我国典型储能示范工程及技术走向解析

水墨黯月2017-08-01 11:38

近日,2017第二届电动汽车及充电基础设施建设运营高峰论坛在北京举行,中国电力科学研究院储能与电工新技术研究所室李建林博士做了名为:我国典型储能示范工程及技术走向解析的演讲,以下为演讲全文:

一、我国储能领域发展的现状

我国典型储能示范工程及技术走向解析

从多种类型的储能介质里面,电化学储能系统是主流,占比比较大,在电化学里面锂电比较多。在储能类型当中,电化学储能是最多的。和电动汽车相关的就是退役电池,在大型储能电站当中还是很有运营前景的,后期针对梯次利用电池会有专门重大专项,锂电池尤其是退役以后的电池是重点攻关的一个方向。

从应用领域来讲,最多的还是可再生能源并网,随着电改,分布式方面应用也逐渐增多,后期有三个辅助服务,还有一些政策激励,在辅助服务方面也有很多。在可再生能源领域项目数是最多的,在分布式和微网方面增长的速率也很快。

我国典型储能示范工程及技术走向解析

上边的数据,不难看出储能的装机容量近5年之内几乎是翻番的,尤其是2015年—2016年,2015年的时候只有100兆瓦,到2016年已经到了300兆瓦,增幅很快,当然和社会各界的努力有关系,电网公司也做了很大的贡献。

二.储能的作用

我国典型储能示范工程及技术走向解析

储能在发送配环节都有很经典的作用,下面主要以储能在国家电网公司中的一些应用为例说明。在发电端,国家电网公司在风电上有辽宁卧牛石,在光伏电站上有格尔木,和火电配合在山西有几个调频电站,后期火电改造也会涉及一些相应的示范工程。在输电和配电端,输配端加百兆瓦级的储能电站,可以有效解决特高压闭锁之后有甩负荷的问题。用电端更多,例如在江苏电网,以及福建很多配网侧都加了相应的储能系统,也起到了应有的一些作用。

(1)发电侧

我国典型储能示范工程及技术走向解析

储能在风电场中的作用

平抑波动。风电输出是节节波动的,借助储能以后使它输出平滑一些。在平抑前后,平谷上发生大的变化,由以前大的波动变的比较集中、比较小,减少了对电网的影响。

跟踪计划出力。在中国不管风电还是光伏,发电是今天报、明天计划。风电、光伏自身因为有很多不可控性,这样给调度带来很大的压力,因为多发就会压别的少发。这个时候假如有储能在的话,当实际出力很高的时候,可以给储能充电,低的时候放电,通过储能的充放以后把计划出力按在这个之内,提升它的可调度性,这是储能的重要作用。另外一个作用就是降低风电厂的波动力月线的概率。火电的爬坡率是有限的,而风电变化很快,借助储能系统以后可以使它的不管是上爬坡还是下爬坡,让速度降下来,这样和别的配套一起来调节会更容易一些。

在风电厂里面加的储能系统足够大的时候,整个风电厂是可控可调的,只不过付出的代价比较高。

储能在光伏发电场中的作用

光伏+储能。国内现在光伏发展很快,例如针对园区负载,用户为了节约电费,加这么一个光伏电站,加上光伏以后能部分的改良输出特性,这个里面改善优先,一部分要配到电网去,对线改良的要求不是很明显,假如加装储能系统以后,随着光伏大于负载以后可以存起来,当光伏出力不够的时候储能放电,最后使曲线降低,这样可以给用户带来更大的效益,这个在分布式电源里面已经得到了有效的论证,也是有效的方案。

(2)输配用侧

我国典型储能示范工程及技术走向解析

在配网侧,通过储能的充放调节。。比如说大量的电动汽车接入电网之后,你要有效的利用峰谷调节,在电价高的时候储能放电、在低的时候充电,低的时候以前大的峰谷差扩到小的上面,所以现在有一种技术路线叫光储充。这块就能很好的利用整个充电站对车的充电。在大型的医院数据中心加装储能系统以后有一些明显的作用,一些明显负载,对电网变化很敏感,加上储能系统以后,通过储能系统的作用使负载感受到变化,这也是储能很重要的作用。

我国典型储能示范工程及技术走向解析

三.国家电网储能应用典型示范工程

1.张北的风光储输示范工程

储能系统的示范项目中比较出名的是张北的风光储输示范工程,二期会扩。上图是储能的实景图,可以看出这中间含4种锂电池,有液流电池、有碳酸锂等等。

整个工程运行的时候有六种状态,这上图一些典型的模型,证明在跟踪计划出力上,风储联合处理跟上这条线,平抑方面有明显的作用。

2.辽宁卧牛石风电场

上面的示范工程是国家电网的一个“863项目”在辽宁的卧牛石,通过示范工程证明储能能起到平滑风电功率输出。储能系统是提升这条配线电网对风电机组的可控、可观性的,选了三台机组把直流侧打开,中间加了超级电容器,提升了整个电阻的低电压穿越能力。超级电容器因为直流母线的是独立的,这是一个DC/DC,这是国家的“863项目”,通过这个大大提升了整个机组的低电压穿越能力。

3.保定英利工业园区光储微网示范工程

这是中国电力科学院近期刚结题的“863项目”中间的示范工程,示范工程有光伏、有储能、有飞轮、有充电桩,也通过一些能量管理策略,中间是一些基本参数。中间有柴油机、有锂电池、有光伏、有飞轮。最后通过整个系统运行,不管是储能系统还是飞轮和光伏之间能很好的配合,给用户提供一个优质的电。

4.思考

通过前面几个示范工程,不难看出对兆瓦级的,5兆瓦级的示范工程,甚至10兆瓦的,都有技术的掌握,不过国家明确把百兆瓦级的关键技术提到国家战略上,所以对百兆瓦级还是有待于开展。

百兆瓦级有几个技术需要掌握,一个是百兆瓦储能电站集成及运行技术。并不是会十就会百,这里面还是有核心技术的。多种策略之间的切换,比如说平抑削峰填谷这几大作用都能起到作用,如何依据外部的变量自主运行,起到多种作用,提升用户的收益,这也是一个关键问题。

关于储能的载体。很多地方,例如天气比较恶劣的地方,包括既有的光伏电站里面加装储能系统集装箱是首选的,不过人们都是拿常规的集装箱做这个事情,这方面应该还是有一些核心技术的,要能防风沙、耐炎热,并且占地面积各方面还有一些要求。

四、储能产业的前景及相关政策

关于储能产业的前景。国家针对不同的储能类型提了一些相应的技术路线。上图可以看出,百兆瓦的锂电和液流是比较成熟的,也是国家的战略。光热方面,锂电池和液流电池,关键看这几个参数,比如锂电池整理循环效率是否能到1万次,包括度电成本是否能到数值,系统容量针对百兆瓦级的市场,液流电池也是一样,要求效率要提升,上1万次。

首先,在所有的储能技术当中,电化学发展最快,尤其是磷酸铁锂和铅酸已经具备商业化拐点了,在电站当中大规模应用中长寿命、低成本、高安全、高转换率的电池是必要的条件,这块有一个参数,若一度电能到3毛5,运营起来潜力是很大的。第三方面,在兆瓦级、10兆瓦级的基本掌握了,百兆瓦级的还有待于进一步提升。

同时也进一步呼吁,若能从装机、电量、退税上能给予补贴的话,可大幅的加快储能的进程。

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