儲能在常規(guī)電力系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電、分布式發(fā)電與微網(wǎng)、輔助服務(wù)等領(lǐng)域具有不同的作用和價值，其收益模式和經(jīng)濟(jì)評價方法也不同。但國內(nèi)外對儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究尚屬于初期階段，未形成成熟的經(jīng)濟(jì)評價體系。本文綜述了國內(nèi)外儲能經(jīng)濟(jì)性的研究現(xiàn)狀，結(jié)合不同儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了儲能在不同應(yīng)用領(lǐng)域的價值收益模式，初步建立了儲能在不同收益模式下的收益模型。同時，分析了目前儲能經(jīng)濟(jì)性研究的幾種主流方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，以及儲能經(jīng)濟(jì)性研究的發(fā)展趨勢。

　　隨著可再生能源系統(tǒng)、分布式供能系統(tǒng)、微電網(wǎng)及智能電網(wǎng)等的快速發(fā)展，能源市場對儲能的需求越發(fā)迫切。儲能是指通過介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲起來，在需要時再釋放出來的過程，被稱為電力行業(yè)的第六價值鏈?，F(xiàn)有儲能技術(shù)種類較多，包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、儲熱、飛輪儲能、鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池、超級電容器和超導(dǎo)儲能等，其中，抽水蓄能是技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的電力儲能技術(shù)，其它的電力儲能技術(shù)多處于示范及產(chǎn)業(yè)化初期階段。這些新興的儲能技術(shù)是否會被市場接納，其經(jīng)濟(jì)性是重要決定因素之一。

　　儲能在常規(guī)電力系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電、分布式發(fā)電與微網(wǎng)、輔助服務(wù)等領(lǐng)域的作用不同，其收益模式和經(jīng)濟(jì)評價方法也不同，而國內(nèi)外對儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性研究尚不夠深入，缺乏對相關(guān)研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢的綜合分析和歸納總結(jié)。因此，本文綜述了國內(nèi)外儲能經(jīng)濟(jì)性研究現(xiàn)狀，總結(jié)了儲能在電力系統(tǒng)中的價值和收益，同時分析了儲能經(jīng)濟(jì)性研究的發(fā)展趨勢。

　　一、儲能經(jīng)濟(jì)性研究現(xiàn)狀

　　1.1 國際研究現(xiàn)狀

　　國際上對儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究相對較早，對儲能應(yīng)用的收益測算方法和儲能的價值評估方法有了一些認(rèn)識。

　　帝國理工學(xué)院GORANSTRBAC團(tuán)隊發(fā)表的報告“StrategicassessmentoftheroleandvalueofenergystoragesystemsintheUKlowcarbonenergyfuture”[10]對未來（2030—2050年）低碳能源科技形勢下不同儲能技術(shù)的戰(zhàn)略價值進(jìn)行了分析，并針對分布式儲能與集中式儲能兩種情況下的凈效益和儲能的最優(yōu)容量進(jìn)行了預(yù)測，同時對電網(wǎng)靈活性對儲能的各種高要求進(jìn)行了總結(jié)。報告指出，儲能對于未來優(yōu)化分配資源、減少碳排放和低碳科技發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略價值，且其不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)層面。報告預(yù)測，在未來，政策將逐步健全，逐步使儲能技術(shù)在低碳能源利用方面起到越來越重要的作用。

表1儲能的應(yīng)用領(lǐng)域

　　1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

　　中國對儲能經(jīng)濟(jì)性的研究剛剛起步，整體研究狀況較國外具有一定的局限性。

　　中國防化科學(xué)研究院楊裕生院士等學(xué)者最先提出了YCC指數(shù)方法式中，YCC為經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)；Rtotal為總收益，元/kW˙h；Ctotal為總成本，元/kW˙h；Rout為釋能電價，元/kW˙h；Rin為儲能電價，元/kW˙h；η為儲能系統(tǒng)效率；C為輸出1kW˙h電能的初始投資，元/kW˙h；C0為輸出1kW˙h電能的運(yùn)行成本，元/kW˙h；DOD為充放電深度；L為循環(huán)次數(shù)；Pm為儲能系統(tǒng)的收益率，%。

　　二、儲能經(jīng)濟(jì)性模型

　　2.1 傳統(tǒng)發(fā)電領(lǐng)域

　　◆輔助動態(tài)運(yùn)行

　　動態(tài)運(yùn)行是指為了保證負(fù)荷和發(fā)電之間實時保持平衡，需要火電機(jī)組的輸出根據(jù)調(diào)度的要求進(jìn)行調(diào)整，而不是恒定地工作在額定輸出狀態(tài)。具體包括啟動、爬坡、非滿發(fā)狀態(tài)和關(guān)停4種運(yùn)行狀態(tài)。輔助動態(tài)運(yùn)行的應(yīng)用是指儲能裝置和火電機(jī)組共同按照調(diào)度的要求調(diào)整輸出的大小，盡可能地減小火電機(jī)組輸出的波動范圍，盡可能地讓火電機(jī)組工作在接近經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)下，一般來說，火電機(jī)組都設(shè)計成滿發(fā)時為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組的熱效率最高。

