储能在智能电网中的应用及发展趋势

1、储能在智能电网中应用及发展趋势五月上海电力设计院有限企业第1页二、储能系统应用前景和研究热点三、储能技术在电网中应用经典案例一、发展储能意义和作用第2页构建坚强智能电网是我国未来电网发展方向规划试点阶段：全方面建设阶段：引领提升阶段：“十二五”规划中明确指出 适应大规模跨区输电和新能源发电并网要求，加紧当代电网体系建设，深入扩大西电东送规模，完善区域主干电网，发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术，依靠信息、控制和储能等先进技术，推进智能电网建设，切实加强城镇电网建设与改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性。中国国家电网企业5月21日首次公布智能电网计划（Smart grid pl

2、an；Intelligent electrical network plan ）1.1 储能主要意义“十三五”规划中明确指出 提出要重点推进包含高效智能电力系统、煤炭清洁高效利用、可再生能源、核电、非常规油气、能源输送通道、能源贮备设施、能源关键技术装备等能源行业八大重点工程，其中重点提出要实施光热发电示范工程，加紧推进光热发电、大规模储能等技术研发应用。第3页1.1 储能主要意义 储能技术广泛应用于未来智能电网建设发电、输电、配电、用电4大步骤，储能技术是实现构建坚强智能电网关键之一第4页1.2 储能主要作用 截止到底，我国风电装机容量为91.4GW，平均弃风率为11.7%，局部地域最高到达

3、35.2%。 截止到底，我国光伏发电装机容量达21GW，日弃光30%。 “平抑”可再生能源发电随机波动性，提升电网消纳能力。提升可再生能源消纳能力（平抑）第5页1.2 储能主要作用 电力负荷在白天高峰和夜间低谷周期性地改变，负荷峰谷差有时高达发电量30%-40%。削峰填谷 在负荷低谷时吸纳电网多出发电能力，在负荷高峰时向电网馈电。 提升电力系统运行经济性（调峰、调频）第6页1.2 储能主要作用提升电力系统运行安全性（可靠性） 伴随未来电网不停建设，电力系统运行环境愈加复杂,对电网安全稳定运行要求也越来越高，这直接关系到国民经济发展和人民群众生活 。备用电源 储能系统能够看成备用容量，当常规电源

4、发生无法预期事故时，快速提供电能供给。第7页二、储能系统应用前景和研究热点三、储能技术在电网中应用经典案例一、发展储能意义和作用第8页储能市场近期发展趋势政府对储能技术及应用关注度提升电力系统加紧对储能系统及其在智能电网应用研究（技术、应用、标准等）金融市场逐步参加到储能应用中储能在电力系统应用项目仍以示范为主，但数量、容量有所提升储能技术在电动汽车、能量回收领域、电信基站、数据中心等市场应用为其规模化进入电力市场奠定基础多能互补、多类储能技术结合应用是近期技术选型亮点关键技术指标、关键材料仍有待改进主流技术成本近几年不停下降，在未来五年，下降空间很大新兴技术研发活跃市场应用技术第9页储能市场

5、发展规模第10页储能市场容量及技术第11页1、在可再生能源中应用研究大规模可再生电源接入后，其波动性、间歇性和随机性不但增加电力系统调峰压力，而且影响电力系统安全稳定运行。引入储能技术能够有效平抑新能源功率波动，增强新能源发电可控性，提升新能源并网接入能力。第12页中国项目名称项目时间项目地点储能系统详细信息系统应用国家风光储输示范工程张北县20MW100MW风电和40MW光伏配置20MW各种类型储能可实现风光平滑输出，跟踪计划出力，参加系统调频等各种功效上海崇明风储项目崇明岛2MW结合崇明东滩风电场建设一定容量储能系统改进风力供电不稳定，实现东滩风电平滑输出和友好接入光储一体化电站青海/采取

6、锂电池储能系统处理弃光限电问题第13页2、在微网中应用研究1、有效稳定系统输出，处理微网中动态电能质量问题；2、提升现有配用电设备利用率、降低运行成本等；3、实现与大电网并网运行，必要时向大电网提供一定支援服务。第14页 210KW风力发电机组100KW光伏组件Ah储能蓄电池组 东福山岛风光柴储能电站是国内第一个规模化投入实际应用新能源储能电站，集风、光、储一体并升压运行孤岛微网系统。中国第15页项目名称系统规模储能作用新疆喀拉昆仑山脉微网项目光伏1MW、柴油机、储能节能减排、满足用电需求、提升系统安全可靠性、提升微网经济性、减轻供电压力和环境保护压力国电光柴储互补离网电站光伏、柴油机、储能新

