国网江苏电科院（李群）：2024江苏电网储能技术应用分析报告

应用分析国网江苏电科院李群2024年6月汇报提纲汇报提纲江苏电网运行情况概述江苏电网运行情况概述江苏电网储能适应性分析江苏电网储能适应性分析江苏电网储能配置需求分析储能技术应用研究方向10800万千瓦35.00%600032025-2027年用电负荷持续增长，负荷高峰运行期间全网电力供需紧平衡；受2025、2030年新能源装机将达8000、15000万千瓦，新能源“量变”引起净负荷特性“质变”,用电峰谷差以3%-8%逐年增长，调峰缺口日益增大，节假日预计至2029年极端情况下，华东最大直流(吉泉)闭锁后系苏北局部地区户均光伏装机28千瓦，远超户均容量6千瓦，局部地区承载能力受限，引起配变反向重超载2024年以来，全省累计发生因光伏出力引发的超载配变1038台，最大负载率达149%。2023年全省光伏台区用户电压越上限率为非光伏台区的2.28倍，台区内分布式光伏渗透率超过80%时，用户江苏电网储能适应性分析江苏电网储能优化配置分析储能技术应用研究方向江苏电网储能适应性分析江苏电网储能优化配置分析储能技术应用研究方向汇报提纲40000400002015201620172018201920202021202220230截至2023年底①,我国已投运储能装机规模截至2023年底①,我国已投运储能装机规模8650万千瓦，占全球市场总规模的30%;新型储能累计装机规模达到3450万干瓦，其中锂离子电池占新型储能锂离子电池新型储能其它，<0.1%1.2%液流电池0.1%0.6%抽蓄储能新型储能装机发展情况各类型储能装机占比新型储能装机发展情况数据来源：①《储能产业研究白皮书2024》主网配网主网配网化学化学储能氢储能能量密度响应速度效率储能储能储能2-2新型储能技术特点(一)锂离子电池(一)锂离子电池技术特点技术特点优点：能量密度160Wh/kg百毫秒级响应速度缺点：循环寿命7000次燃爆风险典型示范应用典型示范应用江苏规模最大锂离子储能电站(在建)远景射阳250MW/500MWh2-2新型储能技术特点(二)液流电池(二)液流电池液流电池以全钒液流电池为主，具备响应速度快、放电时间较长等优点，但能量密度低、资源丰富度低、工作温度要求高，可应用于电力保供、新能源消纳、系统稳定等场景。技术特点技术特点优点：百毫秒级响应速度放电时间8小时缺点：能量密度15Wh/kg工作温度限制为5-45°典型示范应用典型示范应用江苏规模最大全钒液流储能(在建)华电灌云10MW/20MWh新型储能技术特点重力储能具备放电时间长、循环寿命长、环境适应性强、安全性高等优点，但存在响应速度慢、初装造价高等问题，可应用于电力保供、新能源消纳场景。优点：放电时间6-15小时循环寿命达40年缺点：分钟级响应速度初装造价达1万元/kWh典典型示范应用全球首个百兆瓦时级的重力储能项目如东26MW/100MWh(四)压缩空气储能(四)压缩空气储能充放电转换效率70%典型示范应用典型示范应用金坛60MW/300MWh典型示范应用2-2新型储能技术特点典型示范应用(五)飞轮储能飞轮储能具备瞬时功率大、循环寿命长、响应速度快优点，但在能量密度、度电成本、放电时间存在不足。