湖南省风光蓄储融合发展研究

湖南省风光蓄储融合发展研究 湖南省能源碳中和发展研究中心，北京大学能源研究院 2024年11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 中国能建湖南院创建于1958年，为中国能源建设集团(世界500强)在湘办事处单位。拥有电力、化工石化医药双行业甲级、工程勘察、咨询等专项甲级资质，业务涵盖能源电力规划、低碳节能咨询、超特高压电网、核电、大型火电、新能源、储能、综合能源、化工、医药、市政、建筑、环保等领域。 湖南省能源碳中和发展研究中心由省发改委批准，依托湖南院专业技术力量牵头组建，提供从双碳方案顶层设计到典型项目实施的一揽子服务，致力于打造国内领先的“双碳”智库和系统解决方案提供商。 北京大学能源研究院是北京大学下属独立科研实体机构。研究院以国家能源发展战略需求为导向，立足能源领域全局及国际前沿，利用北京大学学科门类齐全的优势，聚焦制约我国能源行业发展的重大战略和科技问题，按照“需求导向、学科引领、软硬结合、交叉创新、突出重点、形成特色”的宗旨，推动能源科技进展，促进能源清洁转型，开展专业及公众教育，致力于打造国际水平的能源智库和能源科技研发推广平台。 湖南省风光蓄储融合发展研究 Wind-Solar-Energy Storage Integration Study inHunan Province 报告作者 湖南省能源碳中和发展研究中心 余虎、程远林、张舒、周野、方绍凤、施志鹏 北京大学能源研究院 吴迪、汪若宇、王可珂、俞露稼、康俊杰 2024年11月 目 录 执行摘要.................................................................................................ii 1.湖南省电力行业发展现状和形势..........................................................1 1.1湖南省电力行业发展现状........................................................................11.2湖南省电力行业发展的主要问题............................................................4 2.湖南省可再生能源与储能融合发展的潜力.........................................5 2.1可再生能源发展形势与资源禀赋.............................................................52.2储能设施发展形势与资源禀赋................................................................72.3湖南省储能运行实际情况.......................................................................72.4风光蓄储融合发展模式..........................................................................8 3.湖南省风光蓄储融合发展的规划方案................................................11 3.1总体研究思路........................................................................................113.2湖南省风光水火储发展规模预测..........................................................123.3湖南省风光蓄储融合发展规划方案.......................................................14 4.湖南省风光蓄储融合发展模式的效益分摊方法研究........................20 4.1风光蓄储融合发展模式效益分摊的问题...............................................204.2风光蓄储融合发展内部效益分摊方法...................................................214.3融合发展模式的成本分摊案例分析......................................................22 5.湖南省风光蓄储融合发展的政策建议和保障措施............................24 5.1做好顶层设计，科学规划新能源与储能...............................................245.2完善湖南省储能容量电价机制.............................................................245.3优化利益分配模式................................................................................255.4推进新能源和储能积极参与电力市场..................................................26 参考文献...............................................................................................27 执行摘要 “双碳”目标指引下，以风电与太阳能为代表的可再生能源的装机容量不断增长。