　　由于儲能技術(shù)具備快速響應(yīng)速度，通過應(yīng)用儲能技術(shù)進(jìn)行輔助動態(tài)運(yùn)行可以提高火電機(jī)組的效率，減少碳排放。動態(tài)運(yùn)行會使機(jī)組部分組件產(chǎn)生蠕變，造成這些設(shè)備受損，提高了發(fā)生故障的可能，即降低了機(jī)組的可靠性。同時，增加了更換設(shè)備的可能和檢修的費(fèi)用，最終降低了整個機(jī)組的使用壽命。儲能技術(shù)的應(yīng)用可以避免動態(tài)運(yùn)行對機(jī)組壽命的損害，減少設(shè)備維護(hù)和更換設(shè)備的費(fèi)用，進(jìn)而延緩或減少發(fā)電側(cè)對新建發(fā)電機(jī)組的需求。

　　2.2 可再生能源領(lǐng)域

　　◆削峰填谷

　　在負(fù)荷低或限電時，間歇性可再生能源給儲能裝置充電；在負(fù)荷高或不限電時，儲能裝置向電網(wǎng)充電。這一應(yīng)用使得儲能和可再生能源作為一個完整系統(tǒng)時，其輸出是可調(diào)、可調(diào)度的，減少電力系統(tǒng)備用機(jī)組容量，使間歇性、可再生能源變得電網(wǎng)友好、可調(diào)度。

　　◆跟蹤計劃出力

　　近年來，大規(guī)模的風(fēng)電并入電網(wǎng)運(yùn)行，由于風(fēng)電的出力情況具有隨機(jī)性、波動性的特點(diǎn)，使得電網(wǎng)的功率平衡受到影響，因此需要對風(fēng)電場的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測，以保證電網(wǎng)的功率平衡和運(yùn)行安全。

　　2.3 輔助服務(wù)領(lǐng)域

　　◆調(diào)頻

　　電力系統(tǒng)頻率是電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，是在規(guī)定時間間隔內(nèi)測量的基波電壓波形的重復(fù)次數(shù)，反映的是發(fā)電有功功率和負(fù)荷之間的平衡關(guān)系。各國根據(jù)本國電網(wǎng)的實際情況，都會設(shè)定一個頻率的基準(zhǔn)值，如中國、歐洲、澳大利亞和日本的東部電力系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率為50Hz，北美和日本中西部電力系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率為60Hz。

　　實際運(yùn)行中，頻率并不能時刻保持在基準(zhǔn)頻率狀態(tài)，當(dāng)電力系統(tǒng)中原動機(jī)的功率和負(fù)荷功率發(fā)生變化時，必然會引起電力系統(tǒng)頻率的變化。頻率的偏差不利于用電和發(fā)電設(shè)備的安全、高效運(yùn)行，在有的情況下，甚至?xí)p害設(shè)備，因此，在系統(tǒng)頻率偏差超出允許范圍后（我國的偏差范圍為0.2Hz），必須進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。

　　◆調(diào)峰

　　電力系統(tǒng)在實際運(yùn)行過程中，總的用電負(fù)荷曲線并不是一條水平的直線，而是有高峰低谷之分。由于高峰負(fù)荷僅在一天的某個時段出現(xiàn)，因此，需要配備一定的發(fā)電機(jī)組在需要高峰負(fù)荷時發(fā)電，滿足電力需求，實現(xiàn)電力系統(tǒng)中電力生產(chǎn)和電力消費(fèi)間的平衡。由于各國電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式不盡相同，對于電力輔助服務(wù)的分類也各有區(qū)別，目前在美國等國外輔助服務(wù)市場中，并沒有包含調(diào)峰輔助服務(wù)，在中國的輔助服務(wù)市場中，調(diào)峰輔助服務(wù)分為基本調(diào)峰和有償調(diào)峰。

　　◆備用容量

　　備用容量指的是電力系統(tǒng)除滿足預(yù)計負(fù)荷需求外，在發(fā)生事故時，為保障電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而預(yù)留的有功功率儲備。備用容量可以隨時被調(diào)用，并且輸出負(fù)荷可調(diào)。通常來說，電力系統(tǒng)中的備用容量應(yīng)該等于系統(tǒng)正常電力供應(yīng)容量的15%——20%，但最小值應(yīng)該等于系統(tǒng)中單機(jī)裝機(jī)最大的機(jī)組容量。

