【正文】 ，主輔分離也在今年實現(xiàn)實行突破。在此背景下，輸配分離改革也漸漸進入決策 者視野。分析指出，電網輸配電成本厘清后，決策部門就可根據(jù)成本構成科學核定獨立的輸配電價，進而可依據(jù)市場原則理順 “煤 —電 —網 ”價格聯(lián)動機制，這對于目前 “久病難治 ”的煤電矛盾將起到實際疏導作用。長期以來，電網輸配電成本的核算和支出一直是電網企業(yè)最 “神秘 ”的領地之一 [4]。而這也被認為是打破電網壟斷的核心突破口，推行輸配電分離改革，則成為實現(xiàn)這一突破的主要著力點。所謂輸配分開，就是將輸電和配電環(huán)節(jié)從資產、財務和人事上分拆，輸電環(huán)節(jié)有電網管理，而售電環(huán)節(jié)則地方供電局改組為多個獨立的法人實體，再輔之以購電的大戶與電廠 簽訂直供合同，把配電網的建設運行下放到地方。國家發(fā)改委價格司副司長劉振秋此前在媒體上撰文也指出，輸配環(huán)節(jié)雖然形成國家電網和南方電網兩大電網公司，但由于輸配沒有分開，實際上還是寡頭壟斷，配電環(huán)節(jié)競爭并沒有形成，電網公司是一個絕對的壟斷實體，合理合法地擋在供需雙方之間，成為唯一的 “總賣家 ”和 “總買家 ”。電力用戶沒有選擇權，基本上只能向一家壟斷的電網公司買電，銷售電價環(huán)節(jié)仍存在賣方壟斷。電網企業(yè)既不需要為 “拉閘限電 ”對用戶進行賠償，也不需要為電廠發(fā)不出電承擔經濟連帶責任，缺乏真正市場競爭的動力。 范必表示，從近期 “電荒 ”現(xiàn)象背后暴露出的一系列問題來看，煤電價格關系理順是一方面，但上網價格與銷售電價之間關系的理順也是關鍵所在。 “近期電監(jiān)會公布的大容量機組發(fā)電小時數(shù)與常規(guī)機組倒掛現(xiàn)象就直接說明，電網龍壟斷導致的調度不合理問題也是 ?電荒 ?的罪魁之一 [5]。而要打破這種壟斷，必須從打破輸配電一體化經營開始。 ”劉振秋也表示，在目前已取得實質性進展的主輔分離、主多分離基礎上，應及早按成本加上收益辦法核定電網企業(yè)輸配電價，同時加強輸配電成本監(jiān)管，未來還要推進大用戶直供試點，以各省級電網現(xiàn)行平均輸配電費用為基礎，分電壓等級核定輸配 電價。 目前，電力系統(tǒng)還缺乏高效的有功功率調節(jié)方法和設備，當前采用的主要方法是發(fā)電機容量備用（包括旋轉備用和冷備用），這使得有功功率調控點很難完全按系統(tǒng)穩(wěn)定和經濟運行的要求布置。某些情況下，即使系統(tǒng)有充足的備用容量，如果電網發(fā)生故障導致輸電能力下降，而備用機組又遠離負荷中心，備用容量的 3 電力就難以及時輸送到負荷中心，無法保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，當系統(tǒng)中出現(xiàn)故障或者大擾動時，同步發(fā)電機并不總是能夠足夠快地響應該擾動以保持系統(tǒng)功率平衡和穩(wěn)定，這時只能依靠切負荷或者切除發(fā)電機來維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。但是 ，在大電網互聯(lián)的模式下，局部的擾動可能會造成對整個電網穩(wěn)定運行的極大沖擊，嚴重時會發(fā)生系統(tǒng)連鎖性故障甚至崩潰。美國和加拿大2021 年 8 月 14 日發(fā)生的大停電事故就是一個慘痛的教訓。如果具有有效的有功和無功控制手段，快速地平衡掉系統(tǒng)中由于事故產生的不平衡功率，就有可能減少甚至消除系統(tǒng)受到擾動時對電網的沖擊。 中國電網發(fā)展至今，已進入了全國聯(lián)網、西電東送的時代，迄今尚未發(fā)生像美、加 “”大停電那樣的大事故。但是否不存在類似的危險？