中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月11日在深圳鵬瑞萊佛士酒店舉辦的“碳中和能源院士高峰論壇暨第三屆中國(guó)國(guó)際新型儲(chǔ)能術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)”上，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司高級(jí)工程師楊水麗進(jìn)行“新型儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用案例”的演講。
楊水麗：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家：大家上午好！很榮幸在這里分享，我的題目是《新型儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用案例》，分為三部分：新型儲(chǔ)能發(fā)展背景、技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀；典型案例分析；總結(jié)。
首先看背景，國(guó)家發(fā)改委和能源局關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)意見中提出：到2025年，區(qū)別于抽蓄儲(chǔ)能，將由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模應(yīng)用條件。創(chuàng)新目標(biāo)是降成本，百兆瓦級(jí)工程應(yīng)用，到2030年全面市場(chǎng)化發(fā)展。與電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)深度融合發(fā)展，支撐雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
在新型電力系統(tǒng)背景下，新能源高占比電力系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生深刻變化，對(duì)電源將由穩(wěn)定、可控向靈活可控發(fā)展，對(duì)間歇性、隨機(jī)新的新能源將需要提高精度，實(shí)現(xiàn)友好并網(wǎng)，對(duì)用電，需要部分可控，并可參與需求側(cè)響應(yīng)。新型儲(chǔ)能技術(shù)是應(yīng)對(duì)新需求的支撐技術(shù)之一。儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀是可全面部署應(yīng)用的儲(chǔ)能有電化學(xué)儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能，在電化學(xué)儲(chǔ)能中，鋰電較為成熟，它的進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)是降成本、促安全。其他的儲(chǔ)型技術(shù)：機(jī)械儲(chǔ)能、電池儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、制氫、儲(chǔ)氫，熱電聯(lián)共，處于系統(tǒng)示范階段。
儲(chǔ)能應(yīng)用發(fā)展的目標(biāo)是，持續(xù)優(yōu)化建設(shè)布局，促進(jìn)新型儲(chǔ)能與電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)融合發(fā)展，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)。
在電源側(cè)，布局新型儲(chǔ)能，可促進(jìn)新能源資源富集地區(qū)，友好新型能源電站建設(shè)，支撐跨省跨區(qū)輸電通道，可再生能源基地的外送，促進(jìn)沙漠、戈壁、荒漠，大型風(fēng)電光伏基地開發(fā)消納。
在電網(wǎng)側(cè)，可以提高電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，增強(qiáng)供電能力不足，偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電保障能力，延緩和替代輸電走廊資源緊張地區(qū)，輸變電設(shè)施投資，提升重要電力用戶應(yīng)急保障能力。
在用戶側(cè)，可以支撐分布式供能系統(tǒng)建設(shè)，提供定制化用能服務(wù)，提升用戶靈活調(diào)節(jié)能力。
多元化應(yīng)用方面，可以推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化協(xié)同發(fā)展，加快跨領(lǐng)域融合發(fā)展，拓展多種儲(chǔ)能形式應(yīng)用?？傮w來(lái)說(shuō)，它的應(yīng)用場(chǎng)景是很廣泛的。
下面介紹一下我們測(cè)算過(guò)的典型案例。案例一，在電源側(cè)，促進(jìn)送端電網(wǎng)中新能源消納，對(duì)新疆、甘肅、寧夏、吉林、青海等地區(qū)配置電化學(xué)儲(chǔ)能，以減少新能源限電率為目標(biāo)開展仿真測(cè)算，得出不同地區(qū)滿足性能和成本比較優(yōu)的儲(chǔ)能配置值，如表所示，由成效、投資、效益和回收期可以看出：甘肅、青海和寧夏，它的成效高、收益大、回收期短，在新疆、吉林成效相對(duì)低，回收期長(zhǎng)。但是，各地區(qū)配置儲(chǔ)能系統(tǒng)均不能在經(jīng)濟(jì)性比較優(yōu)的情況下將新能源的限電率縮減至5%左右。影響各地區(qū)新能源消納水平提升的主要原因是持續(xù)限電時(shí)期長(zhǎng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的利用率低。
