风光温暖千家万户——区域化储能促进新能源消纳的示范路径

区域化储能供热促进新能源消纳的示范路径 哈尔滨工业大学(威海） 山东新能源发电及供热现状新能源区域化高效供热技术三区域化供热支撑新能源发展新路四区域化供热低成本参与电网调度五推广应用潜力与团队优势 报告目录 山东新能源发电及供热现状 第一部分 口山东省新能源发电现状口山东省供热现状与改造需求分析 山东省新能源发电现状 2025年底山东省新能源总装机约1.3亿于瓦，成为山东省第一大电源。光伏装机8514万千瓦，居全国首位；风电装机2669万千瓦，居全国第五，新能源装机容量已超过全省最大负荷 相比西北集中式新能源基地，山东省风光受海陆气候及分布式占比高等因素影响，出力呈现更强的波动性、间歇性和反调峰性，新能源与负荷的时序错配问题较为突出。2025年1-3月山东省风电、光伏利用率分别约为91.8%和95.1%，低于全国平均水平。 随着山东省新能源装机比例过半、以及风光自身不友好特性，电网消纳由易向难，传统“源随荷动”模式失效，灵活性调节资源、特别是低成本调节资源严重不足。 推动调控方式向源网荷储协同”转变，鼓励将分布式能源（分布式电源、储能、可调节负荷等）智能聚合，参与主网调度运行和电力市场是目前电网发展的一个重要方向。 （二）山东省供热现状与改造需求分析 民生改善自标：2024年我国能源消费总量达59.6亿吨标准煤。山东省作为工业与人口大省，能源消费量约占全国的8%。供热空调能耗已占能源消费总量的20%以上，与发达国家30%相比还有增长空间 减碳需求迫切：按单位供暖面积40W/m²、每年连续供暖4.5个月测算，1亿平方米年需供热量约130亿kWh，折合约225万吨原煤。目前山东省供暖面积22亿m²，燃煤供热面积约15.76亿m2，原煤消耗约3550万吨CO2排放量约0.66亿吨 传统供热受限：随着新能源发电占比逐步上升，传统热电联产正从“供热主力”向“辅助调峰”的角色转变，无法满足大规模稳定供热需求。 双碳目标引领：在双碳总目标下，山东省省委书记林武要求，到2027年底，全省供热燃煤锅炉全部替代退出；天然气作为战略性、基础性资源预计在2030年前后逐步退出主力供热序列。 新能源区域化高效供热技术 第二部分 口技术简介口供热系统构成口示范案例 （一）技术简介 新能源区域化供热技术：以环境能源为主要取热源、以整县整市为供热单元，依托大规模电动热泵与储能技术协同应用，实现供热系统的清洁化与规模化运行。该模式可实现“一份电量、三份热量”的能量倍增效应，并通过电热解耦赋予供热负荷分钟级柔性调节能力。 》环境能源：水源、地源、空气源、地热能等环境中的能源。 区域化：以区、县、市为对象，每个区县建设10到15个百万m级清洁能源站，以分布式能源站的形式解决整个区县市的供热问题 储能：基于高效储热设备及“源网荷储一体化”智慧供热平台，柔性调整供执负荷响应由网分时调节求 常见供热技术对比： 供热系统构成(二) 系统构成：区域化供热系统主要由能源站、储能设备、供热管网及用热小区四部分构成。 能源站：以高效热泵机组为核心，提取低品位热能用以供热，实现电热资源的灵活转换。 供热管网：包括一、二次网，连接能源站、储能设备与热用户。 用热小区：小区内设有换热站，热量按需调节保障热用户室内温度舒适稳定。 储能设备：作为电热解耦的关键节点，错峰填谷，缓解新能源并网波动。 (三)示范案例 河北魏县中心城区清洁能源供热项目 全国首例整县新能源区域化供热改造试点 >供热规模：已建成7座区域化能源站，供热面积1200万m。 能源形式：以地表水源为主，污水源、空气源为辅，燃气、电锅炉为保障热源。 青岛高新区全域清洁能源供热项目 全国首例新能源区域化供热新建试点。 >供热规模：已建设4座区域化能源站，规划供热面积1446万m。 区域化供热支撑新能源高质量发展 第三部分 口政策指引口区域化供热用电特性口对新能源消纳与碳减排的贡献 政策指引(一) i 《促进新能源消纳和调控的指导意见》（发改能源【2025】1360号) 》完善新能源消纳举措，优化系统调控，促进新能源在大规模开发的同时实现高质量消纳。 》鼓励传统产业创新工艺流程，提升负荷灵活性，在热力、供暖、制冷、动力等环节更多使用新能源。 》充分利用区域间、省间调节资源和新能源出力互补特性，灵活响应新能源短时消纳需求，充分发挥虚拟电厂聚合负荷侧调节资源作用。 《促进新能源集成融合发展的指导意见》（国能发新能【2025】93号) 》坚持场景拓维、多元利用，扩展新能源非电应用，培育形成新能源生产消费新模式新业态。 有序推进新能源供热项目试点，促进新能源与现有供热体系的技术、运营协同衔接， 》加快推进虚拟电厂规模化发展，加强分散电力资源的聚合协同。 热技术耦合应用。 