主要解决电压瞬变、电压骤升骤降、短时供电中断等优点：瞬时功率达20kW/kg循环寿命百万次以上毫秒级响应速度缺点：能量密度为电化学储能的50%放电时间10秒-15分钟可调负荷AC10kV隔离变隔离变低压换流器方天线惯量响应装置指2-2新型储能技术特点(六)超级电容储能(六)超级电容储能充放电转换效率95%循环寿命15年能量密度为锂离子电池1%典典型示范应用江苏110kV虎桥变电池(注：磷酸铁锂)电池液流电池氢储能飞轮储能重力储能储能安全燃爆风险燃爆风险低风险燃爆风险机械伤害低风险吊装风险低风险低风险废弃物废弃物剧毒物无风险无风险无风险无风险无风险无风险技术百MW/百MW/百MWh百MWhMW/MWhGWhMW/MWhMW/能量密度Wh/kgWh/kg/////响应时间百毫秒级毫秒级百毫秒级秒级毫秒级分钟级分钟级毫秒级毫秒级时间小时小时小时小时-季度10秒-15分钟小时小时5-10秒5-10秒效率15年/7000次10年/2000次20年/17000次25年/无限制20年/无限制40年/无限制40年/无限制20年/无限制15年/无限制无无无无无矿坑/地下盐穴无无无规模应用示范规模应用示范示范规模应用示范研究示范经济1200元/800元/4500元/1.5万元/12万元/1450元/1万元///0.4-0.65元0.67-0.88元0.71-0.95元约1元/0.2-0.4元约0.5元//资源丰度锂自给率低资源丰富五氧化二钒产能低催化剂等核心部件给率低/////②《2023年中国储能技术研究进展》,储能科学与技术，2024净负荷/MW推荐储能类型问长冬季高峰储能充放电策略储能需求净负荷/MW推荐储能类型问长冬季高峰储能充放电策略储能需求(一)支撑电力保供场景储能需求(一)支撑电力保供场景储能需求电力保供场景下，储能需发挥保障尖峰负荷时段供电、缓解输配电阻塞、提升放电效率高。重力储能推荐储能类型率高大发放电时间长推荐储能类型率高大发放电时间长(二)促进新能源消纳场景储能需求新能源消纳场景下，储能需发挥平滑新能源发电出力、提供备用容量、减少新推荐储能类型响应命长100万推荐储能类型响应命长100万(三)提升系统频率稳定场景储能需求(三)提升系统频率稳定场景储能需求系统频率稳定性提升场景下，储能可提升电网调频能力，应对直流闭锁等故障飞轮储能占地小寿命长低成本占地小寿命长低成本(四)治理配变重超载场景储能需求(四)治理配变重超载场景储能需求可以实现配变临时性重超载治理和分布式光伏消纳，解决配网末端低电压/过电压推荐储能类型推荐储能类型推荐储能类型问短推荐储能类型问短储能种类锂离子全钒液流飞轮储能压缩空气储能重力储能超级电容储能需求场景(主网)电力保供适用适用不适用(放电时间短)适用适用不适用(放电时间短)新能源消纳频率稳定适用不适用响应速度慢)不适用(响应速度慢)需求场景(配网)设备重超载不适用占地面积大)不适用(放电时间短)电能质量适用适用适用不适用2-5储能运营模式全国已有25个省(市、自治区)将配建储能作为新能源并网或核准的前置条件。新能源独立配建储能模式下，储能的建设运营成本主要由新能源厂商承担，目前江苏共有电源侧储能电站10座、并网容量12.27万千瓦。缺点：建设成本高设备性能差、维护不到位典型示范应用典型示范应用苏州工业园区光伏+储能系统2-5储能运营模式(二)共享储能(二)共享储能缺点：调控运行较为复杂典型示范应用典型示范应用——江苏丰储共享储能项目江苏电网储能适应性分析江苏电网储能优化配置分析储能技术应用研究方向江苏电网储能适应性分析江苏电网储能优化配置分析储能技术应用研究方向汇报提纲优化原则基础新能源消纳1电力电量关键通道储能利用率量率测算!平衡分析!