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储能发展和电力跨省跨区交易机制研究:促进西北新能源高比例发展亟需解决的关键问题

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储能发展和电力跨省跨区交易机制研究:促进西北新能源高比例发展亟需解决的关键问题

专题报告 促进西北新能源高比例发展亟需解决的关键问题 ——储能发展和电力跨省跨区交易机制研究 电力圆桌项目课题组 2024年09月 电力圆桌项目 电力圆桌(全称电力可持续发展高级圆桌会议)项目于2015年9月启动,旨在紧扣应对气候变化、调整能源结构的国家战略,邀请业内专家和各利益方参与,共同探讨中国电力部门低碳转型的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制,电力圆桌将各方关心的、有争议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论,选出核心问题委托智库开展高质量研究,并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见,从而支持相关政策的制定和落地,推动中国电力行业的改革和可持续发展,提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 项目课题组 中国能源研究会双碳产业合作分会是中国能源研究会分支机构,由中国能源研究会碳中和产业合作中心改组而成,分会前身碳中和产业合作中心成立于2021年11月。分会的基本定位是双碳产业领域的合作交流服务平台,发挥桥梁纽带作用。分会自成立以来,一直在中国能源研究会的领导下,始终以推动落实国家“双碳”战略目标为宗旨,以促进双碳产业广泛深度合作为己任,本着共创市场、共享资源、共同发展的理念,与有关政府机构、企事业单位、学术团体、国际组织广泛联系、密切合作,积极推进“双碳”目标下的产业合作、政策研究、路径探讨、标准制定、交流活动等工作。分会秘书处挂靠单位为中国能源网。 中国能源网研究中心是一家专注于能源行业发展的独立第三方专业研究机构,拥有一支由行业分析师与研究人员共同组成的专业研究团队,该研究团队拥有超过十五年以上能源项目开发和政策研究咨询经验,并在中国能源网研究中心顾问委员会和专家委员会的直接指导下开展专项课题研究,为政府组织、国内外能源相关机构与企业提供包括能源行业政策分析,战略研究,产业专项研究,项目开发与投融资可行性研究、及市场调研等方面的研究咨询服务。 西安交通大学是国家一流大学建设名单A类建设高校,2022年入选国家第二轮“双一流”建设高校,8个学科入选国家“双一流”建设学科。据2024年1月ESI公布的数据,学校19个学科进入世界学术机构前1%,6个学科进入前1‰,其中工程学进入前万分之一,排名全球第9。师资队伍中入选院士、杰青等国家级各类重大人才工程588人次,获评国家级创新团队51个,为国家作出突出贡献并享受政府特殊津贴专家450名,国家级教学名师11名。 CoverImage@Freepik 所使用的方正字体由方正电子免费公益授权 促进西北新能源高比例发展亟需解决的关键问题—— 储能发展和电力跨省跨区交易机制研究 AdvancingHighProportionRenewableEnergyDevelopmentinNorthwestChina: AStudyonEnergyStorageDevelopmentandInterprovincialPowerTradingMechanisms 课题组组长:黄少中 课题组副组长:张葵叶丁涛 报告撰写人:黄雨涵于立东汤泰谢刘双飞张洪基贾文皓穆程刚 目录 摘要���������������������������������������������������������������������������������������������01研究背景��������������������������������������������������������������������������������������021�西北地区储能发展关键问题研究�������������������������������������������������04 1�1西北地区储能现状������������������������������������������������������������������������04 1�2西北地区储能发展面临的关键问题�������������������������������������������������10 1�3西北地区储能发展路径������������������������������������������������������������������18 1�4研究发现��������������������������������������������������������������������������������������32 2�西北地区电力跨省跨区交易关键问题研究�����������������������������������34 2�1西北地区电力跨省跨区交易发展现状研究���������������������������������������34 2�2西北地区电力跨省跨区交易面临的关键问题������������������������������������42 2�3西北地区电力跨省跨区交易发展路径����������������������������������������������47 2�4研究发现��������������������������������������������������������������������������������������55行业建议��������������������������������������������������������������������������������������57参考文献��������������������������������������������������������������������������������������61 摘要 “十四五”时期是加快构建新型电力系统、推动实现碳达峰目标的关键时期,以风电和光伏为代表的新能源将成为新型电力系统的主力电源。