区域化供热用电特性 规模化运行数据（100万m基准） 》峰值特征：最大热负荷41.41MW，最小热负荷2.34MW。 >能量规模：日最大耗电量37.98万度，日最小耗电量2.385万度，年耗电量约0.3226亿度。 》负荷规律：热/电负荷受环境温度影响，皇现“初未期低、中期高”的对称分布， （三）对新能源消纳与碳减排的贡献 >全省供热面积约22亿m。按照百万m用电推算，每1亿m供热负荷的年耗电量约为32.26亿kWh。 >2024年，山东省新能源发电量为1859亿kWh。若对山东省供热系统实施电气化改造，当改造比例分别为保守15%、稳健25%和激进35%时，分别可为山东省新能源电量消纳提供约5.73%、9.54%和13.36%的增量空间；按新能源平均利用小时数1487h/年估算，分别可支撑新能源新增装机约为0.072亿kW、0.119亿kW和0.167亿kW；分别可节约燃煤532、887和1242万吨，减少CO2排放0.10、0.17和0.23亿吨 区域化供热低成本参与电网调度 第四部分 口结合分时电价的多源协同运行策略口峰谷调节能力口峰谷用电量与供热成本分析口峰谷能量搬运成本分析 结合分时电价的多源协同运行策略 热源设计：遵循“211”原则（主要环境热源承担2/3负荷，辅助环境热源承担1/3负荷，保障热源承担1/3亢余负荷），司时考虑储能亢余。 >运行逻辑：基于山东省分时电价与供热用电特性，谷电时段机组满功率运行储热，峰电时段适时停机，利用储热供热 >移峰效果：谷电时段电功率远高于基准模式，峰电时段电功率长时间处于0kW；基准模式下24h电功率基本恒定 峰谷调节能力(二) 山东全网最高用电负荷已突破1亿干瓦，新能源最大出力约4800万于瓦，最小出力接近于零，形成近4000万干瓦的净负荷峰谷差。当前，净负荷峰谷差基本全部由火电承担，火电爬坡压力巨大。 山东省供热系统电气化改造比例分别为保守15%、稳健25%和激进35%时，可分别为山东省净负荷峰谷差降幅将分别达到24.07%、40.07%和56.10% 1 (三)峰谷用电量与供热成本分析 >以改造比例15%（保守）为例，储能供热方式在深谷段用电量37.41亿kWh，低谷用电量54.81kWh，年消纳谷电约92.22亿kWh，较常规供热方式的28.9亿kWh，谷用电量提升3.2倍。储能供热方式高峰段用电量从12.93亿kWh降至0.13亿kWh，尖峰时段电力需求降低至0，将原有的电网负担转化为深谷时段的调节助力。 方式下，度电成本0.47元（含容量电费），单位面积能源成本约14.1-16.45元。两种供热方式均具有良好发展驱动力。 (四)峰谷能量搬运成本分析 当前电池储能的调节与电量搬运成本主要由寿命折损、效率损耗、运维及资本占用等构成，综合度电成本已接近甚至超过0.5元/kWh，该成本已超过新能源的发电成本，成为弃风、弃光的关键原因。 >在热水罐储热5h、供热季深谷满功率且每天两充两放、日内储热效率取97%的条件下，储热系统年化投资与运维折算的电能搬运成本约为0.02-0.03元/kWh，显著低于电池储能的度电搬运成本量级。 推广应用潜力与团队优势 第五部分 口推广应用潜力口研究基础 推广应用潜力 》山东省自然条件支撑区域化供热高质量发展。 1）规模化空气源热泵推广潜力：山东省16市供暖季平均气温均高于3°C。按供热出水温度45°℃C，热泵的综合效率系数取0.4。全省各地COP均在3.04以上，最高可达3.25。空气源热泵能够实现高效运行，区域化推广应用潜力巨大。 2）规模化水源热泵推广潜力：山东省河流总长度超过8万km，湖泊、水库总面积超过3300km2，全省水面总面积6988.92km²，平均河网密度为0.24km/km2；山东省大陆海岸线全长3504.74干米。水源热泵广域大规模发展条件优越。 (一）推广应用潜力 >团队已开发出成套、成体系技术与装备，具备区域电气化供热研发、落地、推厂的全链条技术实力。 1）电气工程、供热工程是哈工大的国家级重点学科，具备“城市水资源与水环境国家重点实验室”、“电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室”等多个国家级平台，技术积淀深厚，前沿创新能力强，能够为区域化电气供热提供坚实的技术支撑、资源支撑和人才支撑。 源集群化供热技术、储热技术等为区域供热电气化提供可靠支撑。 3）团队首创的环境能源区域化供热技术已开展多个示范应用。“2-1-1”多能协同供热、土-空双源机组、基于负荷预测的动态控制技术为区域供热柔性运行提供坚实保障。 式，在政府主导型模式、企业投资运营型模式、政企合作模式及技术驱动型模式都具备典型案例 (二)研究基础 >多源热泵与高效储热区域化供热技术 欢迎交流指导！ 哈尔滨工业大学（威海）