湖南省風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展研究 2024

ii 1 1 42.湖南省可再生能源與儲(chǔ)能融合發(fā)展的潛力 5 52.2儲(chǔ)能設(shè)施發(fā)展形勢(shì)與資源稟賦 72.3湖南省儲(chǔ)能運(yùn)行實(shí)際情況 72.4風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展模式 83.湖南省風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展的規(guī)劃方案 3.2湖南省風(fēng)光水火儲(chǔ)發(fā)展規(guī)模預(yù)測(cè) 3.3湖南省風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展規(guī)劃方案 4.湖南省風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展模式的效益分?jǐn)偡椒ㄑ芯?20 204.2風(fēng)光蓄儲(chǔ)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(chǔ)融合發(fā)展的政策建議和保 24 245.2完善湖南省儲(chǔ)能容量電價(jià)機(jī)制 245.3優(yōu)化利益分配模式 255.4推進(jìn)新能源和儲(chǔ)能積極參與電力市場(chǎng) 26 27南省是全國(guó)首個(gè)發(fā)布省級(jí)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(wèn)題。為此，通過(guò)探索風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展模式的可行性，提高可再生能源對(duì)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(chǎng)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(wèn)題，系統(tǒng)評(píng)估了可再生能源與儲(chǔ)能的發(fā)展形勢(shì)與資源稟賦，探討了湖南省風(fēng)光儲(chǔ)融合發(fā)展模式的潛力和挑戰(zhàn)。課題組還通過(guò)建模規(guī)劃了湖南省中長(zhǎng)期風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展的方案，并以實(shí)際案例分析了風(fēng)光儲(chǔ)融合發(fā)展研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)建設(shè)儲(chǔ)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(guò)實(shí)際案例，對(duì)比分析了風(fēng)儲(chǔ)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(lái)隨著碳成本的不斷提升、儲(chǔ)能建設(shè)一次成本逐步降低，以及儲(chǔ)能收益機(jī)制的不斷完善，綜合考慮儲(chǔ)能容量電價(jià)收益、共享模式參與市場(chǎng)等收益方式落實(shí)落地，風(fēng)光儲(chǔ)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(chǔ)能機(jī)組助力可再生能源消納的積極性，實(shí)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(yùn)營(yíng)(1)主管部門(mén)優(yōu)先考慮推進(jìn)儲(chǔ)能+新能源的發(fā)展模式，預(yù)測(cè)并提出對(duì)抽水蓄能、新型(2)充分考慮儲(chǔ)能固定成本的波動(dòng)性、當(dāng)前可實(shí)現(xiàn)的容量?jī)r(jià)值和宏觀調(diào)控等因素，逐(3)按照“誰(shuí)受益、誰(shuí)付費(fèi)”的原則，結(jié)合風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展模式中各發(fā)電主體對(duì)整一體化系統(tǒng)的綜合貢獻(xiàn)度和儲(chǔ)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(chǔ)能參與電力市場(chǎng)，研究設(shè)立新的輔助服務(wù)品種，出臺(tái)或完善新型儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)則、允許儲(chǔ)能參與各細(xì)分市場(chǎng)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(lái)，電力需求保持穩(wěn)步增長(zhǎng)，電力消費(fèi)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(shí)，僅為全國(guó)人均用電量6539千瓦時(shí)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(shí)，與全國(guó)人均生活用電量959千瓦時(shí)基本持平，表明湖南省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(lái)，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(shí)/萬(wàn)元，不到全國(guó)水平的六成（2023年全國(guó)單位GDP電耗732千瓦時(shí)/萬(wàn)元），較2015年下降13.4%，第三產(chǎn)業(yè)和居民生活拉動(dòng)電力消費(fèi)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(wàn)千瓦，可再生能源裝機(jī)占比超過(guò)60%。80007000600050004000300020001000070%60%50%40%30%20%10%2015201620l7201820192020202l20222023發(fā)電量方面，整體來(lái)看，湖南省可再生能源發(fā)電量占比波動(dòng)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(wú)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(gè)受端”環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行格局，220千伏電網(wǎng)基本實(shí)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(duì)外依存率長(zhǎng)期維持在80%以上，電力保供長(zhǎng)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(guó)9個(gè)百分點(diǎn)，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(jì)到2025年湖南省電力剛性缺口約200～300萬(wàn)千瓦，電力供應(yīng)仍存在一定“硬缺口”，未來(lái)一段時(shí)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(guó)15個(gè)百分點(diǎn)。