案例二，在電源側(cè)，聯(lián)合單臺(tái)火電機(jī)組AGC調(diào)頻，基于國(guó)家能源局2019年公布的調(diào)頻補(bǔ)償費(fèi)用情況可以看出，在蒙西、陜西、廣東三地的單位裝機(jī)分?jǐn)傎M(fèi)用最高，分?jǐn)傎M(fèi)用高表征調(diào)頻需求大。因此，基于廣東省作為功率補(bǔ)償?shù)臏y(cè)算代表，對(duì)400兆瓦的燃?xì)鈾C(jī)組配置12兆瓦/6兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，聯(lián)合參與AGC調(diào)頻，由仿真結(jié)果可以看出，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)速率的提升程度最大，由原來(lái)的0.375提升至2.765。其次是日調(diào)節(jié)里程，投資回收期是4.3年，小于儲(chǔ)能系統(tǒng)投資的盈虧閾值5年。不過(guò)隨著儲(chǔ)能投資成本的降低，這個(gè)閾值會(huì)更寬泛。
我們選取陜西省作為容量測(cè)算的代表，對(duì)三臺(tái)火電機(jī)組分別配置對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，聯(lián)合參與AGC調(diào)頻，由測(cè)算結(jié)果可以看出，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)日調(diào)節(jié)容量的提升程度有限，儲(chǔ)能輔助660MW和直吹式機(jī)組參與AGC調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性最好，為7年。但是仍然超過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資閾值5年，投資風(fēng)險(xiǎn)比較大。由功率和容量測(cè)算的兩個(gè)案例可以看出，在AGC調(diào)頻中,功率測(cè)算的方式能更好地展現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率特性，具有比較好的經(jīng)濟(jì)性。
案例三在電網(wǎng)側(cè)提升特高壓交直流輸電能力應(yīng)用，大功率接收區(qū)外來(lái)電的受段電網(wǎng)，發(fā)生直流單極或者雙極閉鎖，而損失高比例功率時(shí)，受端電網(wǎng)的全網(wǎng)性頻率安全問(wèn)題制約特高壓通道穩(wěn)態(tài)的輸送能力。由表可以看出，比較典型的是河南、湖南電網(wǎng)，他們的饋入通道實(shí)際輸送能力不足額定輸送能力的一半。因此我們針對(duì)河南配置670萬(wàn)千瓦/15分鐘的儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于大功率事故支撐，可以提升長(zhǎng)南線與天中直流的穩(wěn)態(tài)輸送功率770萬(wàn)千瓦，投資回收期為2.27年，收益良好。
案例四，在電網(wǎng)側(cè)，輔助省級(jí)電網(wǎng)傳統(tǒng)調(diào)節(jié)源AGC調(diào)頻。隨著新能源發(fā)電的快速發(fā)展，特高壓交直流建設(shè)，引發(fā)了電網(wǎng)調(diào)頻資源減少、頻率特性惡化的結(jié)構(gòu)性困境，各省電力公司開始布局儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目，但是應(yīng)用需求量究竟多大，儲(chǔ)能的投入占比是多少時(shí)可以獲得性能和收益間的平衡，我們需要開展仿真分析。
針對(duì)這個(gè)需求，我們基于火電、水電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性，將電網(wǎng)的AGC指令劃分基本分量RegA和波動(dòng)分量RegD，在傳統(tǒng)電源和儲(chǔ)能間進(jìn)行分配，基于里程測(cè)算法，開發(fā)了儲(chǔ)能輔助傳統(tǒng)調(diào)節(jié)源AGC調(diào)頻的多源博弈特性時(shí)序仿真軟件。
基于某省典型電網(wǎng)某日的ACE曲線開展仿真分析，由仿真結(jié)果可以看出，隨著儲(chǔ)能裝機(jī)的投入，對(duì)ACE曲線的跟蹤效果也逐步提升，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差縮小的趨勢(shì)逐步減小。由右圖可以看出，縮減率圖上的C點(diǎn)是儲(chǔ)能需求容量的拐點(diǎn)，也就是飽和效應(yīng)點(diǎn)，也就是儲(chǔ)能投資比較經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能配置值。由表可以看出，在火電機(jī)組調(diào)節(jié)需求系數(shù)為10%時(shí)，機(jī)組需要完成的基準(zhǔn)條件分量RegA為33兆瓦，超過(guò)33兆瓦的快速波動(dòng)分量由儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)。在這個(gè)系數(shù)下，比較優(yōu)的儲(chǔ)能配置值為210兆瓦/105兆瓦時(shí)。在所有的系數(shù)中，儲(chǔ)能的配置值最小，機(jī)組的臺(tái)數(shù)也最少，為85臺(tái)，但是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差的縮減是效果最明顯的。
總結(jié)：儲(chǔ)能應(yīng)用需要緊密結(jié)合新型電力系統(tǒng)的資源稟賦特性與調(diào)節(jié)需求，系統(tǒng)價(jià)值維度包括消峰填谷、新能源并網(wǎng)、調(diào)頻等。在當(dāng)前儲(chǔ)能成本條件下，大功率事故支撐，參與電網(wǎng)AGC調(diào)節(jié)具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。未來(lái)攻克方向是開展橋接儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)之間領(lǐng)域，以及在電力系統(tǒng)碳減排中的作用等方面的研究具有前景。
我的匯報(bào)完畢。謝謝！