7、疆吐鲁番新能源城市微网工程项目屋顶光伏13.4MW山东长岛可再生能源海岛示范项目南麂微网示范工程风电1MW、光伏545kW、海洋能30kW、柴油机1.6MW、储能第16页3、在电网调频中研究因为储能调整速度快，未来在电网调频中将起到主动作用，当前美国、智利等国均已开展调频储能项目及研究工作，北京石景山热电厂储能项目也为华北电网提供一定调频辅助服务。 比亚迪在美国实施4MW/2MWh储能调频项目，该项目能有效缓解电网负载压力和增强电网运行稳定。第17页4、在需求侧响应中研究为特定电力用户提供服务，比如可为用户提供消减需求开支并提供后备电源服务，也可在电网故障时，保障对用户高可靠性供电。第18页5

8、、在智能建筑领域应用研究围绕智能电网和智能城市发展，结合储能系统探索智能电网及智能城市未来发展形态，实现对区域内电力供需进行有效调控。第19页6、在智能交通中应用研究储能应用与智能交通领域，主要是经过电动汽车来实现，采取V2G技术实现与电网互动。第20页二、储能系统应用前景和研究热点三、储能技术在电网中应用经典案例一、发展储能意义和作用第21页国家风光储输示范工程是推进我国可再生能源大规模开发利用一项重大示范工程。风能，太阳能都是清洁可再生能源，有着广泛应用前景。不过因为风能和光能间歇性和随机性，风、光独立运行供电系统极难提供连续稳定能量输出。这已经成为全球范围内制约可再生能源大规模发展关键技

9、术瓶颈。为研究、处理我国风力发电、光伏发电、储能和智能电网等领域关键技术问题，引领清洁能源产业快速健康发展，国家电网企业在张家口建设本工程。风电一期工程建设小东梁风电场49MW、风电一期工程建设孟家梁风电场49MW，大河光伏储能电站一期建设光伏发电40MW、储能装置20MW。（1）概述国家风光储输示范工程第22页（2）总体构架四、储能技术在电网中应用经典案例第23页（3）储能系统考虑技术风险控制，装置多样性，同时，兼顾到本 工 程示 范 意义，本期储能电站选取锂电池、钠硫电池和全钒液流电池组合。钠硫电池全钒液硫电池磷酸铁锂电池第24页（4）储能系统输出功率储能容量备注磷酸铁锂电池系统（比亚迪）

10、6MW36MWh能量型磷酸铁锂电池系统（ATL）4MW16MWh能量型磷酸铁锂电池系统（中航锂电）3MW9MWh功率型磷酸铁锂电池系统（万向）1MW2MWh功率型钠硫电池储能系统（NGK）4MW24MWh全钒液流电池储能系统（普能）2MW8MWh本期规模总计20MW95MWh远景规模70110MW第25页（4）储能系统已突破关键技术 电池储能装置大规模电站化集成技术 大规模多类型电池储能电站高速实时监控技术 大规模多类型储能电站协调控制及能量管理技术 大规模多类型电池储能电站各种应用技术 四、储能技术在电网中应用经典案例第26页减弱风光出力“毛刺”，实现多时间尺度出力平滑，确保了电源靠近常规电

11、源稳定输出实时填补计划值与实际值差额，实现风光储多组态联合出力实时跟踪计划值平滑风光出力跟踪计划削峰填谷参加调频利用储能装置充放电功效，动态调整电网峰谷，含有传统调峰电源不具备秒级快速响应优势储能瞬时切换输出/输入状态，响应快速方式灵活已实现网调直控储能，进行系统调频（5）系统功效第27页（4）延伸和突破四、储能技术在电网中应用经典案例 拟在张家口地域建设风光储工程，该工程风光互补电站总装机容量约为200MW，其中风电场99MW（本期建设）、光伏电站100MW（远期建设），需要配置一定容量储能。储能容量配置需要依据风光出力特征、储能装置特征和有效较小弃风和弃光到达风光总输出功率平稳要求，从而有

