從整個(gè)電力系統(tǒng)的角度看，儲能的應(yīng)用場景可以分為發(fā)電側(cè)儲能、輸配電側(cè)儲能和用戶側(cè)儲能三大場景。這三大場景又都可以從電網(wǎng)的角度分成能量型需求和功率型需求。能量型需求一般需要較長的放電時(shí)間（如能量時(shí)移），而對響應(yīng)時(shí)間要求不高。與之相比，功率型需求一般要求有快速響應(yīng)能力，但是一般放電時(shí)間不長（如系統(tǒng)調(diào)頻）。實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)各種場景中的需求對儲能技術(shù)進(jìn)行分析，以找到最適合的儲能技術(shù)。本文著重將這三大應(yīng)用領(lǐng)域細(xì)分十三個(gè)應(yīng)用場景進(jìn)行詳細(xì)分析。

發(fā)電側(cè)

從發(fā)電側(cè)的角度看，儲能的需求終端是發(fā)電廠。由于不同的電力來源對電網(wǎng)的不同影響，以及負(fù)載端難預(yù)測導(dǎo)致的發(fā)電和用電的動(dòng)態(tài)不匹配，發(fā)電側(cè)對儲能的需求場景類型較多，包括能量時(shí)移、容量機(jī)組、負(fù)荷跟蹤、系統(tǒng)調(diào)頻、備用容量、可再生能源并網(wǎng)等六類場景。

能量時(shí)移

能量時(shí)移是通過儲能的方式實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的削峰填谷 ，即發(fā)電廠在用電負(fù)荷低谷時(shí)段對電池充電，在用電負(fù)荷高峰時(shí)段將存儲的電量釋放。此外，將可再生能源的棄風(fēng)棄光電量存儲后再移至其他時(shí)段進(jìn)行并網(wǎng)也是能量時(shí)移。能量時(shí)移屬于典型的能量型應(yīng)用，其對充放電的時(shí)間沒有嚴(yán)格要求，對于充放電的功率要求也比較寬，但是因?yàn)橛脩舻挠秒娯?fù)荷及可再生能源的發(fā)電特征導(dǎo)致能力時(shí)移的應(yīng)用頻率相對較高，每年在 300 次以上。

容量機(jī)組

由于用電負(fù)荷在不同時(shí)間段有差異，煤電機(jī)組需要承擔(dān)調(diào)峰能力，因此需要留出一定的發(fā)電容量作為相應(yīng)尖峰負(fù)荷的能力，這使得火電機(jī)組無法達(dá)到滿發(fā)狀態(tài)，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。采用儲能可以在用電負(fù)荷低谷時(shí)充電，在用電尖峰時(shí)放電以降低負(fù)荷尖峰。利用儲能系統(tǒng)的替代效應(yīng)將煤電的容量機(jī)組釋放出來，從而提高火電機(jī)組的利用率，增加其經(jīng)濟(jì)性。容量機(jī)組屬于典型的能量型應(yīng)用，其對充放電的時(shí)間沒有嚴(yán)格要求，對于充放電的功率要求也比較寬，但是因?yàn)橛脩舻挠秒娯?fù)荷及可再生能源的發(fā)電特征導(dǎo)致能力時(shí)移的應(yīng)用頻率相對較高，每年在 200 次左右。

負(fù)荷跟蹤

負(fù)荷跟蹤是針對變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷 ， 進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整以達(dá)到實(shí)時(shí)平衡 的一種輔助服務(wù)。變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷又可根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際情況細(xì)分為基本負(fù)荷和爬坡負(fù)荷，負(fù)荷跟蹤則主要應(yīng)用于爬坡負(fù)荷，即通過調(diào)整出力大小，盡量減少傳統(tǒng)能源機(jī)組的爬坡速率，讓其盡可能平滑過渡到調(diào)度指令水平。負(fù)荷跟蹤和容量機(jī)組相比，對放電響應(yīng)時(shí)間要求更高，要求相應(yīng)時(shí)間在分鐘級。

