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储能运行情况。2024年1—8月,新疆新型储能充电电量27亿千瓦时,放电电量23.2亿千瓦时,转换效率85.9%。1—8月储能等效利用小时数1158小时,是2023年全年等效利用小时数的2.27倍(509.3小时),是2023年同期的4.81倍(241小时)。其中,独立储能充电电量0.88亿千瓦时,放电电量0.78亿千瓦时,转换效率88.8%,等效利用小时数1846小时,高于新疆新型储能平均水平688小时,利用水平位居全国前列。
伴随着新疆新能源大规模快速增长,新能源配储和独立新型储能的装机容量快速增加,预计2024年底新疆新型储能并网规模将近1000万千瓦。同时,随着空气压缩储能、飞轮储能等的应用,新疆电网储能呈现多元多场景发展态势。
新疆电网规模化储能应用探索实践
(一)新疆电网运行面临的挑战
电力平衡难度持续增加。
一是新能源发电“极热无风、极冷无风、极寒少光、晚峰无光”特点突出,整体出力呈“春秋大、冬夏小”的特点,与新疆电网负荷“双峰”(夏、冬尖峰负荷高峰)特性正相反,造成能源供给侧与消费侧在季节性等时间尺度上出现“错配”,给电力供应保障带来挑战。
二是电网运行特性发生深刻变化,电网传统意义上的“峰”“谷”时段已发生改变,尤其是午谷光伏大发时段,系统对常规能源的净负荷需求越来越低,造成电网净负荷曲线呈现出明显的“鸭型”特征,午谷新能源弃电与早晚峰缺电问题反复交织出现。
2.新能源并网消纳难度大。
新能源风光配比不协调。光伏、风电装机比例由2020年1:2增加至2024年1:0.98,光伏同时率高,省间省内互济能力弱,午间新能源消纳困难。
用电量增长与发电量增长不匹配。预计2024年全网新能源发电量同比增长33%,外送电量同比持平,用电量增速远低于新能源发电量增速。2024年1—8月清洁能源发电量增量占总电源发电量增量的98.7%(新能源发电量89%,水电9.6%),新增消纳空间基本用于清洁能源消纳。
(二)储能应用探索实践
储能全过程精细化调控是保障电网安全、高效、经济运行的关键。新疆电网新型储能迎来了快速增长,调度运行发生转变,新型储能集中统一控制无法兼顾多方因素,难以实现最优调用。实现新型储能对促进新能源消纳、助力电力保供、支撑电网安全稳定等七大作用,需推进政策、机制、技术联动“三位一体”。
1.支撑电力保供。
从全网看,探索“储能+”调度运行模式,积极引导配建储能与新能源作为统一整体、独立储能参与中长期交易,通过分析全网供需形势、新能源预测以及储能充放电能力申报情况,科学确定储能日前调度计划,支撑电力保供。晚峰储能最大放电电力358.5万千瓦(2024年7月30日),相当于10台35万千瓦火电机组。从局部看,优化局部重点区域放电策略。结合局部断面裕度、区域负荷及来水情况,优化储能放电策略,有效支撑南疆区域电力可靠供应。
2.促进新能源消纳。
积极开展“新能源+储能”协同运行新模式,实现风电配储“两充两放”,光伏配储“一充一放”,独立储能“两充两放”调用模式,拓宽新能源消纳空间,1—8月累计充电电量27亿千瓦时,提升配建储能所属新能源场站利用率10个百分点,提升全网新能源利用率3.1个百分点。
从储能时长看,2小时配建储能提升所属新能源利用率4.88个百分点,4小时储能提升所属新能源利用率16.89个百分点。从风光配建看,风电配储提升所属风电场站利用率5.04个百分点,光伏配建储能提升所属光伏场站利用率12.96个百分点。
3.提高电网运行稳定水平。
在电网支撑能力方面,针对常规储能的电压支撑能力弱的问题,在南疆地区示范应用了构网型储能,经验证,可提供2—12秒惯性时间常数以及超自身容量3倍的短路容量,暂态过电压抑制能力提升20%,具备黑启动功能,能主动提供电压支撑、惯量支撑。2024年6月19日22时50分,龙源奥依塔克光伏储能电站35千伏C相电压波动,构网型储能感受到机端电压下降,支撑系统电压恢复。
在完善标准制度方面,牵头并正式发布了T/CES243-2023《构网型储能系统并网技术规范》、T/CES244-2023《构网型储能系统并网测试规范》两项团体标准。构网储能电站运行控制、调试验收等3项规范已立项。