從中國電網的結構及其發(fā)展、現(xiàn)有的運行管理方式、繼電保護與安全穩(wěn)定控制等自動控制技 術的水平等各方面因素看，中國電網是否足以防止發(fā)生類似的災難性大停電事故？對于這些問題，迄今沒人給出肯定性的回答，恐怕也難于給出肯定性的回答，但卻迫使我們去尋找答案。 4 2 基于儲能技術的解決方案 能量存儲技術的歷史及發(fā)展前景 能量存儲技術可以提供一種簡單的解決電能供需不平衡問題的辦法。這種方法在早期的電力系統(tǒng)中已經有所應用，例如在 19 世紀后期紐約市的直流供電系統(tǒng)中，為了在夜間將發(fā)電機停下來，采用了鉛酸蓄電池為路燈提供照明用電。隨著電力技術的發(fā)展，抽水儲能電站被用來進 行電網調峰。抽水儲能電站在夜晚或者周末等電網負荷較小的時間段，將下游水庫的水抽到上游水庫，在電網負荷峰值時段，利用上游水庫中的水發(fā)電，補充峰值負荷的需求。在美國，抽水蓄能機組容量約占總裝機容量的 3%，而在日本則超過了 10%。 儲能技術目前在電力系統(tǒng)中的應用主要包括電力調峰、提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和提高供電質量。 各種形式的儲能電站可以在電網負荷低谷的時候作為負荷從電網獲取電能充電，在電網負荷峰值時刻改為發(fā)電機方式運行，向電網輸送電能，這種方式有助于減少系統(tǒng)輸電網絡的損耗，對負荷實施削峰填谷，從而獲取經濟效益。另 一方面，和常規(guī)的發(fā)電機和燃氣輪機相比，這種方式在成本方面具有很大的優(yōu)勢。它在電網低谷時使用電能，用電成本較低，不像柴油發(fā)電機或者燃氣輪機那樣需要消耗高成本的燃料。為了實現(xiàn)效益最大化，合理選擇儲能電站的位置非常重要。 儲能裝置用于電力調峰，需要裝置具有較大的儲能容量。顯然，容量越大，制造和控制越困難。但是，如果將儲能裝置用于系統(tǒng)穩(wěn)定控制，就有可能采用小容量的儲能，通過快速的電能存取，實現(xiàn)較大的功率調節(jié)，快速地吸收 “剩余能量 ”或補充 “功率缺額 ”，從而提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，目前的研究包括頻率控制、快速功率響應 、黑啟動等。 將儲能電站用于用戶側，可以提高電能質量，增強系統(tǒng)的供電可靠性。從技術上來說，現(xiàn)在已經可以利用儲能裝置為每一個用戶（家用、商用或者工業(yè)用戶）提供不間斷的高質量供電電源，而且可以讓用戶自主選擇何時通過配電回路從電網獲取電能或向電網回饋電能。 儲能電站工程通常都是有各自的投資企業(yè)全權負責運行管理。實際經驗表明，這種電站的工程設計與制造、現(xiàn)場安裝以及運行維護等費用都超過了預想值。因此，儲能系統(tǒng)制造商轉而尋求另外一種系統(tǒng)解決方案，即分布式儲能（ DES）系統(tǒng)。 對于供電緊張的電力系統(tǒng)來說，分布式儲能技術可 望提供最佳的解決方案，這是因為：（ 1）分布式儲能系統(tǒng)是模塊化的，可以快速組裝，現(xiàn)場安裝費用低；（ 2）由于模塊化的靈活性，當某一地區(qū)負荷需求增加時，采用分布式儲能系統(tǒng)代替建設地區(qū)發(fā)電廠效果更好；（ 3）分布式儲能系統(tǒng)不會增加電力系統(tǒng)在環(huán)境保 5 護方面的壓力，而且有助于減少主力電廠以及分布式發(fā)電設備的化石燃料消耗和廢氣排放；（ 4）分布式儲能系統(tǒng)一般具有更高的能力轉換效率以及更快的響應速度；（ 5）采用分布式儲能系統(tǒng)可以提高現(xiàn)有發(fā)電和輸配電設備的利用率和運行經濟性；（ 6）大多數(shù)采用新技術的分布式儲能系統(tǒng)都能很容易地實現(xiàn)多 功能。 