分时电价对光伏和储能系统的影响研究
饶璐　周海萍

      【摘要】随着能源结构转型与电力市场的日益复杂化，电力需求侧管理的重要性日益凸显。分时电价作为一种先进的电力需求侧管理工具，在电力经济管理中发挥着重要作用。其通过不同时段电力系统运行状况和电力市场供需情况设定不同电价，从而实现削峰填谷、提高供电可靠性与优化电力资源配置等。本文通过分析江西分时电价政策，同时响应江西省双千计划，探讨分时电价对光伏和储能系统的影响，并以此提出应对措施，旨在为清洁能源和电能储存技术的普及应用提供参考与指导。
      【关键词】分时电价；光伏；储能系统；影响2022 年国家发展改革委 国家能源局印发《关于做好 2023 年电力中长期合同签订履约工作的通知》，指出各地政府主管部门要会同电网企业、电力交易机构，根据能源结构变化、近三年电力供需形势及电力现货市场运行计划，考虑 2023 年本地区电力供需形势，进一步优化时段划分方式，交易时段数量由 3 ～ 5 段增加至 5 段以上，结合各地实际用电负荷与新能源出力特性，按需明确划分尖峰、深谷时段。这一政策的实施为各地制定和实施分时电价策略提供了明确的指导。为了更有效地落实分时电价措施，需要深入分时电价对光伏和储能系统的影响，并以此探索相应的应对措施，充分发挥出分时电价在优化电力资源与促进新能源发展方面的积极作用。
一、江西分时电价政策分析
      为确保电力系统的安全稳定运行，并优化资源配置，国家发改委在 2021 年发布了《关于进一步完善分时电价机制的通知》，要求各地结合实际情况在峰谷电价基础上推进尖峰电价机制，尖峰电价在峰段电价基础上上浮比例不低于 20%。以引导用户错峰用电，降低运营成本。此外，该政策还有助于推动风电、光伏等新能源的发展，对实现长期“双碳”目标具有积极作用。江西省积极响应国家政策，先后发布了多项分时电价政策。2022 年江西省发展改革委印发《关于完善分时电价机制有关事项的通知》，根据江西电网电力供需状况与季节负荷特性，明确划分了峰谷时段，高峰时段电价上浮 50%，尖峰时段电价在高峰时段基础上上浮 20%，低谷时段电价下浮 50%。2024 年江西省发展改革委印发《关于适当调整分时电价机制的通知》，指出自 2024年 5 月 1 日起，江西省适当调整工商业用户分时电价机制，暂缓实施尖峰电价，但是在重大节假日，如春节、“五一”国际劳动节、国庆节设置 12:00 ～ 14:00 时段为深谷时段，电价在平段基础上下浮 60%。
二、分时电价对光伏和储能系统的影响
      1. 分时电价对光伏发电系统的影响随着光伏装机的快速发展，新型电力系统架构显著改变了发电结构，尤其是光伏发电在电力系统中的占比大幅提升。然而，这种增长也加剧了电力系统供应侧的结构性矛盾。光伏发电系统特有的白天发电特性，使得电力系统在白天时段的供需矛盾更加突出。分布式光伏的销售电价与终端电价紧密相连，在分时电价政策下，其影响尤为显著。一是影响自发自用分布式光伏发电经济收益。原本光伏发电高峰的午间时段，在分时电价政策下可能被定义为平段或深谷段，导致分布式光伏“余电上网”的价格降低，从而降低了其发电效益，延长了投资回报期。二是影响工商业分布式光伏。工商业分布式光伏同样采用自发自用、余电上网的模式，其投资成本回收主要依赖于两种模式：一种是在原有用户侧电价基础上打折，另一种是与工商业主签订固定电价。在第一种模式下，分时电价政策实施后，午间低谷时段的电价降低，如果继续执行原有的电价折扣，利润空间将大幅缩小，可能不如全额上网按照标杆电价结算更为有利。而在第二种模式下，由于工商业分布式光伏原先可能签订了高电价的能源管理协议，分时电价政策可能导致这些协议难以履行，从而增加了违约风险。
      2. 分时电价对储能系统的影响
      一是推动储能技术的发展与创新。为了适应不同时段的电价变化，储能系统需要具备更高的能量密度、更快的充放电速度和更长的使用寿命。这就促使储能技术在分时电价政策下得到不断优化升级，从而推动了整个行业的发展。二是促进新能源消纳。储能系统通过在可再生能源发电高峰时段存储多余电能，并在低发时段释放，有效解决了新能源发电与用电需求时间不匹配的问题，提高了新能源的整体利用效率和经济性。三是对储能项目经济性的影响。一方面，提升储能项目盈利空间。在高峰时段，由于电价较高，储能系统释放电能时能够获取更多的收益；而在低谷时段，电价较低，储能系统吸收电能的成本也相对较低。以新型储能试点项目的投资收益为例，使用智慧能源经济评价软件对峰谷套路 + 辅助调频场景进行分析，假设装机规模为 5MW/10MWh，其中 2.5MW 用于峰谷套利，2.5MW 用于辅助调频，总投资额为 1400 万元。经过精细计算，税后投资收益率为 8.47%，投资回收期为 8.01 年，而资本金内部收益率高达 18.45%，资本金投资回收期较短，仅为 5.22 年。参考行业标准，该项目的财务评价是可行的，表明江西省工商业分时电价浮动大，为储能项目结合辅助调频开发提供了良好的市场环境，有助于提升项目的整体收益。另一方面，增加储能项目投资成本。尽管分时电价策略为储能项目带来了盈利潜力，但项目的投资成本也相对较高，涵盖了设备购置、安装、维护等多个方面。在电价波动幅度不大的情况下，储能项目的收益可能难以完全覆盖其投资成本。
