配电网分布式储能容量优化配置及参与电网调峰的经济性分析

一、引言

（一）研究背景

随着光伏、风电等新能源在配电网中的渗透率不断提高，其出力的随机性和波动性对电网稳定运行构成挑战。用电负荷的峰谷差持续扩大进一 步加剧了调峰压力， 峰手段（如燃煤机组深度调峰）存在响应速度慢、成本高等问题。分布式储能具有部署灵活、充放电速度快的特点，可在用电低谷时段存储电能，高峰时段释放电能，既能平抑新能源波动，又能缓解电网调峰压力，成为配电网升级的重要技术方向。

（二）研究意义

分布式储能的容量配置直接影响其功能发挥与经济性。容量不足会导致调峰能力不足、新能源消纳受限；容量过剩则会增加投资成本，降低项目可行性。因此，研究容量优化配置规律及调峰经济性，对推动分布式储能规模化应用、提升配电网运行效率具有重要理论与实践意义。

二、配电网分布式储能容量优化配置的理论基础（一）容量配置的核心目标

分布式储能容量优化配置的核心是在满足电网运行需求的前提下，实现全生命周期成本最小化或综合效益最大化。具体而言，需同时达成三个目标：

技术适配性：满足配电网调峰、新能源消纳、电压稳定等经济合理性：初始投资与运维成本可控，避免资源浪费；

可持续性：容量配置需适应未来负荷增长与新能源渗透率提升的长期需求。

（二）影响容量配置的关键因

1. 配电网负荷特性

负荷的峰谷差、日均波动幅度是决定储能容量的基础。峰谷差越大，需要的储能放电量越大；负荷波动越频繁，对储能的充放电响应速度要求越高，间接影响容量选择。例如，工业配电网峰谷差通常高于居民配电网，所需储能容量更大。

2. 新能源出力特性

新能源（光伏、风电）的出力波动幅度与随机性直接影响储能需求。渗透率越高、波动越剧烈，所需储能容量越大。例如，高比例光伏接入的配电网，需配置足够容量应对夜间无光时段的负荷缺口，以及白天强光时段的出力过剩。

3. 运行策略

储能的充放电策略决定容量利用率。若仅用于调峰，容量需匹配峰谷负荷差；若同时参与新能源消纳，需额外考虑新能源弃电时段的储能需求。多场景协同运行可提高容量利用率，降低单位功能的容量需求。

三、分布式储能参与电网调峰的经济性分析框架

（一）成本构成

包括储能电池、储能变流器（PCS）、监控系统等设备购置费用，以及安装、调试费用，约占总成本的 70%85% 。其中，电池成本占比最高 (60%-70%) ），是影响初始投资的核心因素。

主要包括设备定期检修、电池状态监测、故障维修等费用，年均运维成本通常为初始投资的 2%-5% 。随着运行年限增加，电池性能衰减可能导致运维成本上升。

3. 间接成本

包括储能充放电过程中的能量损耗成本（因效率不足导致的电能损失）、电网接入成本（如扩容改造费用）等，通常占总成本的 5%-10% 。

（二）收益来源

1. 调峰收益

通过峰谷电价差获取的收益是核心来源。低谷时段（电价低）充电，高峰时段（电价高）放电，价差越大，单位容量的调峰收益越高。例如，峰谷电价差为0.5 元/kWh 时，1MWh 储能每日可产生约500 元调峰收益（按满充满放计算）。

2. 辅助服务收益

参与电网调频、备用等辅助服务可获得额外收益。分布式储能响应速度快（毫秒级），在频率稳定控制中具有优势，部分地区已将其纳入辅助服务市场，按服务效果付费。

3. 间接收益

包括减少新能源弃电损失（提升新能源项目收益）、降低电网扩容投资（延缓线路改造）等，这类收益虽不直接体现为现金流，但能提升配电网整体经济性。

（三）经济性评价指标

1. 投资回收期

指累计净收益（收益减去成本）等于初始投资的时间，是衡量项目盈利能力的直观指标。目前分布式储能调峰项目的投资回收期通常为5-8 年，受电价政策与电池成本影响较大。

2. 全生命周期净收益

计算储能从投运到退役的总收益与总成本的差额，反映长期经济性。电池寿命（通常 8-15 年）是影响该指标的关键，寿命越长，分摊的初始投资越低，净收益越高。

四、容量优化配置的实践思路（一）基于需求测算的基础容量确定

首先根据配电网的调峰需求与新能源消纳需求，计算最小必要容量。例如：调峰需求容量=（日高峰负荷-日低谷负荷）×充放电效率；

新能源消纳容量=日均弃电量×安全系数（通常取1.2-1.5，应对极基础容量为上述两者的最大值，确保满足最基本的功能需求。

（二）考虑经济性的容量修正

在基础容量的基础上，结合成本与收益模型进行修正。若增加容量的边际收益（如调峰收益增加）大于边际成本（如投资与运维成本增加），则可适当扩大容量；反之则需缩减容量。例如，当峰谷电价差较小时，过度增加容量会导致投资回收期延长，此时应选择接近基础容量的配置方案。

（三）多场景协同优化

通过整合调峰、新能源消纳、应急供电等多场景需求，提高容量利用率。例如，某配电网的储能在工作日主要用于调峰，周末则重点消纳光伏弃电，通过动态调整充放电策略，可在相同容量下实现更高综合收益，从而降低单位功能的成本。

五、提升分布式储能调峰经济性的路径（一）完善电价机制

扩大峰谷电价差是提升调峰收益的直接手段。合理的价差可激励储能在低谷时段多充电、高峰时段多放电，提高容量利用率。部分地区试点“尖峰电价”，在极端高峰时段设定更高电价，进一步增加调峰收益。

（二）探索多元运营模式

鼓励储能参与多市场协同，如同时参与调峰、辅助服务、需求响应等，拓宽收益来源。例如，分布式储能可在工作日参与调峰，节假日参与新能源消纳，闲置时段提供备用容量，实现“一储多用”。

六、结论

分布式储能容量优化配置需以配电网实际需求为基础，平衡技术性能与经济成本，通过多场景协同提升容量利用率。其参与电网调峰的经济性受电价机制、技术成本、运营模式等多因素影响，目前已具备一定可行性，但仍需通过政策引导与技术创新进一步优化。未来，随着电池成本持续下降、市场机制不断完善，分布式储能将在配电网调峰中发挥更重要作用，为新能源高比例接入提供有力支撑。

参考文献

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