湖南省是全国首个发布省级新型电力系统发展规划纲要的省份，但面临保障供应能力不足、峰谷差率极高、系统调节能力不强等问题。为此，通过探索风光蓄储融合发展模式的可行性，提高可再生能源对电力系统的支撑作用，并明确融合发展模式的成本疏导方式，将有力推进可再生能源大规模、高比例、市场化、高质量发展。并将为湖南省碳达峰碳中和战略目标的实现奠定基础，力争在2025年后不再核准新的煤电机组。 本课题分析了湖南省电力行业的发展现状和主要问题，系统评估了可再生能源与储能的发展形势与资源禀赋，探讨了湖南省风光储融合发展模式的潜力和挑战。课题组还通过建模规划了湖南省中长期风光蓄储融合发展的方案，并以实际案例分析了风光储融合发展模式与独立建设项目的经济性以及相应的效益分摊模式。 研究发现，单独建设储能存在内部收益率低、初期投资高、缺乏有效的政策支持等问题，难以盈利。课题组通过实际案例，对比分析了风储融合发展模式与“风电+煤电”、“风电+气电”等风电与传统调节性电源组合模式的差异。尽管现阶段“风电+气电”的净收益较高，但未来随着碳成本的不断提升、储能建设一次成本逐步降低，以及储能收益机制的不断完善，综合考虑储能容量电价收益、共享模式参与市场等收益方式落实落地，风光储融合发展模式的收益前景更为看好。为支持融合发展，课题组建立了内部效益分摊方法，提出了综合贡献度考核机制，有利于避免各发电主体间的利益冲突，提高了储能机 组助力可再生能源消纳的积极性，实现内部效益的科学合理分摊，可为融合发展系统运营商提供参考。 课题组提出湖南省风光蓄储融合发展的如下建议： (1)主管部门优先考虑推进储能+新能源的发展模式，预测并提出对抽水蓄能、新型储能、火电的实际建设需求与建设时序，合理控制电力系统安全调节总成本；(2)充分考虑储能固定成本的波动性、当前可实现的容量价值和宏观调控等因素，逐步推动新型储能容量电价机制；(3)按照“谁受益、谁付费”的原则，结合风光蓄储融合发展模式中各发电主体对整一体化系统的综合贡献度和储能带给各发电主体的电量增益，建立合理的成本分摊和疏导机制；(4)积极推进新能源和储能参与电力市场，研究设立新的辅助服务品种，出台或完善新型储能参与辅助服务市场规则、允许储能参与各细分市场并进行收益叠加、建立和完善体现储能绿色价值的政策体系。 湖南省电力行业发展现状和形势 1.1湖南省电力行业发展现状 1、需求侧 进入“十四五”以来，电力需求保持稳步增长，电力消费结构持续优化，第三产业电力消费占比持续增加。 2023年湖南省人均用电量为3466千瓦时，仅为全国人均用电量6539千瓦时的一半左右。湖南省人均生活用电量水平较高，2023年全省人均生活用电量946千瓦时，与全国人均生活用电量959千瓦时基本持平，表明湖南省经济增长的重心正持续向生活与消费方向转移。图1.1-1湖南省全社会用电量情况第一产业第二产业第三产业城乡居民生活用电量增速 近年来，湖南省单位GDP电耗保持稳步下降，经济发展低碳化成效显著。2023年湖南省单位GDP电耗439千瓦时/万元，不到全国水平的六成（2023年全国单位GDP电耗732千瓦时/万元），较2015年下降13.4%，第三产业和居民生活拉动电力消费快速增长。 2、供给侧 湖南省电力生产供应能力稳步提升，装机结构进一步优化，光伏发电和风电跃升发展，行业清洁低碳转型加速推进。2023年底，湖南电网电源装机超7000万千瓦，可再生能源装机占比超过60%。 万千瓦发电量方面，整体来看，湖南省可再生能源发电量占比波动较大，主要是由于湖南省本地电力装机中水电装机规模占比大，受天气情况影响较为直接。2023年风光水可再生能源发电量达到680亿千瓦时，占总发电量的38%，对传统发电增量电量形成有效替代，加速推动了电力清洁低碳转型。 3、电网侧 图3.3-1系统需求曲线示意图湖南作为电力受端省份，暂无电力调出情况，省内湘东基本建成500千伏双环网，形成“西电东送、南北互供”的500千伏骨干网架，围绕湘东、湘南形成“两个受端”环网的运行格局，220千伏电网基本实现区县全覆盖，电网供电能力、供电可靠性及可再生能源消纳能力不断增强，为全省构建以新能源为主体的新型电力系统奠定良好基础。 1.2湖南省电力行业发展的主要问题 1、电力保障供应能力不足 湖南省面临着传统能源缺煤无油乏气，新能源资源禀赋不优、发电效率不高的局面，能源对外依存率长期维持在80%以上，电力保供长期存在较大压力。湖南省基础支撑火电装机占比偏低，仅为40%左右，低于全国9个百分点，出力不确定性电源装机占比高（水电+新能源占比达到56%）。即使已核准煤电、气电按期投运，到2025年支撑火电占比仍未得到有效提升（41%），高峰负荷期间电源顶峰能力不足，保供压力较大。在考虑“十四五”已核准煤电、气电以及宁湘直流均预期投产的情况下，预计到2025年湖南省电力刚性缺口约200～300万千瓦，电力供应仍存在一定“硬缺口”，未来一段时期还将常态化面临紧张局面。 2、电力系统调节能力不强 湖南第三产业与城乡居民生活用电占比高（48.6%），在电网用电高峰时刻，基本不具备可调节的空间，其中居民生活用电高于全国15个百分点。湖南省负荷峰谷差率已接近60%，位于国网首位。湖南省电源调峰能力不强，丰水期受负荷较低和风雨同期的影响，常规水电汛期整体调节能力不强，火电深度调峰成