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(chǔ)能參與調(diào)峰的實(shí)際調(diào)節(jié)能力較弱，隨著未來(lái)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(duì)電網(wǎng)調(diào)性給電力系統(tǒng)帶來(lái)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(duì)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(lái)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(duì)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(shí)，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(chǔ)能湖南風(fēng)能資源潛在可開(kāi)發(fā)的場(chǎng)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(kāi)發(fā)約972萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)8.0%，風(fēng)力年發(fā)電量約209裝機(jī)2238萬(wàn)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(yáng)能資源相對(duì)不優(yōu)，絕大部分地區(qū)屬于太陽(yáng)能三類(lèi)資源區(qū)，從全國(guó)范圍來(lái)看屬于太陽(yáng)能資源相對(duì)一般的區(qū)域，居全國(guó)中下水平，但屬于同緯度省份中太陽(yáng)能資源2023年，湖南省太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)1252萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)96.7%，其中分布式光伏853萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)143.7%，光伏發(fā)電量為87億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)64.2%，光伏發(fā)電利用小時(shí)數(shù)為995小時(shí)，同比減少15小時(shí)。整體而言，湖南省光伏發(fā)電呈現(xiàn)高2449萬(wàn)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(wàn)千瓦）（萬(wàn)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(chǔ)能設(shè)施發(fā)展形勢(shì)與資源稟賦能電站在運(yùn)，平江抽蓄(4×35萬(wàn)千瓦)、安化抽蓄(8×30萬(wàn)千瓦)、羅萍江抽蓄(4×302、壓縮空氣儲(chǔ)能湖南省壓縮空氣儲(chǔ)能站址較豐富，建設(shè)條件較好，適宜大規(guī)模開(kāi)發(fā)。湖南省適宜建設(shè)30萬(wàn)千瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)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(chǔ)能需求旺盛的區(qū)域布局“十四五”以來(lái)，湖南省電化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，2023年，全省裝機(jī)規(guī)模達(dá)266能裝機(jī)200萬(wàn)千瓦的規(guī)劃目標(biāo)。2.3湖南省儲(chǔ)能運(yùn)行實(shí)際情況一是儲(chǔ)能市場(chǎng)供需不平衡，供方市場(chǎng)大于需方市場(chǎng)。截至2023年底，全國(guó)抽水蓄能和新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模約8243萬(wàn)千瓦[3]，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模約105083萬(wàn)千瓦，兩者容量比例約7.8%左右，而同期湖南省儲(chǔ)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(chǔ)能裝機(jī)容量領(lǐng)先全國(guó)平均水平，但當(dāng)前湖南省儲(chǔ)能裝機(jī)多為配套新能源建設(shè)的電源側(cè)新型儲(chǔ)能，分布地區(qū)較為分散，在應(yīng)對(duì)全省負(fù)荷波動(dòng)時(shí)參與電網(wǎng)實(shí)際調(diào)峰能二是儲(chǔ)能配套政策不完全，商業(yè)運(yùn)行模式未得到保障。湖南省率先出臺(tái)政策允許儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)，并提供補(bǔ)貼，但電力現(xiàn)貨市場(chǎng)政策有待進(jìn)一步完善，市場(chǎng)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?lái)源存在長(zhǎng)周期不確定性，對(duì)地方政策及電網(wǎng)調(diào)度的依賴(lài)性較高，對(duì)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的探索有待加快，儲(chǔ)能以峰谷價(jià)差套利的模式有待進(jìn)一步完善。因此，在多項(xiàng)現(xiàn)實(shí)因素影響下，儲(chǔ)能項(xiàng)目投資內(nèi)部收益率將會(huì)降低，投資回收期同2.4風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展模式風(fēng)光蓄儲(chǔ)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(chǔ)能等多種儲(chǔ)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(kāi)展風(fēng)光蓄儲(chǔ)一體化建設(shè)，提高可再生能源對(duì)電力系統(tǒng)的支撐作用，力爭(zhēng)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(chǔ)融合發(fā)展?jié)摿Ψ治鲲L(fēng)能和太陽(yáng)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(yáng)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(dòng)，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(lái)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(kù)容及來(lái)水影響。