo)體系(3)減排效益：水電、風(fēng)電、光電和抽蓄機(jī)組的制造、材料運輸和融合發(fā)展發(fā)電系統(tǒng)增加風(fēng)電和光伏的利用率可以降低火電發(fā)電量的比例，相當(dāng)于減少火電的能耗，根據(jù)建立的各發(fā)電主體對融合發(fā)展系統(tǒng)的綜合效益評估指標(biāo)，計算各發(fā)電主體的邊際貢獻(xiàn)值，并根據(jù)信息論基本原理，依據(jù)熵權(quán)法確定綜合貢獻(xiàn)度指標(biāo)體系0.0340.3630.3720.1760.0400.3380.3130.1680.1490.2620.2780.2900.2340.1650.365計算各利益發(fā)電主體的獲益情況。根據(jù)Shapley法，發(fā)電利益主體i分配到的聯(lián)合發(fā)電增益為該利益主體給所有合作聯(lián)盟帶來邊際增益的加權(quán)值φi在Shapley值分?jǐn)傊档挠嬎慊A(chǔ)上，引入各發(fā)電主體的綜合評價權(quán)重σi，對上述算法進(jìn)表4-3一體化系統(tǒng)中各發(fā)電主體效益分?jǐn)偨Y(jié)果0.1760.1680.2900.365Shapley值分?jǐn)傊?.3550.2390.296修正后Shapley值0.2730.1760.3760.175在進(jìn)行融合發(fā)展系統(tǒng)內(nèi)部收益權(quán)重分配時，系統(tǒng)中儲能（抽蓄）的收益比例從0.110提升本方法從風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展運營角度出發(fā)，從可再生能源利用率、輸電線路負(fù)載率和減少碳排放量3個層面設(shè)計綜合貢獻(xiàn)度評價指標(biāo)，基于合作博弈的shapley值法搭建考慮綜合貢獻(xiàn)度的融合發(fā)展系統(tǒng)內(nèi)部效益分?jǐn)倷C(jī)制，有利于風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展運營商通過綜合貢獻(xiàn)度和邊際效益考核，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)shapley值法的平均主義缺陷，提出的綜合貢獻(xiàn)度考核機(jī)制有利于避免各發(fā)電主體間的利益沖突，同時提高了儲能機(jī)組助力于可再生能源消納湖南省風(fēng)光蓄儲融合發(fā)展的政策建議和保障措施根據(jù)湖南省風(fēng)光蓄儲系統(tǒng)對火電替代作用的計算結(jié)果，盡管新能源和儲能系統(tǒng)一定程度可以替代火電+新能源系統(tǒng)，但在儲能技術(shù)成本突破前，火電的保供作用仍無法完全替代。在雙碳目標(biāo)下，建議主管部門優(yōu)先考慮發(fā)展儲能+新能源的發(fā)展模式，并根據(jù)預(yù)測并提出對抽水蓄能、新型儲能、火電的實際建設(shè)需求與建設(shè)時序，合理控制電力系5.2完善湖南省儲能容量電價機(jī)制一是充分考慮儲能固定成本的波動性。參考抽水蓄能，新型儲能在制定容量電價定價時，應(yīng)充分考慮產(chǎn)業(yè)鏈價格下降對獨立儲能固定成本變動的影響，形成基于建成時間二是考慮當(dāng)前可實現(xiàn)的容量價值。與煤電容量電價定價的邏輯類似，獨立儲能容量電價定價時應(yīng)考慮當(dāng)前參與調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)市場可以實現(xiàn)的容量價值，雖然該部分收入占獨立儲能整體收入的比例相對較小，但收入金額差異較為明顯，若僅從固定成本維度出發(fā)進(jìn)行補(bǔ)償而不考慮該部分收入，可能會出現(xiàn)區(qū)域間顯著差異，不符合容量電價設(shè)置三是考慮宏觀調(diào)控。鑒于新型儲能屬于新興的容量價值提供者，影響其經(jīng)濟(jì)性及重要性水平的因素變動較為頻繁，有關(guān)部門可結(jié)合省內(nèi)電力市場運行、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和電力系統(tǒng)對調(diào)節(jié)性電源的實際需求，從宏觀調(diào)控的角度，對容量電價進(jìn)行調(diào)整：一方面是在新能源裝機(jī)比例高、電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力緊張的區(qū)域，可階段性適當(dāng)提高新型儲能容量電價，使新型儲能加速回收固定成本，進(jìn)而推動社會投資熱情；另一方面是在電源結(jié)構(gòu)較為平均、調(diào)節(jié)能力相對充裕的區(qū)域，有關(guān)部門可謹(jǐn)慎審批新增新型儲能，避免供給過剩的同時，適當(dāng)降低容量電價，明確傳遞減少儲能投資的政策信號，在投資收益率降低的背景下，將有效平5.3優(yōu)化利益分配模