　　2.4 分布式能源與微網(wǎng)領(lǐng)域

　　◆分時電價管理

　　電力系統(tǒng)中的負(fù)荷總量并不是一成不變的，隨著時間的變化用電量會出現(xiàn)高峰、平段、低谷等現(xiàn)象，電力部門根據(jù)這些特點(diǎn)，將每天24小時劃分為高峰、平段、低谷等多個時段，對各時段分別制定不同的電價水平，即為分時電價?；诹闶垭妰r，用戶可以根據(jù)自己的實際情況安排用電計劃，將電價較高時段的電力需求轉(zhuǎn)移到電價較低的時段實現(xiàn)，從而達(dá)到降低總體電價水平的目的，即為分時電價管理。分時電價管理與移峰很相似，但分時電價管理是基于分時電價體系來實現(xiàn)的。在實施了分時電價的電力市場中，儲能是理想的幫助電力用戶實現(xiàn)分時電價管理的手段。在電價較低時給儲能系統(tǒng)充電，在高電價時放電，不僅可以通過低存高放來降低整體用電成本，而且還不用改變用戶的用電習(xí)慣，即使是在電價最高時還可以按自己的需求使用電能。

　　分時電價管理的收益主要通過電價差和用電計劃的調(diào)整而獲得。

　　◆容量費(fèi)用管理

　　在電力市場中，存在著兩種形式的電價，一種是電量電價，另一種是容量電價。其中，電量電價指的是按照實際發(fā)生的交易電量計費(fèi)的電價，具體到用戶側(cè)，則指的是按用戶所用電度數(shù)計費(fèi)的電價。容量電價與電量電價不同，它主要取決于用戶用電功率的最高值，與在該功率下使用的時間長短以及用戶用電總量都無關(guān)。

　　◆提高供電可靠性

　　儲能用于提高微網(wǎng)供電可靠性，是指發(fā)生停電故障時，儲能能夠?qū)涞哪芰抗?yīng)給終端用戶，避免了故障修復(fù)過程中的電能中斷，以保證供電可靠性。該應(yīng)用中的儲能必須具備高質(zhì)量、高可靠性的要求，儲能放電時間主要與安裝地點(diǎn)相關(guān)?？煽啃缘慕?jīng)濟(jì)價值計算一般來說會很困難。一方面，提高可靠性對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益跟停電損失有關(guān)，而在某次停電事件中不同的負(fù)荷所受影響是不同的；另一方面，有些重要負(fù)荷涉及到公共安全、災(zāi)后救援以及戰(zhàn)時的一些特殊情況，這樣的情況下提供電力供應(yīng)保證服務(wù)的價值是非常難量化的。因此，該部分收益主要取決于電力服務(wù)對用戶來說的價值，另外停電損失的賠償也是該部分收益的一部分。

　　◆提高電能質(zhì)量

　　儲能技術(shù)用于提高電能質(zhì)量，是指在負(fù)荷端的儲能能夠在短期故障的情況下保持電能質(zhì)量，減少電壓波動、頻率波動、功率因數(shù)、諧波以及秒級到分鐘級的負(fù)荷擾動等對電能質(zhì)量的影響。與提高供電可靠性類似，通過儲能提高電能質(zhì)量獲得收益，主要跟發(fā)生電能質(zhì)量不合格事件的次數(shù)及低質(zhì)量的電力服務(wù)給用戶造成的損失程度有關(guān)，同時配備的儲能系統(tǒng)的容量等指標(biāo)也能影響該部分的收益。

　　結(jié)論

　　本文綜述了國內(nèi)外儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性研究進(jìn)展，歸納了儲能經(jīng)濟(jì)與價值研究的方法，總結(jié)了儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用價值和收益模式，初步建立了儲能技術(shù)在不同收益模式下的經(jīng)濟(jì)性模型。主要結(jié)論如下。

　?。?）儲能經(jīng)濟(jì)性的研究方法主要包括三個層次：第一層次為簡單層次，是指僅考慮現(xiàn)有機(jī)制體制帶來的投資收益，不考慮機(jī)制體制不涵蓋的其它間接收益，該方法簡單，但與儲能實際價值偏差較大；第二層次為電力層次，是指考慮儲能在電力系統(tǒng)內(nèi)的所有收益，不考慮儲能的社會效益，如減排、提高基礎(chǔ)設(shè)施利用率等，該方法更能反映儲能的實際價值；第三層次為綜合層次，是指以區(qū)域電力系統(tǒng)為研究對象，通過比較該系統(tǒng)中有無儲能兩種情況下的生產(chǎn)運(yùn)行成本以及社會效益的不同來計算儲能的收益，該方法能夠更全面體現(xiàn)儲能的實際價值，是儲能經(jīng)濟(jì)性研究的必然趨勢。

　?。?）通過分析儲能在能源系統(tǒng)中的主要作用和收益模式，建立了儲能的收益模型。在傳統(tǒng)發(fā)電領(lǐng)域，儲能主要起到輔助動態(tài)運(yùn)行、取代或延緩新建機(jī)組的作用；在可再生能源領(lǐng)域，儲能主要起到削峰填谷和跟蹤計劃出力的作用；在輔助服務(wù)領(lǐng)域，儲能主要起到調(diào)頻、調(diào)峰和備用容量的作用；在分布式能源與微網(wǎng)領(lǐng)域，儲能主要起到分時電價管理、容量費(fèi)用管理和提高供電可靠性的作用。