上海交通大学电气工程学院教授何光宇发表了名为《电力系统灵活性提升机理及储能容量配置方法》的主题演讲。

何光宇：今天跟大家汇报的题目是《电力系统灵活性提升机理及储能容量配置方法》，这是我们在实际研究里面的一点心得和体会。

我个人认为，电力系统灵活性现在非常匮乏，如果要提升，我们整个新型储能如果要高质量的发展，乃至光伏要发展，实际上秘诀就是11个字，从要我储能变为我要储能。我今天会围绕这个主题展开。

背景是双碳的战略，在快速的发展，这里面我有几个认识，我认为如果说前30年我们说主要任务是“建设新能源”，后30年主要任务是“消纳新能源”。

消纳新能源，我觉得主要是要看储能、看广义储能，看虚拟电厂。与新能源相比，广义储能可能依托大云物智移等技术，可以以数字化的形式为各行各业赋能，具有更大的想象空间，也就是说我认为储能不光是本体，而且以它为中心或者是联合其它的分布式光伏，会构成一个数字化的生态。

我想给大家分享的是我们第二点认识，储能本质。我们认为时间自由即储能，储能本质上我们认为只是在时空方面的一个移动，特别是一方面的挪动，任何的具有灵活性的，你可以在时间上面排程的都可以称之为储能，当然最本质的还是化学储能这些工作，但是我们像工厂产线的制造，或者是来自办公场所或者是家庭场所很多具有灵活性的措施，比如说你洗衣服早点洗晚点洗，充电早点充晚点充这个都是时间的灵活性，也可以看作是储能。

第三个认识：园区是灵活性资源集聚地。园区是能耗密集，碳密集的地方，毫无疑问就是国家双碳战略的主战场，同时我们说刚才讲的有很多分布式能源资源，在这个里面我们说毫无疑问像光伏、储能也会快速地进入整个会构成一个在我们应用生态里面，我认为是最重要的生态，某种意义上我认为到2030年之前所有的园区都值得重做一次，也必须重做一次。首先里面会有光、储、充，还有园区里面的各种建筑，往低碳建筑必须具有负荷条件的能力，所有的这一切都需要大的系统连接起来。

我们现在给大家汇报何谓灵活性？现在最典型的“鸭子曲线”，出现在美国加州，本来白天是高峰的时候，由于光伏大量的出现之后，所以这个曲线形状就像鸭子一样，近年来可能情况愈演愈烈，鸭子曲线已经变成峡谷曲线，一到早上急剧的下降，晚上就快速的爬升，这让电力系统变得非常的艰难，我们想的这个还仅仅只是开始，我们新能源还没有到40%、50%、60%、80%，现在就已经有这个问题了。今年在山东五一的负电价，在欧洲也是频频出现各种负电价，这无一不说明我们的本质出了大问题，我们认为必须把这后面的本质问题抓到手才可以做好。

什么是灵活性？根据北美电力可靠性委员会，灵活性是消弭负荷需求变化的能力，这里面有两块，一个是确定性变化，一个是不确定性变化，像这些虚线重影的部分是不确定的部分。

现有的是想方法，我们说既然变化这么剧烈，那我就需要更多的灵活性来给你加以弥补，所以这里简单的我从通俗的角度讲一下我们的理解，我认为出现这个的原因还是新型电力系统出现，电源结构发生了颠覆性的变化，就是在原来的电力系统里面，火电同时能提供电量调节能力，现在新能源只能提供电量，调节能力实际上可能就没有办法补充了，这一块就变成了储能或者是虚拟电厂的天下，所以这个也是为什么储能和虚拟电厂由此重要的本质原因。

由于我们说新能源最终的发电的边际成本是趋于0的，未来光电价这一块会持续的下降，但是调节能力能不能趋于0？如果能源价格居高不下，整个的社会发展都会受到很大的制约，我们认为能源的价格可以是比较稳定，或者是稳定往下走，不会往上走，如果往上走整个社会就发展不起来了。

灵活性为什么如此重要？其实刚才已经基本上解释了，我再补充一下，在既有电力系统下主力能源是水电和火电，他们既提供电能，也提供调节能力，也就是调节能力是充裕的，廉价的，因此也就可以被忽略，实际上也就被忽略了，是不需要被明确的定义计量作为商品，而在新型电力系统下主力是光伏，只能提供电量，提供不了调节能力，所以调节能力是稀缺的不能忽略，必须被明确的定义计量作为商品，而这一点目前正好是问题的症结所在，当地怎么计量？到底怎么样作为商品？

我们现在讲第三点，为什么现有机制难以提升灵活性？美国加州市场提出的灵活爬坡产品FRP为代表，实质是应对的负荷预测误差引起的备用容量，是针对不确定性变化产生的灵活性需求，并且作用也是存在比较大的争论，目前是无法表征应对确定性变化所做的这么一个灵活性贡献。