12、效提升能源利用率作用。第28页（6）延伸和突破四、储能技术在电网中应用经典案例 本项目本期投运99MW风电，以康保地域风电场一年预测运行数据进行储能容量配比分析。第29页（6）延伸和突破四、储能技术在电网中应用经典案例 总体上来看，因为风电出力波动性较大，储能容量增加对系统弃电率降低效果有限，储能电池容量配置不宜过高。配置储能设备后，风电场弃风率低于15%，依据曲线计算结果，可采取20MWh或者30MWh储能容量。由储能容量与弃风率关系曲线对应20MWh、30MWh曲线能够看出，储能电池功率在25MW左右出现拐点，弃风率下降趋势趋于稳定，储能电池功率取25MW可得到很好技术指标效益，所以本期工

13、程储能电池容量取值可为25MW*0.8h（20MWh）或25MW*1.2h（30MWh），考虑充放电次数以后，最终选定25MW1.2h（30MWh）。第30页四、储能技术在电网中应用经典案例青海光储项目伴随青海省光伏发电项目标连续增加，当前青海光伏电站发展速度已经远远超出了电网承受能力，使得光伏发电出现“弃光”现象，且光伏发电需要经过电网进行远距离输送，而输电线路建设与光伏电站发展不匹配，造成大量光伏电站建成之后，因为电网基础设施无法及时满足新能源发展速度、大规模光伏发电不能满足并网要求等原因，出现了发电不能并网、发电利用小时数连续降低和“弃光”等现象。（1）概述第31页a.创新性提出光储发展

14、模式，从本质上处理“弃光限电”问题我国近几年，尤其是近5年，新能源电力规划和建设出现了井喷式增加，其中大部分大规模光伏电站位于当地电力消纳能力不足地域。因为西北地域电网基础设施微弱，无法满足新能源电力输送要求，同时跨地域电网还面临着管理体制制约，造成弃光成为电力调度机构不得不采取行为。储能含有灵活“调配”作用，光伏和储能联姻能够很好处理“弃光限电”这一棘手问题。经过配置一定规模储能系统，能够在电网输送通道受限以及光伏组件阳关照射充分情况下，将光伏发电电力储存在储能系统中，在适当时间，再经过储能反送至电网，光储联合发电能够实现在满足电网调度要求同时，降低光伏电站出力对电网产生冲击，从而到达降低弃

15、光效果。（2）项目建设意义与主要性第32页（2）项目建设意义与主要性光伏电站通常受天气和时间原因影响，出力大小有时候改变较快，尤其是受到云层影响，光照强度会发生猛烈改变，进而造成光伏阵列输出功率波动，当光伏输出波动到达一定程度时，电网往往会采取限制、隔离方式来处理。b.平抑光伏电站出力波动，有效改进光伏发电供电质量。所以，为充分发掘光伏发电价值，协调光伏发电和电网之间矛盾，可经过为光伏电站配置电池储能系统方式给予处理，经过“光伏+储能”联合运行，不但能够让光伏电站在外界环境改变情况下，经过储能装置平抑光伏电站出力波动，以减小光伏发电系统对电网冲击，而且还是处理诸如电压波动、电压跌落和瞬时供电中

16、止等动态电能质量问题有效路径，到达有效改进光伏发电供电质量目标。第33页（3）光储电站配置方案光伏发电含有午间短时段出力水平高，其它时段出力水平低和昼间有出力、夜间无出力特点，储能技术含有能够实现电能时空平移特点，为光伏电站配置储能系统可将光伏电站午间高出力转移至其它时段，削减电站出力尖峰，降低弃光，在现有输电走廊条件下，提升输电走廊利用效率，延缓输电线路扩容。第34页上海漕河泾松江南部微电网上海漕河泾开发区松江南部微电网定位是：基于多点接入可再生能源发电和冷热电三联供，多元储能技术局域智能能源互联网综合体。最终发展目标是使产业园区成为上海绿色低碳友好发展典范、使能源中心成为可靠高效能源运行者、使园区客户取得绿色清洁能源。（1）概述第35页（2）微网组成结合整个产业园区定位、概念方案设计以及建筑特点，在绿化屋面覆盖太阳能光伏发电板，提供日惯用电量；冷热电三联供机组纳入微网系统，作为光伏电源补充。同时提供冷、热水等电能以外辅助产品。为消减间歇式电源波动特征，考虑配置一定容量储能系统，作为微网一部分。第36页- 37 -园区客户取得绿色清洁能源能源中心成为可靠高效能源运行者产业园成为上海绿色低碳友好发展典范能源系统定位 基于多点接入可再生能源发电和冷热电三联供，多元储能技术局域智能能源互联网综合体