负载率分析!,分析主变/线路检修计划系统总运行成本最低minF=系统总运行成本最低minF=CG+U/D+S+R+B+D+T+L+N设定目标时序求解Cplex混合整数优化求解器考虑潮流约束的自适应回滚算法基于人工智能的加速求解技术8760求解时序结果◆新能源消纳率◆机组运行情况统计◆储能功率调节及SOC查询◆500kV断面及设备负载分析◆任一时刻断面电网潮流分布◆全网/分区电网供电裕度评估(二)测算方法(二)测算方法储能配置容量测算适合采用时序生产模拟方法系统运行成本最低为目标，安排系统中所有机组、储能的启停和出力以实现电力平衡，通过模拟全年8760个时序建模运行约束系统电力电量平衡约束系统备用约束源本地电源燃煤机组燃气机组核电机组爬坡约束功率(考虑深调)约束启停时间、利用小时数约束机组检修计划约束风电、光伏新能源新能源出力约束外来电省间联络线功率约束网500kV断面集合主变、线路参数扬镇直流主变、线路载流约束扬镇直流功率约束荷全网220kV节点负荷负荷控制总量约束储沙河抽蓄装机、库容储能装机、接入点储能效率约束功率范围约束容量(库容)约束(二)测算方法(二)测算方法90000负荷曲线9000080000弃电70000新能源实发700006000050000L:新能源消纳率5000040000Pt:新能源理论出力400003000020000Pd:新能源弃电功率200000新能源生产模拟典型优化曲线(不含风电光伏)系统出力上限(负荷低谷)力(50%)、启动抽蓄机组抽水、新型光伏调峰燃机无法接纳的风电光伏出力煤机最大可接纳风电光伏出力I断面功率平衡示意图3-3江苏新型储能布局优化充裕性2030年部分分区短时供电紧张情况持续存在；新能源达1.5亿千瓦，以海上风电及分布式光伏为主。需结合负荷、新能源发展情况，对储能进行差异化配置。徐州连云港结合新能源规模及送出需求布局储能以提升沿海风电送出能力徐州连云港宿迁盐城淮安盐城结合潮流控制要求等布局储能从而提升电网运行安全可靠性扬州泰州南京镇江苏州、南京、无锡、常州持续维持较高负荷水平常州无锡苏州结合分区供电及故障后恢复力提升需求配置合理容量的储能苏州(三)配网布局优化(三)配网布局优化局部区域网架薄弱且部分特殊用户对可靠性要求较高台区存在小幅度反向超载，日电量呈负荷输入型或平衡部分用户同时存在白天过电压和晚间低电压3-4江苏典型储能电站运行案例序号所属地区工程名称站址位置建设规模1大港大港储能电站110kV大港变旁空地2大港北山储能电站35kV北山变外空地3大港五峰山路仓库外空地24MW/48MWh4丹阳建山储能电站110kV建山变内空地5MW/10MWh5丹阳丹阳储能电站220kV丹阳变旁空地6扬中长旺储能电站已退役35kV长旺变8MW/16MWh7扬中新坝储能电站110kV新坝变旁空地8扬中三跃储能电站已退役35kV三跃变总计101MW/202MWh江苏电网储能适应性分析江苏电网储能优化配置分析江苏电网储能适应性分析江苏电网储能优化配置分析汇报提纲””配置确储能配置容量(“配多少”)、配置地点(“配在哪”)、配置类型(“配什正正常4-2电化学储能安全运行与火灾防控技术研究研究电池热失控触发蔓延机制，明确关键特征参量阈值，攻关新型研究电池热失控触发蔓延机制，明确关键特征参量阈值，攻关新型状态监测和热失控预警技术；研究电池材料燃烧分解特性，开发专用灭火介质及装备，探索本征安全型电池本体技术。多参量预警技术专用灭火系统及装备泵本征安全性电池技术探索电网电网ZsZfZpZpZs新能源Zt2Zt1Zt1Zt3Zt3里新能源里新能源研究储能与风光、常规机组研究储能与风光、常规机组多电源协同运行优化技术；研究储能参与电网负荷侧储能负荷侧储能电网侧储能储能5%尖峰电量新能源发电5%尖峰电量功率预测负荷调节大数据负荷虚拟电厂云台备用电源时间调峰/调频/顶峰/备用新型储能电站延缓或替代城市负备用电源时间调峰/调频/顶峰/备用新型储能电站延缓或替代城市负荷中心输变电投资调频/功率预测/消纳火电/核电+储能体化构建源网荷各侧新型储能应用数字能量交换系统数字能量交换系统针对传统储能固定成组结构带来的短板效应，攻关融合电力电子与信息通信的针对传统储能固定成组结构带来