能量存儲系統(tǒng) —— 分布式儲能系統(tǒng) 分布式儲能系統(tǒng)可以有以下三種方式可以幫助實現(xiàn)對用戶可靠供電：（ 1）在關鍵時刻輔助供電或者傳輸電能；（ 2）將對供電負荷需求從峰值時刻轉移到負荷低谷時刻；（ 3）在強制停電或者供電中斷的情況下向用戶提供電能。 從增強系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和提高電能質量的角度看，分布式儲能具有更大優(yōu)勢，按照系統(tǒng)運行的要求來布置儲能裝置，可以得到更好的控制效果。 表 總結了儲能系統(tǒng)中的應用領域 [6]。 表 儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用 應用領域 發(fā)電功能 輔助供電功能 輸配電系統(tǒng)應用 主要方式 能量管理 頻率調節(jié)響應、旋轉備用電源 提高系統(tǒng)可靠性 負荷調節(jié) 冷備用電源、長期備用電源 與再生能源結合 峰值發(fā)電 無功功率控制 主要作用 提高發(fā)電設備利用率，減少對系統(tǒng)總裝機容量的要求 降低輔助設備成本 提高系統(tǒng)設備利用率，延緩新增投資 6 3 儲能技術的發(fā)展現(xiàn)狀 儲能技術在包括電力系統(tǒng)在內的多個領域中具有廣泛的用途，近年來世界范圍內的電力工業(yè)重組給各種各樣的儲能技術帶來了新的發(fā)展機遇，采用這些技術可以更好地實現(xiàn)電力系統(tǒng)的能力管理，尤其是在可再生能源和分布式發(fā)電領域，這種作用尤為明顯，在傳統(tǒng)的發(fā)電和輸配電網絡中，這些技術同樣可以得到應用。以下簡要介紹各種儲能技術的基本原理及其發(fā)展現(xiàn)狀。 抽水儲能（ Pumped Hydro Storage） 抽水儲能最早于 19 世紀 90 年代在意大利和瑞士得到應用， 1933 年出現(xiàn)了可逆機組（包括泵水輪機和電動機與發(fā)電機），現(xiàn)在出現(xiàn)了轉速可調機組以提高能量的效率 [7]。抽水蓄能電站可以按照任意容量建造，儲存能量的釋放時間可以從幾個小時到幾天，其效率在 70%至 85%之間。抽水儲能是在電力系統(tǒng)中得到最為廣泛應用的一種儲能技術，其主要應用領域包 括能量管理、頻率控制以及提供系統(tǒng)的備用容量 [8]。目前，全世界共有超過 90GW 的抽水儲能機組投入運行，約占全球總裝機容量的 3%。限制抽水蓄能電站更為廣泛應用的一個重要制約因素是建設工期長，工程投資較大。在負荷低谷時，發(fā)電廠的發(fā)電量可能超過了用戶的需要，電力系統(tǒng)有剩余電能 。而在負荷高峰時，又可能出現(xiàn)發(fā)電滿足不了用戶需要的情況 [10]。建設抽水蓄能電站能夠較好地解決這個問題。 抽水蓄能電站有一個建在高處的上水庫 (上池 )和一個建在電站下游的下池。抽水蓄能電站在應用時必須配備上、下游兩個水庫。在負荷低谷時段，抽水儲 能設備工作在電動機狀態(tài)，將下游水庫的水抽到上游水庫保存。在負荷高峰時，抽水儲能設備工作與發(fā)電機的狀態(tài)，利用儲存在上游水庫中的水發(fā)電。一些高壩水電站具有儲水容量，可以將其用作抽水蓄能電站進行電力調度。利用礦井或者其他洞穴實現(xiàn)地下抽水儲能在技術上也是可行的，海洋有時也可以當作下游水庫用， 1999 年日本建成第一座利用海水的抽水蓄能電站 (Yanbaru,30MW)。 抽水蓄能電站的機組能起到作為一般水輪機的發(fā)電的作用和作為水泵將下池的水抽到上池的作用。在電力系統(tǒng)的低谷負荷時，抽水蓄能電站的機組作為水泵運行，在上池蓄 水 。在高峰負荷時，作為發(fā)電機組運行，利用上池的蓄水發(fā)電，送到電網。建設抽水蓄能電站的關鍵是選好站址 [11]。一般要求上、下池之間的落差愈高愈好。