但新能源在可控性、可预测性方面与传统能源相比存在显著差距,进而给电网功率平衡、调频调峰带来挑战。充分利用灵活性资源,实现新能源高质量稳定供电,成为实现“双碳”目标的关键难点之一。 西北电网是国内首个新能源成为第一大电源的区域电网,作为我国重要的清洁能源外送基地,肩负推动我国能源转型的历史重任。储能具有布局灵活、响应速度快等灵活性优势,跨省跨区交易能够实现资源广域互济互补,是促进西北地区新能源高质量发展的重要抓手。为此,本报告从西北地区储能发展和电力跨省跨区交易机制两方面展开研究,梳理总结二者的发展现状、趋势、面临挑战和解决措施。 报告第一部分基于对西北地区储能的发展定位与建设现状调研分析,重点围绕西北地区发电侧、电网侧、用户侧储能,针对储能利用率不足、成本疏导不畅、商业模式不明、市场化程度不高等问题开展对策分析。第二部分基于对西北区域电力跨省跨区交易的发展定位与现状调研分析,重点围绕西北区域电力跨省跨区交易在市场主体、参与方式、价格形成等方面的问题开展对策分析。 最终,报告提出了“初期靠补偿、远期靠市场、创新储能商业模式”的储能发展问题的解决方案,形成了促进框架协议市场化、推动弹性交易、配置打捆交易、管控售电侧盈利等跨省区交易发展问题的解决方案,从而促进西北储能与电力跨省跨区交易的可持续发展,推动新型能源体系与新型电力系统建设,促进西北新能源高比例发展。 研究背景 面对全球气候治理共识和实现低碳发展的内在需求,我国坚持积极稳妥推进“碳达峰、碳中和”目标实现,推动整体社会生产过程的绿色低碳转型,优化调整宏观能源系统供需结构调整。中央财经委员会第九次会议指出,要深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统,指明了未来我国电力系统中高比例新能源接入的发展方向。“十四五”是加快构建新型电力系统、推动实现碳达峰目标的关键时期。在此背景下,风电和光伏将成为新型电力系统的主力电源,截至2023年底,全国累计风光发电装机容量达到10.5亿千瓦[1],但新能源在可控性、可预测性方面与传统能源相比存在显著差距,进而给电网功率平衡、调频调峰等带来挑战。 西北地区是我国重要的新能源基地,风能、光能等新能源资源储量已超过160亿千瓦[3]。2023年,西北电网新能源装机达2.1亿千瓦,占发电总装机容量的50.1%,高于全国平均水平的36.0%;当年新能源发电量占比为19.6%,高于全国平均水平的15.5%,是国内首个新能源成为第一大电源的区域电网[2]。随着沙戈荒大型风光基地等国家重点项目的进一步落地,西北新能源发电装机占比将持续提升,地区大电网平衡机理、稳定特性将发生巨大变革,电网形态及功能将快速向新型电力系统演进。“十四五”期间,西北地区在原规划陕武、陇东、哈密北特高压直流通道基础上,新增宁夏-湖南、陕北-安徽、陕北-河南、甘电入浙4回特高压直流,新增外送容量3200万千瓦,积极发挥区域平台作用,通过新能源绿电服务全国经济发展和能源转型[4]。 然而,新能源发电受自然条件的影响较大,其自身波动性和间歇性特点给电网带来消纳挑战,并且难以实现高质量的稳定供电,成为影响“双碳”目标的关键难点之一,而储能技术和电力跨省跨区交易被视为破解这些难题的重要举措。为加快构建西北地区新型电力系统、提升新能源消纳能力,亟需基于西北地区储能和电力跨省跨区交易现状,分析二者未来发展面临的关键问题及解决措施,最终助力西北地区新能源高比例和高质量发展。 在储能发展方面,国家能源局在2023年发布的《新型电力系统发展蓝皮书》中明确将“加强储能规模化布局应用体系建设”列为新型电力系统四大体系建设的重点任务之一,为全面提升电力系统平衡调节能力提供重要支撑。储能技术能够实现能量的时空转移和转化,将成为保障电力系统安全稳定、经济运行不可或缺的配套设施。2020-2024年,西北地区储能装机容量复合增速超过100%,已成为全国储能发展最快的地区[5]。未来,多类型储能将在西北电力系统中扮演关键角色,通过大规模部署为新能源发电的波动性问题提供解决方案,有效平衡电力供需并提高电网的稳定性和可靠性。 在跨省交易方面,《国家发展改革委国家能源局关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》要求,有序推进跨省跨区市场间开放合作,建立多元市场主体参与跨省跨区交易的机制。区域间和区域内的电力资源优化配置有助于减少电力供需矛盾,将富余的电力资源从能源富集区输送到电力短缺区,推动实现“全网一盘棋”。电力跨省跨区交易可以分为中长期交易和现货交易,二者在时序上衔接协调、互为补充,在现货市场中通常根据电力供需情况、电网调节能力、网络阻塞情况将中长期电量分解后进行财务交割或物理执行。同时,当前大用户之间缺乏直接联系,电力跨省跨区交易将促进更广泛的电力市场联动和资源共享,提升整体能源利用效率。西北区域的跨省跨区交易主要分为通过直流通道送往中、东部省份的跨区域电量交易以及西北地区内部五省份之间的省间电量交易。2023年,西北电网新能源跨省跨区交易电量达970亿千瓦时,占西北新能源年发电量的近三分之一,呈现快速发展趋势[6]。依托于构建更加完善的西北电力市场机制和互联的输电网络,西北地区将在未来实现更高效、更经济的电力供应。 1 西北地区储能发展关键问题研究 1.1西北地区储能现状 1、西北地区储能作用及定位 (一)储能发展模式 截至2023年底,我国储能总装机2500万千瓦,电源侧占比49.11%,电网侧占48.09%,用户侧占2.80%[11]。其中,新型储能的典型发展模式包括发电侧、电网侧、用电侧,而抽水蓄能集中在电网侧、光热电站集中在电源侧。 (1)发电侧 发电侧储能主要应用于新能源配储,通过高充低放平滑新能源出力波动,将弃风弃光电量移至其他时段并网,促进新能源消纳水平的提升。同时,发电侧储能平抑短时间内波动的特性,能够促进新能源友好并网。此外,储能的响应速度较快,能够与火电机组捆绑参与调频。 (2)电网侧 电网侧储能以独立储能为主,能够为电网调峰调频发挥重要支撑,促进提升大电