通過(guò)儲(chǔ)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(dòng)的影響，抑制風(fēng)、光獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)接入對(duì)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(chǔ)能等儲(chǔ)能裝機(jī)選址條件來(lái)現(xiàn)階段，湖南省暫無(wú)已投運(yùn)的風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展項(xiàng)目，正在開(kāi)展項(xiàng)目前期研究的風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展項(xiàng)目主要集中在湘中區(qū)域，包括有株洲市茶陵縣風(fēng)光儲(chǔ)一體化項(xiàng)目、衡陽(yáng)縣風(fēng)光水儲(chǔ)項(xiàng)目、湘潭市雨湖區(qū)姜畬鎮(zhèn)風(fēng)光儲(chǔ)一體化開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目等，其中衡陽(yáng)縣風(fēng)光水儲(chǔ)項(xiàng)目由中國(guó)能建中南院承建，依托衡陽(yáng)縣抽水蓄能項(xiàng)目，同步建設(shè)包括井頭鎮(zhèn)風(fēng)電場(chǎng)、金溪鎮(zhèn)風(fēng)電場(chǎng)、界牌鎮(zhèn)風(fēng)電場(chǎng)3個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目，臺(tái)源鎮(zhèn)九樂(lè)村農(nóng)光互補(bǔ)、大安鄉(xiāng)青龍村農(nóng)湖南省儲(chǔ)能規(guī)劃工作體系尚不完善，儲(chǔ)能裝機(jī)發(fā)展僅從單一維度考慮，缺乏對(duì)新能源發(fā)展速度的評(píng)估和儲(chǔ)能支撐性、調(diào)節(jié)性的統(tǒng)籌考慮。同時(shí)，現(xiàn)階段新型儲(chǔ)能以及抽水蓄能規(guī)劃在較為獨(dú)立的邊界條件下開(kāi)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(kāi)工約800萬(wàn)千瓦，其他重點(diǎn)項(xiàng)目正在開(kāi)展前期工作，在“十六五”期間，抽水蓄能新能源配儲(chǔ)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(zhǎng)，新型儲(chǔ)能成本仍然較為昂貴，難以滿(mǎn)足風(fēng)光快速發(fā)展的需求。目前，儲(chǔ)能電站的收益普遍不足。一方面，儲(chǔ)能電站的市場(chǎng)機(jī)制和商業(yè)模式不成熟，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)無(wú)法通過(guò)電力市場(chǎng)充分發(fā)揮價(jià)值，可以實(shí)際參與交易的品種仍然有限，導(dǎo)致儲(chǔ)能項(xiàng)目盈利困難。另一方面，國(guó)家層面統(tǒng)一的儲(chǔ)能容量電價(jià)政策尚未出臺(tái)。新能源與儲(chǔ)能電站、抽水蓄能電湖南省風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展綜合需求預(yù)測(cè)通過(guò)電力電量平衡計(jì)算，分析系統(tǒng)電力電量需求，預(yù)測(cè)與新能源規(guī)模相適應(yīng)的火電儲(chǔ)能綜合需求。容量效益評(píng)估容量效益評(píng)估構(gòu)建儲(chǔ)能容量效益評(píng)估模型，量化評(píng)估儲(chǔ)能的容量效益，求取火電與儲(chǔ)能之間的動(dòng)態(tài)量規(guī)模優(yōu)化模型規(guī)模優(yōu)化模型通過(guò)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(chǔ)能量比。多儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化配置多儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化配置結(jié)合湖南新能源發(fā)展及儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能三者電力支撐和電量平衡關(guān)系，逐步建立儲(chǔ)能容量效益評(píng)估模型、規(guī)模優(yōu)化模型，深入研究火電與儲(chǔ)能之間的動(dòng)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(chǔ)能規(guī)模與量比，最后，結(jié)合湖南新能源發(fā)展及儲(chǔ)能資源情況，提出可落 風(fēng)（光）蓄儲(chǔ)、風(fēng)（光）火系統(tǒng)替代關(guān)系綜合需求預(yù)測(cè)通過(guò)電力電量平衡計(jì)算 風(fēng)（光）蓄儲(chǔ)、風(fēng)（光）火系統(tǒng)替代關(guān)系綜合需求預(yù)測(cè)通過(guò)電力電量平衡計(jì)算，分析系統(tǒng)電力電量需求，預(yù)測(cè)與新能源規(guī)模相適應(yīng)的火電儲(chǔ)能綜合需求。容量效益評(píng)估構(gòu)建儲(chǔ)能容量效益評(píng)估模型，量化評(píng)估儲(chǔ)能的容量效益，求取火電與儲(chǔ)能之間的動(dòng)態(tài)量比關(guān)系。規(guī)模優(yōu)化模型通過(guò)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(chǔ)能量比。多儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化配置結(jié)合湖南新能源發(fā)展及儲(chǔ)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(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化方案。?火-風(fēng)-光儲(chǔ)一體化3.2湖南省風(fēng)光水火儲(chǔ)發(fā)展規(guī)模預(yù)測(cè)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(wàn)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(jí)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(duì)火電和儲(chǔ)能的電力支撐需求分別為2979萬(wàn)千瓦、3773萬(wàn)千瓦、4399萬(wàn)千瓦、5609萬(wàn)千瓦。