我们也说“鸭子曲线”的本质并不是预测误差造成的，是由于电力系统缺乏应对负荷在连续时间段上确定性变化的能力，像我们右边这几个图里面，实际上我们说如果根据这几个曲线的对比，有的发电商情况相同，有的不一样，通俗的看也不完全一定对，我们首先认为这几个发电桩在灵活性贡献方面肯定不一样，这些不一样实际上目前我们需要有一套科学的计量方法，也就是说我们认为曲线形状本身蕴含了灵活性的价值，可能要特别注意“曲线形状”这四个字，曲线形状代表系统的眼光而不是孤立的眼光，必须从曲线形状本身进行认知。

本质原因是个体应对负荷确定性变化的灵活性贡献无法表征、量化和交易的，现有的电力系统分时电价或者是边际电价，存在本质的缺陷，也就目前来看如果是以在这么一个负荷快速下降的情况下，有人快速上升，有人出力下降，我们说做出灵活性贡献的发电商不会受到一个本质的激励，这个我们在论文里面有详细的表征，我这里不仔细介绍，大概意思是你需要的灵活性表征来自于曲线本身，现有的激励是割裂的时段，所以说在这里面如果你要把这个曲线之间的变化加以反映就存在重复付费的问题，如果你不加以反映这个本身又缺掉了。

同时我们也看到，目前为了解决这个问题，国家纷纷出台了很多的政策，比如说2022年全国25省有新能源配置储能，也有政策说储能未投运新能源不得上网。这里面有很多，但是我们看到这些政策觉得稍微有很不同意的地方，有的地方说10%，有的地方说20%，有的地方说30%，我们也看到很多的让人困惑的地方，比如说我们看到很多的报道说新能源配了又没有用，种种原因。

这个实际上是一个很好的方向，我们已经意识到了问题，并且意识到了储能应该是和新能源一起出现的，甚至某一些行动上新能源企业应该负有某种责任，但是究竟是什么责任也没有找到本质和原因。

由于缺乏合理的调度机制和电价疏导机制，新能源强制配储没有经济性，这个是行业的专家讲的原因，我们总结几点：

政策规划具有超前性，有时太过超前了。

技术不完善，结算机制不灵活等等，我们认为都是一个表面的原因，不是本质的原因，导致的结果说的极端一点就是双输的局面。新能源这边也背上了沉重的负担，储能企业是不是就得到大的发展？有可能很多人就觉得是劣币驱逐良币，只要上了储能就可以了，管你好坏，没有起到作用。比如说以前我们说立体车库的概念，他们建了很多，结果反过来把声誉打下来了，这个和我们的会议主题高质量发展是背道而驰的。

参加电力市场有很多的难点：

1、储能报价是基于对其未来电价的预测，但是实际市场中储能的充放电行为会影响未来电价。

2、储能设备在低价购电，高时售电，通过这种方式获取差价收益，这样会被削平，企业缺乏积极性。

实际上系统灵活性来源于个体的灵活性，所以必须设计顶层市场机制，引导，激励个体提升自身灵活性，根本解决灵活性匮乏的问题，在系统层面我们提倡舍弃分时段交易，转而将电量曲线作为一个有机整体，量化其电量价值和灵活性价值。只有量化个体灵活性贡献方可激励个体灵活性自发提升，也就是说我们同时要求所有的主体你既要提供电量，又要提供灵活性。

这里面我们会有一个调节责任机制，发电上的发电量跟调节责任正相关，原本由电网承担的平衡责任划分到发电商个体，也就各自提供成比例的灵活性贡献，所有的发电商必须提供同样曲线的发电曲线，这样每个新能源发电商自己有多少储能是他的事情，当然一个光伏如果只有白天有晚上没有你太吃亏了，那当然可以聚合，比如说你可以还做一些风电，或者是做一些其他的东西，你形成聚合体，最终就提供这么一条标准曲线就可以了。

发电机灵活性改造，自主配置广义储能等，总的来讲，我们希望把要我储能变为我要储能。

最终实现多方的共赢，时间关系我就快速过一下了，我这里做了一简单的例子，这个例子我们是通过一个新能源的储能容量配置得到一个如果调节到我刚刚说的形状有一个最小储能容量和充放电的功率，新能源调节责任决定了储能容量配置里的大小。

这个是系统是39节点系统，装机895MW，典型日负荷需求总量是5023MWh，风电装机占比17%，36%，54%的情况下，储能的充放电功率和功率占比，储能电量有11%、21%、32%的对比，这个意思就相当于我应该配置多大的储能才能把我的风电调到我们刚刚讲的负责任的发电责任曲线的形状？这个数字是比较大的。

另外一个是我现在配的是光伏，我们同样的是17%、36%、54%，储能电量是13%、34%，51%，我们看到这个数字反而比风电还要大，实际上是因为光伏具有白天发电晚上没有，当然最好的是既要有风又要有光，或者是有风有光有点别的，整体上形成聚合。

这个是全系统以实际数据的新能源电站配储为例，39节点系统，装机895MW，日负荷需求总量5023MWh，这个数据就下降了，84%的情况下配27%就可以了，也是说明你在发电侧到底应该怎么来配储。

我最后结束，新型电力系统灵活性不匮乏，储能产业一定要高质量发展，一定从要我储能变成我要储能，谢谢大家！

原标题：上海交通大学电气工程学院教授何光宇：电力系统灵活性提升机理及储能容量配置方法