系統(tǒng)調(diào)頻

頻率的變化會對發(fā)電及用電設(shè)備的安全高效運(yùn)行及壽命產(chǎn)生影響，因此頻率調(diào)節(jié)至關(guān)重要。在傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)中，電網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)的能量不平衡是由傳統(tǒng)機(jī)組（在我國主要是火電和水電）通過響應(yīng) AGC 信號來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。而隨著新能源的并網(wǎng)，風(fēng)光的波動(dòng)性和隨機(jī)性使得電網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)的能量不平衡加劇，傳統(tǒng)能源（特別是火電）由于調(diào)頻速度慢，在響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令時(shí)具有滯后性，有時(shí)會出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)之類的錯(cuò)誤動(dòng)作，因此不能滿足新增的需求。相較而言，儲能（特別是電化學(xué)儲能）調(diào)頻速度快，電池可以靈活地在充放電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，成為非常好的調(diào)頻資源。

和負(fù)荷跟蹤相比，系統(tǒng)調(diào)頻的負(fù)荷分量變化周期在分秒級，對響應(yīng)速度要求更高（一般為秒級響應(yīng)），對負(fù)荷分量的調(diào)整方式一般為 AGC。但是系統(tǒng)調(diào)頻是典型的功率型應(yīng)用，其要求在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速的充放電，采用電化學(xué)儲能時(shí)需要有較大的充放電倍率，因此會減少一些類型電池的壽命，從而影響其經(jīng)濟(jì)性。

備用容量

備用容量是指在滿足預(yù)計(jì)負(fù)荷需求以外，針對突發(fā)情況時(shí)為保障電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而預(yù)留的有功功率儲備，一般備用容量需要在系統(tǒng)正常電力供應(yīng)容量 15~20%，且最小值應(yīng)等于系統(tǒng)中單機(jī)裝機(jī)容量最大的機(jī)組容量。由于備用容量針對的是突發(fā)情況，一般年運(yùn)行頻率較低，如果是采用電池單獨(dú)做備用容量服務(wù)，經(jīng)濟(jì)性無法得到保障，因此需要將其與現(xiàn)有備用容量的成本進(jìn)行比較來確定實(shí)際的替代效應(yīng)。

可再生能源并網(wǎng)

由于風(fēng)電、光伏發(fā)電出力隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn)，其電能質(zhì)量相比傳統(tǒng)能源要差，由于可再生能源發(fā)電的波動(dòng)（頻率波動(dòng)、出力波動(dòng)等）從數(shù)秒到數(shù)小時(shí)之間，因此既有功率型應(yīng)用也有能量型應(yīng)用，一般可以將其分為可再生能源能量時(shí)移、可再生能源發(fā)電容量固化和可再生能源出力平滑三類應(yīng)用。例如針對光伏發(fā)電棄光的問題，需要將白天發(fā)出的剩余電量進(jìn)行儲存以備晚上放電，屬于可再生能源的能量時(shí)移。而針對風(fēng)電，由于風(fēng)力的不可預(yù)測性，導(dǎo)致風(fēng)電的出力波動(dòng)較大，需要將其平滑，因而以功率型應(yīng)用為主。

輸配電側(cè)

儲能在輸配側(cè)的應(yīng)用主要是緩解輸配電阻塞、延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容及無功支持三類，相對于發(fā)電側(cè)的應(yīng)用，輸配電側(cè)的應(yīng)用類型少，同時(shí)從效果的角度看更多是替代效應(yīng)。

緩解輸配電阻塞

線路阻塞是指線路負(fù)荷超過線路容量，將儲能系統(tǒng)安裝在線路上游，當(dāng)發(fā)生線路阻塞時(shí)可以將無法輸送的電能儲存到儲能設(shè)備中，等到線路負(fù)荷小于線路容量時(shí)，儲能系統(tǒng)再向線路放電。一般對于儲能系統(tǒng)要求放電時(shí)間在小時(shí)級，運(yùn)行次數(shù)在 50~100 次左右，屬于能量型應(yīng)用，對響應(yīng)時(shí)間有一定要求，需要在分鐘級響應(yīng)。