表3-2火電和儲(chǔ)能的電力支撐需求預(yù)測(cè)（萬(wàn)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(lái)電127616662979377343995609表3-32025-2035年各類(lèi)儲(chǔ)能配置情況（萬(wàn)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(chǔ)備項(xiàng)目情況進(jìn)行配置，若任一儲(chǔ)能發(fā)展不及預(yù)期，則可以由其他類(lèi)型儲(chǔ)能補(bǔ)充。2）新增規(guī)?；?023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(jì)算得到。3.3湖南省風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展規(guī)劃方案抽蓄運(yùn)行約束、電源和電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)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(chǔ)融合發(fā)展規(guī)劃分解為運(yùn)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(chǔ)融合發(fā)展2、情景分析按照棄風(fēng)棄光率與儲(chǔ)能容量設(shè)計(jì)不同場(chǎng)景對(duì)風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。不同容量配比場(chǎng)景下，對(duì)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(duì)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(chǔ)能項(xiàng)目為研究對(duì)象，項(xiàng)目規(guī)模1×（300MW/1200MWh考慮風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)2100小時(shí)、單位造價(jià)5166元/千瓦，光伏利用小時(shí)數(shù)950小時(shí)、單位造價(jià)3300元/千瓦。表3-4風(fēng)光儲(chǔ)融合發(fā)展規(guī)模情景一儲(chǔ)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(mǎn)足5%的要求下，經(jīng)過(guò)計(jì)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(mǎn)足10%的要求下，經(jīng)過(guò)計(jì)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(chǔ)能項(xiàng)目為研究對(duì)象，以300MW風(fēng)電+300MW壓氣儲(chǔ)能融合發(fā)展模式與獨(dú)立建設(shè)的300MW風(fēng)電和獨(dú)立建設(shè)的300MW壓氣儲(chǔ)能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)分析內(nèi)容包括風(fēng)電和壓氣儲(chǔ)能售電收益，2030年前、2030-2034年、2035年及以后三個(gè)時(shí)間段的壓氣儲(chǔ)能電站調(diào)峰輔助服務(wù)收益（8760小時(shí)生產(chǎn)模擬的輸出調(diào)峰需求時(shí)長(zhǎng)分別為1708小時(shí)、890小時(shí)、480小時(shí)），以及儲(chǔ)能容量租賃收益。300MW風(fēng)電+300MW儲(chǔ)能300MW風(fēng)電300MW儲(chǔ)能靜態(tài)投資（萬(wàn)元）367000154980212020元/年）2835028350/702/7024922、4063、2192/4922、4063、21928789.7234/8789.723425.21%-22.28%單獨(dú)建設(shè)風(fēng)電內(nèi)部收益率高主要是因?yàn)榭紤]風(fēng)電可全額消納，也未考慮其分?jǐn)傒o助服務(wù)費(fèi)用。單獨(dú)建設(shè)儲(chǔ)能內(nèi)部收益率低，主要是期初投資高，沒(méi)有較好的政策支持，儲(chǔ)能項(xiàng)目難根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，融合發(fā)展模式與獨(dú)立建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析：?jiǎn)为?dú)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(duì)比分析基于系統(tǒng)需求曲線(xiàn)一致的前提下，對(duì)風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展系統(tǒng)與煤電、氣電靈活性調(diào)峰萬(wàn)千瓦l486420l2345678910l213l415161718192021222324方案一：壓縮空氣儲(chǔ)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(yùn)行成本（萬(wàn)元）5040336058805880儲(chǔ)能年運(yùn)行成本（萬(wàn)元）4200000煤電年運(yùn)行成本（萬(wàn)元）0684064600煤電年燃料成本（萬(wàn)元）019656136060氣電年運(yùn)行成本（萬(wàn)元）0002168氣電年燃料成本（萬(wàn)元）0005502018701294----286年費(fèi)用（萬(wàn)元）41982474544956134021年發(fā)電量收益（萬(wàn)元）600108680810240681016年凈收益（萬(wàn)元）1802839353528454699525201050-51412108643456712131415161718192021222324345671213141516171819202122232420——儲(chǔ)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(xiàn)基本一致的前提下，氣電+風(fēng)電的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)代替儲(chǔ)能+2）從年凈收益來(lái)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(duì)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(wú)法實(shí)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(lái)隨著碳成本的不斷提升、儲(chǔ)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(chǔ)能收益機(jī)制，考慮儲(chǔ)能容量電價(jià)收益、共享模式參與市場(chǎng)等收益方式落實(shí)落地，風(fēng)光儲(chǔ)融合湖南省風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展模式的效益分?jǐn)偡椒ㄑ芯繛橥苿?dòng)電力結(jié)構(gòu)向清潔能源轉(zhuǎn)型，我國(guó)在“十四五”期間提出了規(guī)劃建設(shè)“水風(fēng)光儲(chǔ)一體化”能源基地的發(fā)展思路，儲(chǔ)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(yùn)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(chǎng)機(jī)制方面，利益沖突是儲(chǔ)能機(jī)組助力于新能源消納面臨的重大挑戰(zhàn)。