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(1)大规模可再生能源并网风电、光伏等清洁能源发电具有间歇性和波动性特点,输出功率波动较大,随着近年风电、光伏的大规模发展,弃风、弃光等问题凸显。
以风电为例,储能装置可以在大规模新能源并网方面发挥重要作用:
1)减少弃风限电。风电场可在风电出力高峰且系统消纳能力不足时通过储能装置吸收过剩的风电,并在系统用电负荷较高而风电出力不足时释放电能,从而减少弃风限电给风电场带来的损失。
2)降低系统备用容量,减少输电通道建设容量。安装在风电场的储能设施能够平抑风电场的功率波动,増加风电场出力的可控性和可调节性,从而降低用于调峰调频等功能的系统备用电源容量,同时所需的电网通道容量也会有所下降,降低电网通道建设成本。
以张北风光储输示范项目为例,该项目一期工程建设风电98.5MW、光伏40MW、储能装置20MW(包括14MW/63MWh锂离子电池和2MW/8MWh全钒液流电池),通过风光储出力互补,联合出力波动满足小于7%的系统设计目标,跟踪发电计划满足小于3%的系统设计目标,减少了89%的弃风电量。
(2)分布式发电和微电网
2015年7月,国家能源局发布《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见|国能新能【2015】265号),明确指出新能源微电网代表了未来能源发展趋势,是“互联网+”在能源领域的创新性应用;同时,新能源微电网是电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式,符合电力体制改革的方向,未来新能源微电网的发展将带动储能的需求。
储能是微电网中的必要元件。在微电网并网运行时,储能系统主要发挥灵活调节和平滑波动等功能,一般来说微电网中含有光伏、天然气等分布式电源,储能为分布式电源的接入提供重要支撑,包括
抑制分布式电源的功率波动、减少分布式电源对用户电能质量的影响、提高配网利用效率等;离网运行时,储能系统还可作为微电网系统的主电源,保持微电网的电压和频率稳定,确保微电网的稳定运行。
除了微电网以外,储能也可以和屋顶分布式光伏等结合使用,将富裕的光伏发电存储起来在需要时使用,这种模式在美国、德国、澳大利亚等国家应用相对较多。
(3)电网调峰、调频等辅助服务
由于储能装置具有良好的充放电控制性能,通过控制储能装置的充放电状态及速率,可以实现参与电网的调峰和调频。
以调频为例,在电力系统运行过程中,自动发电控制(AGC)是电网调频的重要方式,通过装在发电厂和调度中心的自动装置随系统频率的变化自动増、减发电机的发电出力,保持系统频率在较小的范围内波动。一般电网调频功能主要由水电机组、燃气机组以及燃煤机组等传统电源提供,由于这些电源均由具有旋转惯性的机械器件组成,将一次能源(煤炭、天然气等)转换成电能需要经历_系列过程,调频性能受到影响,具体表现为调节的延迟、偏差(超调和欠调)等。
储能系统能够快速、精确地控制功率输出,具有优越的调频性能,相比传统机组,特别是调频能力较差的火电机组,储能调频体现了较大的效果差异,例如:储能可以瞬时达到指令目标功率,能在几秒钟内快速响应负荷需求,但火电机组有几十秒至分钟级别的延迟和爬升过程。
2013年9月,北京京能石景山热电厂3号机组2MW锂离子电池储能电力调频系统正式运行,这是国内第一个以提供电网调频服务为主的储能系统示范项目,3号机组为220MW燃煤供热机组,配置2MW锂电储能系统后AGC调频性能明显改善。该项目采用合同能源管理模式,投资方预计5-6年收回成本。
另外,大连200MW/800MWh全钒液流储能电站示范项目也已核准,该项目主要用于调峰。
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