大多在已有水庫的地方尋找山頭建設上池，以原有水庫作為下池。也可選擇已有水庫附近的谷地建設下池，以原有水庫作為上池。站址選對了可大量節(jié)約建設資金。 抽水蓄能電站的關鍵設備是水泵、水輪、電動發(fā)電機組。初期的機組是水泵與水輪機分開的組合式水泵水輪機組。以后才發(fā)展為可逆水泵水輪機，把水泵與 7 水輪機合為一臺機器。正轉是水輪機，反轉即是水泵。電動發(fā)電機也是一臺特殊的電機，受電時是 電動機驅動水泵抽水，為上池放水 。水泵變?yōu)樗啓C時，電動發(fā)電機也就成為發(fā)電機 [12]。抽水儲能的基本原理框圖如 所示。 機 組水 輪 機水 泵正 轉反 轉電 動 機驅 動發(fā) 電 機受 電放 水 圖 抽水儲能的基本框圖 抽水蓄能電站除調峰、填谷之外，也可用作調頻、調相和事故備用。抽水蓄能電站能提高電力系統(tǒng)高峰負荷時段的電力 (功率 )，但它抽水和發(fā)電都有損耗，俗稱用 4kwh 換 3kwh，即低谷時段如以 4kWh 的電量去抽水，換來高峰時段放水發(fā)電只有 3kWh。抽水蓄能電站的效益除峰谷電價差之外，更重要的是改善了電網的供電 質量，提高了火電機組，特別是核電機組的負荷率，降低了這些機組的發(fā)電成本。 抽水儲能在我國發(fā)展現(xiàn)狀：截止 2021 年年底，我國抽水儲能電站投產規(guī)模已達 萬千瓦，約占全國總發(fā)電裝機容量的 %。目前在建的抽水儲能電站達 座，在建規(guī)模 1250 萬千瓦。其中國家電網公司經營區(qū)域內在建抽水儲能項目達到 1010 萬千瓦。國家電網公司規(guī)劃 2020 年公司經營區(qū)域內抽水儲能規(guī)模達到 2692 萬千瓦。抽水儲能電站有日本的 新高瀨川抽水蓄能電站、浙江省安吉縣境內的天荒坪抽水蓄能電站等。 抽水蓄能在世界范圍應用較早，日、美、歐等國家 和地區(qū)早在上世紀 6070 年代就進人抽水蓄能建設的高峰期 [13]。歐美等發(fā)達國家的抽水蓄能占系統(tǒng)總裝機的比重一般在 3% 10 % 之間，而我國抽水蓄能系統(tǒng)截止 2021 年底只占全國總裝機容量的 % ， 低于世界發(fā)達國家的水平。世界發(fā)達國家和中國的抽水蓄能裝機容量及發(fā)展情況，見表 。 中國的抽水蓄能發(fā)展起步較晚，發(fā)展歷程曲折，但發(fā)展成績巨大截止 2021 8 年底，我國抽水蓄能電站裝機容量達 17GW 的抽水蓄能電站在我國電力系統(tǒng)中不僅發(fā)揮了調頻、調相、削峰填谷、事故備用等作用，還為優(yōu)化電源結構、減少線路投資等 產生了巨大的經濟效益。 表 2021 年全球抽水儲能裝機容量統(tǒng)計及 2021 年裝機預測 國家 2021 年裝機容量 2021 年預計裝機容量 歐盟 41GW 50GW 日本 25GW 26GW 美國 22GW 22GW 中國 17GW 30GW 世界其他地區(qū) 30GW 60GW 采用不同化學物質的先進蓄電池儲能（ Battery Storage） 蓄電池是電力電源系統(tǒng)中直流供電系統(tǒng)的重要組成部分，它作為直流供電電源，主要擔負著為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障，確保繼 電保護、通信設備的正常運行 [14]。據(jù)估計，全球每年對蓄電池 [15]的市場需求大約為 150 億美元，在工業(yè)用蓄電池方面，如：用于 UPS、電能質量調節(jié)、備用電池等，其市場總量可達 50 億美元。在美國、歐洲以及亞洲，正在組建生產電力系統(tǒng)儲能用的高性能蓄電池企業(yè)。在過去的 12 至 18 個月里，已有生產能力達每年 300MW 的蓄電池生產線投入運行。 鉛酸電池是最古老、也是最成熟的蓄電池技術。它是一種低成本的通用儲能技術，可