三、分时电价对光伏和储能系统影响的应对措施
      1. 优化分布式光伏电力销售价格
      一是引入更加灵活的定价机制。为确保分布式光伏系统能灵活响应电价变化，应建立灵活定价机制，允许光伏系统根据市场情况和电价波动调整售电价格。通过与电网的协调合作，光伏系统能在高峰时段积极售电获取更高收益，在低谷时段减少售电降低成本。同时，通过采用实施电价机制，光伏系统可以根据实时电价信号对售电价格进行调整，以反映当前市场供需状况与电价水平，这要求电网能够实时共享准确的电价信息，并与光伏系统进行实时互通。二是建立激励机制促进协调运营。为了鼓励光伏和储能系统的协调运营，积极应对分时电价带来的影响，还需要建立相应的激励机制，对使用可再生能源并积极参与电力市场的用户给予鼓励与认可，有助于提升用户对光伏等新能源的接受度。政府或电力公司应设立奖励基金或补贴政策，表彰在分时电价市场中表现优秀的光伏和储能系统用户。这些奖励可以包括上网电价补贴、税收减免等，旨在为用户提供实质性的经济激励，从而推动他们更加积极地参与电力市场的调节与平衡。例如，南昌市机关事务管理局积极推动分布式光伏发电项目，鼓励公共机构利用屋顶安装光伏设施，构建集成光伏发电、储能及充放电的微网系统，以高效利用电力，优化能源结构，提升能源效率。据统计，截至 2023 年底，全市市直单位建筑数量 368栋，分布式光伏发电项目建设覆盖率已达到 32.86%，装机容量近 7.25 兆瓦。三是制定智能化与个性化电价政策。江西省政府与电力公司应制定更加智能化和个性化的电价政策，促进用户积极参与分时用电与储能调度。首先，可以引入智能电表和能源管理系统。鼓励与引导用户安装智能电表与能源管理系统，实时了解自家用电情况与电价信息，并根据需求调整用电行为，有助于用户更好地适应分时电价政策，降低用电成本。其次，提供个性化电价方案。电网公司可以根据不同用户需求与用电习惯，提供个性化电价方案。如针对需要短时间高峰用电的用户，可以提供更加灵活的高峰电价方案。
      2. 灵活应用储能系统
      一是加强智能充放电管理。电网公司应通过引入人工智能、大数据等先进技术，建立先进的能量管理系统（EMS），利用实时电价信息自动调节储能系统的充放电策略，实现最优化能源利用。在低谷电价时段，储能系统可以自动充电，大量吸收电网中富余的电能，以降低整体电费成本。在高峰电价时段，储能系统释放之前存储的电能，以补充电网供电，同时避免高峰时段的高电价，以满足用户需求或向电网售电，实现电价套利。二是优化储能配置。根据光伏电站发电特性与分时电价波动规律，电网公司应合理设计储能系统的容量与功率，确保储能系统满足削峰填谷需求，还可以有效应对电网调度的灵活性需求，从而提高整体经济效益。三是光伏和储能系统的协同应用。将储能系统与分布式光伏电站紧密结合，形成微电网系统，并不断优化自发自用比例，减少对外部电网的依赖。同时，在光伏电力过剩时存储电能，在不足时加以补充，实现能源的高效利用和成本节约。另外，光伏系统在白天发电，而储能系统可以在夜间或低光照时段提供电力支持，通过二者的协同优化应用，可以最大化地利用可再生能源，降低对传统电网的依赖。
      3. 加强储能技术研发与创新
      一是加强长时储能技术研发与创新。研发人员还需要加强对储能材料电池管理系统的研发与优化，以此延长储能系统的使用寿命，降低更换成本，进而提高整个生命周期的投资回报率。同时，为了实现全天候、稳定的电力供应，还需要加强可再生能源如太阳能、风能等与长时储能技术的协同应用。二是加强高效能储能技术研发与创新。高效能储能技术包括压缩空气储能、超级电容储能、先进的电池技术、热管理技术、能量转换技术等多个方面。其研发目标是研发出更高效能、更大能量密度的固态电池、锂硫电池等储能设备，以降低储能系统的成本，提高其安全性与可靠性，为储能系统的广泛应用提供技术支撑。三是加强储能技术研发合作。电网企业应积极与科研机构、高校等建立紧密的合作关系，共同开展储能技术的研发与创新。通过签订长期合作协议，明确合作目标与内容，我们可以共同设立联合实验室或研发中心，提供充足的研发设备、技术、人才和资金支持。在合作过程中，还应根据市场需求与技术发展趋势，共同确定储能技术的研发方向，如高效能储能材料、智能储能管理系统等。
四、结语
      总之，分时电价政策的推行，不仅推动了清洁能源的广泛应用，还深刻影响了光伏和储能系统的经济性与运行策略。在未来，随着电力市场的进一步改革与清洁能源技术的不断发展，电网企业及能源行业参与者需积极求变，不断创新策略以有效应对分时电价机制的挑战，有效落实分时电价政策，推动能源系统的可持续化发展。
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