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储能的多环节应用提升风电消纳的机理
蓄热式电锅炉作为一种广义的储能系统,协调电机组进行灵活性改造实现深度调峰,为消纳风电提负荷空间。该项技术在北欧地区的应用最为成熟,丹最为典型。随着国家政策的支持,“三北”地区多家电厂开展蓄热式电锅炉融合机组进行灵活性改造项目利用电锅炉解祸热电机组的“以热定电”模式,配置电锅炉容量决定了其机组深度调峰的能力。负荷低谷段,降低热电机组出力,由此损失的供热量由配置的锅炉运行补充,多余的热量存入蓄热罐,在热负荷高期释放。火电机组灵活性改造后一方面实现了热电机的深度调峰,另一方面实现了负荷时移,大大增加了电消纳的负荷空间。
利用弃风电量进行电供热是解决“三北”地区风问题的有效手段。夜间负荷低谷时段,利用谷电电或者协定的弃风电价对蓄热式电锅炉加热,一方面向热管网提供热负荷,另一方面将多余热能储存至蓄罐中,以满足次日电价高峰期的热负荷要求。然而电炉的功率调节系统受机械部件制约,调节速率与风功快速波动不匹配,无法实现最大限度的消纳风电。电学储能具有电能双向流动,有功、无功的灵活调节等点,其协调电锅炉能够改善其调节灵活性,具备跟踪风功率的能力,提高风电供热的经济性。
为了解决东北地区窝电问题,提高新能源外送消能力,2017年新建扎鲁特一山东青州士800kV特高压流输电及其配套工程,该工程投运后最大可外送出力10OOOMW,但该工程投运后,全省电网结构与运行性发生巨大改变,电网事故的构成要素更加复杂。当直流线路满负荷运行发生单级或双极闭锁后,松白地频率将瞬间提高1Hz,重要500kV变电站电压将被迫高至1.22(pu),为保证电网的频率和电压稳定,电将会通过稳控装置切除大量风电机组,严重影响新能的消纳,也为电网带来了巨大冲击。随着大功率PCS术的快速推进,大规模的电池储能电站若达到毫秒级响应时间,将会为扎鲁特直流的单极或双极闭锁提供速功率释放,提高直流输电的频率和电压稳定性,进提升风电消纳能力。
由于用电存在峰谷电价,通过储能可实现用电荷的转移,谷充峰放不仅可以增加低谷负荷促进风电纳,还存在盈利的可能性。若采用储能分布式并网,中管理,引入负荷集成商的运营模式,可大幅提高负的调度性,再结合风电功率预侧,可显著提升风电的纳能力。
重点示范工程
华能长春热电厂(2X300MW)火电机组灵活造工程是国网吉林电科院最新承担的调试项目。该项配置了320MW的固体蓄热式电锅炉进行机组灵活性造,进而提高机组的深度调峰能力,其拓扑图如图1示。依据现行的电价政策,火电机组改造盈利的关键于其参与深度调峰辅助服务费补贴。以该工程为例,造前供热期热电机组最小技术出力为320MW,改造机组出力可降低至0MW,负荷率为0%。该项目总投为3.55亿元,考虑其固定资产折旧费、大修费、材料和用电电价等因素,供热期内当机组参与深度调峰天为150天时,调峰辅助服务费大于0.44元/}kWh,项可实现盈利。根据《东北电力辅助服务市场运营规(试行)》,热电机组负荷率}40%时,辅助服务费0.4一1元之间。因此,该工程参与辅助调峰的电价补平均值为0.88元,有巨大的盈利空间,但这完全依赖政策的持续性,存在一定的风险。
图1 蓄热式电锅炉协调热电机组灵活性改造
“储能融合可控负荷提升供热地区风电就地消能力的关键技术研究及应用”是国网吉林电科院牵的国家电网公司项目。项目最终成果在中广核大安洁能源供热工程进行示范应用,拓扑图如图2所示。
图2 储能融合蓄热式电锅炉提升风电消纳模式
移动式兆瓦级储能系统原理及实物图如图3、图4所示。其中,风电场装机容量为200MW,蓄热式电锅炉额定率为30MW,铿电池储能系统容量为1MW0.5MWh储能协调蓄热式电锅炉在夜间采用低谷电价时段跟风电预测出力、电锅炉制热并蓄热的运行模式。通不同热负荷需求以及电网运行约束下的试验验证,一步掌握风电一储能一蓄热式电锅炉联合运行控制调度管理等核心技术,解决风电一蓄热式电锅炉运适配性问题,实现多种资源的综合利用。储能系统置后可增加风电消纳电量比例6%,有效减少了风电风量。
图3 移动式储能系统原理图
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