二是在運(yùn)營(yíng)策略方面，儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)基于傳統(tǒng)的峰谷價(jià)差運(yùn)行套利策略，不能夠保證投資成本回收，儲(chǔ)能電站為電力系統(tǒng)提供的穩(wěn)定運(yùn)行服務(wù)不能得到合理回報(bào)。三是在規(guī)劃建設(shè)方面，風(fēng)光蓄儲(chǔ)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(yùn)營(yíng)，但以抽水蓄能為例，其建設(shè)周期長(zhǎng)，提供的輔助服務(wù)缺乏合理的投資回報(bào)模式，一體化系統(tǒng)整體將承擔(dān)較大的投資風(fēng)險(xiǎn)。儲(chǔ)能電站能量時(shí)移和削峰填谷的能力給水風(fēng)光蓄儲(chǔ)一體化系統(tǒng)中其他發(fā)電主體帶來(lái)了效益，但自身卻不能因此獲得相應(yīng)的價(jià)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(duì)儲(chǔ)能電站的價(jià)值給予相應(yīng)補(bǔ)償是當(dāng)前亟需解4.2風(fēng)光蓄儲(chǔ)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(chǔ)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(yùn)營(yíng)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?gòu)募夹g(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三個(gè)角度出發(fā)，提出綜合貢獻(xiàn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用熵權(quán)法計(jì)算各發(fā)電主體對(duì)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(jì)算流程本方法考慮了各發(fā)電主體對(duì)整一體化系統(tǒng)的綜合貢獻(xiàn)度和儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(píng)價(jià)體系?可再生能源利用率?輸電線(xiàn)路負(fù)載率?減少碳排放量本方法從風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，從可再生能源利用率、輸電線(xiàn)路負(fù)載率和減少碳排放量3個(gè)層面設(shè)計(jì)綜合貢獻(xiàn)度評(píng)價(jià)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(chǔ)融合發(fā)展運(yùn)營(yíng)商通過(guò)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(shí)提高了儲(chǔ)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(xiàn)路的最大輸電功率為300MW，輸電功率波動(dòng)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(xiàng)目的資本金比例為20%，剩余80%銀行項(xiàng)目貸款，采用等額本息還款方式分25年還清，長(zhǎng)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(píng)價(jià)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(yùn)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(duì)融合發(fā)展系統(tǒng)的綜合效益評(píng)估指標(biāo)，計(jì)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(jì)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(lái)邊際增益的加權(quán)值φi在Shapley值分?jǐn)傊档挠?jì)算基礎(chǔ)上，引入各發(fā)電主體的綜合評(píng)價(jià)權(quán)重σi，對(duì)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(shí)，系統(tǒng)中儲(chǔ)能（抽蓄）的收益比例從0.110提升本方法從風(fēng)光蓄儲(chǔ)融合發(fā)展運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，從可再生能源利用率、輸電線(xiàn)路負(fù)載率和減少碳排放量3個(gè)層面設(shè)計(jì)綜合貢獻(xiàn)度評(píng)價(jià)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(chǔ)融合發(fā)展運(yùn)營(yíng)商通過(guò)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(shí)提高了儲(chǔ)能機(jī)組助力于可再生能源消納湖南省風(fēng)光蓄儲(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)對(duì)火電替代作用的計(jì)算結(jié)果，盡管新能源和儲(chǔ)能系統(tǒng)一定程度可以替代火電+新能源系統(tǒng)，但在儲(chǔ)能技術(shù)成本突破前，火電的保供作用仍無(wú)法完全替代。在雙碳目標(biāo)下，建議主管部門(mén)優(yōu)先考慮發(fā)展儲(chǔ)能+新能源的發(fā)展模式，并根據(jù)預(yù)測(cè)并提出對(duì)抽水蓄能、新型儲(chǔ)能、火電的實(shí)際建設(shè)需求與建設(shè)時(shí)序，合理控制電力系5.2完善湖南省儲(chǔ)能容量電價(jià)機(jī)制一是充分考慮儲(chǔ)能