新能源配储的必要性及容量配置原则

摘要：传统同步发电机旋转质量惯性强，能够有效抑制频率突变。高比例新能源的接入降低了系统惯性，频率变化更剧烈。传统电力系统以火电为主的电力调节资源相对丰富，火电等机组承担了所有调节任务；在未来新型电力系统中，调节资源逐渐成为稀缺资源，调节责任须进一步明确，若调节责任全部归于火电等机组，既不公平也不现实。将新能源典型功率曲线转化为负荷形状一致的目标曲线，所需要的最小储能容量/充放电功率即为新能源的储能容量配置方法。

关键词：旋转质量惯性；随机性；调节资源；调节责任；目标曲线；储能容量配置方法；

1电力系统运行的核心问题

电力系统运行的核心问题主要是持续稳定供电、保障系统安全可靠性、实施错峰与有序用电策略，以及推进需求侧响应并落实尖峰电价机制。

2高比例新能源的接入改变了传统电力系统的电源结构

在传统电力系统架构中，火电、水电等常规电源一直占据着绝对主导地位。传统同步发电机通过旋转质量提供惯性，抑制频率突变，能够持续、高效地将其他形式的能量转化为电能，输出功率相对稳定且可控，为电力系统提供了连续可靠的供电保障。

新型电力系统以新能源为主体，供电随机性、波动性、间歇性，供电特性、安全运行特性都会发生重大变化。电力电子接口的可再生能源无法提供传统同步发电机的惯性响应，高比例新能源的接入降低了系统惯性，频率变化更剧烈，加剧频率失稳风险，调频需求显著增加。

3新能源配储的作用

提供快速无功支撑和有功平滑，提高新能源并网电压稳定性和频率稳定性；跟踪计划出力，提高功率预测精度；参与电网调峰调频；削峰填谷，减小弃电。

4新能源配储的方案及容量配置原则

1）调节责任须明确

在过去，以火电为主的电力调节资源相对丰富，火电等机组承担了所有调节任务；在未来新型电力系统中，调节资源逐渐成为稀缺资源，调节责任须进一步明确；新能源厂站是否应该像火电一样，同时提供电量与调节能力呢？

2）若调节责任全部归于火电等机组，既不公平也不现实

目前，新能源装机比例还较低，部分火电需要进入深度调峰区间，才能满足系统调节需求；火电比例越来越低，即使深度调峰也无法满足大量的调节需求。

调节需求由负荷、新能源等共同产生，仅由火电承担，这并不公平。

3）调节责任的公平分配方法

要求所有发电商的发电曲线形状都与负荷曲线形状一致（以配置储能或购买储能服务的形式）。

4）新能源的储能容量配置方法

将新能源典型功率曲线转化为负荷形状一致的目标曲线，所需要的最小储能容量/充放电功率即为新能源的储能容量。

5实际数据的新能源储能容量配比测算

1）单个风电厂的储能容量配置测算

测试系统：IEEE39节点系统

总装机容量：500MW

典型日负荷需求总量：2806MWh

2）单个光伏电站的储能容量配置测算

测试系统：IEEE39节点系统

总装机容量：500MW

典型日负荷需求总量：2806MWh

光伏典型曲线：白天功率大，夜间为零

光伏昼夜功率差更大，导致光伏比风机所需储能更大

3）风电和光伏电站互补的储能容量配置测算

结论

灵活调节能力是建设新能源电力系统的关键，只有配置或购买广义储能服务 可赋予新能源调节能力，只有明确责任才能倒逼新能源、核电等调节能力缺乏的电源合理配置储能提供调节能力，风电、光伏等新能源具有天然互补性，合理配置光伏储能比例可以一定程度上减少储能需求量。

参考文献：

[1]《电力系统设计手册》。

[2] DL/T 1092-2023 《电力系统安全稳定控制系统通用技术条件》。

[3] GB/T 38969-2020 《电力系统技术导则》。

[4] GB 38755-2019 《电力系统安全稳定导则 》。

作者简介：刘 慧，男，本科，工程师，湖南惟远科技有限公司，从事电气一次设计、新能源设计工作

陈晓光，男，本科，工程师，兴能电力建设有限公司，从事电气一次、新能源设计工作

王  盼，女，硕士，副高级工程师，湖南中大设计院有限公司，从事新能源设计工作