4.提供应急备用。发挥储能应急保障能力。2月21日,和田地区发生雨雪冰冻灾害,储能“移能顶峰”发挥作用,提供应急保障能力,晚峰时段最大顶峰电力40万千瓦,有力支撑设备故障处理。
新型储能在极端条件下保证稳定、不间断供电,提升乌鲁木齐、昌吉等重要负荷中心的应急保障能力。在短临—静稳—沙尘—大风等极端天气下,深化“新能源功率预测+储能调用”联动,特殊气象下应急储能最大顶峰电力358.5万千瓦。
因此,储能全过程精细化调控作为关键,需要统筹“安全、经济、低碳、高效”四个目标,立足实用实效,坚持问题导向、目标导向,推动“储能与新能源、计划与市场、日前与日内、日内与实时”四个协同,“新能源与储能协同发力”“储—源”“储—网”友好互动,建设新疆电网储能全过程精益一体化调控平台,推动储能调度全过程的“精益化流程规范、精益化并网调试、精益化日前调度、精益化实时调度、精益化全景全息监视、精益化运行评估、精益化安全管理”7个精益调控。
下一步探索实践方向
(一)进一步探索储能站群协同控制策略
针对规模化储能不能同时充放电问题,深化研究站群与传统水火电间多时间尺度的广域协同控制策略,研究储能站群与储能站群广域协同控制策略,深入开展分区域、分时段、分场景调度控制策略,构建多元平衡支撑体系。
针对提高特殊电力用户的供电可靠性需求,配置新型储能电站应用模式,研究用户侧储能发展模式。围绕大数据、5G基站、公路服务区等应用场景,聚合不间断电源、电动汽车、用户侧储能等分散式储能设施,探索智慧能源、虚拟电厂等储能融合发展新模式。
(二)进一步探索主动友好支撑型储能运行模式
针对新能源快速发展带来的电网稳定水平降低、动态支撑能力不足的问题,在前期构网型储能及“构网型+”装备研究的基础上,根据系统需求,进一步提升构网型储能在不同地区、区域的优化配比,南疆地区不低于50%。
针对不同场景下集群化构网型装备支撑能力验证问题,开展高压直挂技术和仿真+实证验证精准化建模,持续开展构网型+(储能、风电、光伏、SVG)技术装备工程示范验证,推动能源电力装备升级迭代。
(三)进一步探索多元混合储能运行模式
针对不同时间尺度、不同地区对储能提供的作用的要求不同,开展地区多元混合储能最优配比方案及协同控制策略研究应用试点,积极推动合作单位“100兆瓦/400兆瓦时压缩空气示范项目”等3项新型储能试点示范项目落地示范,开展液流电池、熔盐储热等长时储能技术发展、应用前景和商业模式研究,推动飞轮、压缩空气等多元储能示范应用,构建安全高效利用的多元混合储能模式,服务新型电力系统建设。
(四)进一步完善市场交易机制
针对新型储能市场交易机制不完善,健全优化适应新型储能灵活参与的中长期、现货和辅助服务市场机制,加强各类市场衔接机制,推动独立(共享)储能参与现货市场、辅助服务市场,通过各类市场充分反映新型储能价值作用。
针对新型储能盈利渠道有待拓宽,探索研究惯量、爬坡等辅助服务市场新品种,持续丰富新型储能的市场商业模式,不断拓宽新型储能盈利渠道,激励储能电站在惯量提供、调频、调压等系统安全稳定性方面发挥支撑作用。
(五)探索研究人工智能+大模型储能应用平台
研究基于大模型多元储能协同运行的技术,开展超级电容、压缩空气、飞轮和电化学储能等多元储能不同特性和不同应用场景,搭建多元储能系统模型,通过仿真研究,深入了解储能系统运行特性和控制策略,实现优势互补,提高储能系统的稳定性。
研究基于大模型和人工智能的高效储能系统控制技术研究,针对新能源大风、短临天气、静稳、沙尘天气等储能充不上、放不掉等特殊问题,结合新能源特殊气象预测、储能精益化集中调控技术研究,运用大模型技术开展精益化评估储能电站涉网性能、电站性能、电池性能评估研究,提升储能系统的可靠性。
(六)持续完善储能一体化综合服务平台
为推动储能电站专业化、精益化、标准化、智能化运维,持续完善新疆储能一体化综合服务平台,充分保障储能用得安全。
在服务储能电站精益运维方面,实现储能电站全时段、全维度设备一体化智能运维。在提升储能电站安全水平方面,持续利用新疆储能一体化综合服务平台,协助开展风险隐患排查,提升运营效益。在支撑制定市场交易策略方面,结合市场政策和运行数据利用人工智能AI技术,制定交易策略,支撑储能电站高效参与市场交易。
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