延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容

傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃或者電網(wǎng)升級擴(kuò)建成本很高。在負(fù)荷接近設(shè)備容量的輸配電系統(tǒng)內(nèi)，如果一年內(nèi)大部分時(shí)間可以滿足負(fù)荷供應(yīng)，只在部分高峰特定時(shí)段會出現(xiàn)自身容量低于負(fù)荷的情況時(shí)，可以利用儲能系統(tǒng)通過較小的裝機(jī)容量有效提高電網(wǎng)的輸配電能力，從而延緩新建輸配電設(shè)施成本，延長原有設(shè)備的使用壽命。相比較緩解輸配電阻塞，延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容工作頻次更低，考慮到電池老化，實(shí)際可變成本較高，因此對電池的經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。

無功支持

無功支持是指在輸配線路上通過注入或吸收無功功率來調(diào)節(jié)輸電電壓。無功功率的不足或過剩都會造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，影響電能質(zhì)量，甚至損耗用電設(shè)備。電池可以在動(dòng)態(tài)逆變器、通信和控制設(shè)備的輔助下，通過調(diào)整其輸出的無功功率大小來對輸配電線路的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。無功支持屬于典型的功率型應(yīng)用，放電時(shí)間相對較短，但運(yùn)行頻次很高。

用電側(cè)

用電側(cè)是電力使用的終端，用戶是電力的消費(fèi)者和使用者，發(fā)電及輸配電側(cè)的成本及收益以電價(jià)的形式表現(xiàn)出來，轉(zhuǎn)化成用戶的成本，因此電價(jià)的高低會影響用戶的需求。

用戶分時(shí)電價(jià)管理

電力部門將每天 24 小時(shí)劃分為高峰、平段、低谷等多個(gè)時(shí)段，對各時(shí)段分別制定不同的電價(jià)水平，即為分時(shí)電價(jià)。用戶分時(shí)電價(jià)管理和能量時(shí)移類似，區(qū)別僅在于用戶分時(shí)電價(jià)管理是基于分時(shí)電價(jià)體系對電力負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，而能量時(shí)移是根據(jù)電力負(fù)荷曲線對發(fā)電功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

容量費(fèi)用管理

我國對供電部門大工業(yè)企業(yè)實(shí)行兩部制電價(jià)：電量電價(jià)指的是按照實(shí)際發(fā)生的交易電量計(jì)費(fèi)的電價(jià)，容量電價(jià)則主要取決于用戶用電功率的最高值。容量費(fèi)用管理是指在不影響正常生產(chǎn)的情況下，通過降低最高用電功率，從而降低容量費(fèi)用。用戶可以利用儲能系統(tǒng)在用電低谷時(shí)儲能，在高峰時(shí)負(fù)負(fù)荷放電，從而降低整體負(fù)荷，達(dá)到降低容量費(fèi)用的目的。

提高電能質(zhì)量

由于存在電力系統(tǒng)操作負(fù)荷性質(zhì)多變，設(shè)備負(fù)載非線性等問題，用戶獲得的電能存在電壓、電流變化或者頻率偏差等問題，此時(shí)電能的質(zhì)量較差。系統(tǒng)調(diào)頻、無功支持就是在發(fā)電側(cè)和輸配電側(cè)提升電能質(zhì)量的方式。在用戶側(cè)，儲能系統(tǒng)同樣可以進(jìn)行平滑電壓、頻率波動(dòng)，例如利用儲能解決分布式光伏系統(tǒng)內(nèi)電壓升高、驟降、閃變等問題。提升電能質(zhì)量屬于典型的功率型應(yīng)用，具體放電市場及運(yùn)行頻率依據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景而有所不同，但一般要求響應(yīng)時(shí)間在毫秒級。

提升供電可靠性

儲能用于提高微網(wǎng)供電可靠性，是指發(fā)生停電故障時(shí)，儲能能夠?qū)涞哪芰抗?yīng)給終端用戶，避免了故障修復(fù)過程中的電能中斷，以保證供電可靠性。該應(yīng)用中的儲能設(shè)備必須具備高質(zhì)量、高可靠性的要求，具體放電時(shí)長主要與安裝地點(diǎn)相關(guān)。

審核編輯：湯梓紅