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解析储能对推进电力系统转型的作用

导读: 2017年10月11日,《关于促进储能产业与技术发展的指导意见》(以下简称《意见》)正式发布。指导意见是我国大规模储能技术及应用发展的首个指导性政策。

2017年10月11日,《关于促进储能产业与技术发展的指导意见》(以下简称《意见》)正式发布。指导意见是我国大规模储能技术及应用发展的首个指导性政策。指导意见的编制工作自2016年初启动,历时一年半多时间,由国家能源局科技司牵头,电力司、新能源司、市场监管司参加的起草工作小组和20位专家组成的专家咨询组,委托中关村储能产业技术联盟牵头,中科院工程热物理所、中科院物理所、中国电科院、清华大学等具体负责相关研究工作。历经前期课题研究、指导意见编写、修改完善、征求意见等各个阶段至2017年5月形成送审稿、9月份五部委联合签发,直至我国第一个储能产业政策文件正式发布。

《意见》从促进储能技术与产业发展的总体要求、重点任务和保障措施三个方面提出了指导性意见,为全面促进储能技术与产业发展提供了政策依据。

储能技术,作为智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术,可广泛地应用于电力系统的不同环节,承担不同的角色和作用。同一个储能系统,也可通过合理的功率和能量分配,发挥多种用途。以下将从“推进储能提升可再生能源利用水平应用示范”、“推进储能提升电力系统灵活性稳定性应用示范”、“推进储能提升用能智能化水平应用示范”这三大应用场景着眼,总结储能技术已有的应用及相关前景,分析促进储能技术发展对于电力乃至整个能源行业的重大意义。

1.提升可再生能源利用水平

随着可再生能源发电装机容量的迅猛增长,风力、太阳能发电出力的随机性和波动性给电力系统运行带来了新的挑战。此外,由于可再生能源出力的预测误差相对较大,可再生能源发电场站的经济效益在含高比例可再生能源接入的电力系统中将会受到明显的影响。电池、超级电容、飞轮、新型压缩空气等储能系统具有快速调节的性能,可以安装在可再生能源发电场站侧,起到平滑可再生能源发电出力、提高发电出力的可控性、增强可再生能源市场竞争力等作用。在我国的北方地区,因为调峰容量不足、输电通道拥塞等原因,造成了大量弃风、弃光问题。如果在可再生能源发电场站侧安装储能系统,则可以通过储能充放电的优化控制,缓解输电阻塞和电网调峰能力限制,提高可再生能源场站的上网电量。下表对储能在可再生能源发电侧的典型应用和要求进行了总结。

表1 储能与可再生发电配合的典型应用和要求

解析储能对推进电力系统转型的作用

解析储能对推进电力系统转型的作用

解析储能对推进电力系统转型的作用

2.提升电力系统灵活性与稳定性

储能系统在输电网中的应用主要包括以下两方面:

作为输电网投资升级的替代方案(延缓输电网的升级与增容),提高关键输电通道、断面的输送容量或提高电网运行的稳定水平。在输电网中,负荷的增长和电源的接入(特别是大容量可再生能源发电的接入)都需要新增输变电设备、提高电网的输电能力。然而,受用地、环境等问题的制约,输电走廊日趋紧张,输变电设备的投资大、建设周期长,难以满足可再生能源发电快速发展和负荷增长的需求。大规模储能系统可以作为新的手段,安装在输电网中以提升电网的输送能力,降低对输变电设备的投资。

作为系统级的应用,通过优化运行控制,为大电网提供调频、备用、无功/电压、黑启动等类型的辅助服务。在这些辅助服务中,目前投入商业化运行的只有调频服务(二次调频,即参与大电网的自动发电控制)。与传统机组相比,电池储能、飞轮储能等新兴储能资源具有爬坡能力强、响应速度快的优势,可以快速跟随系统负荷与间歇性可再生能源出力的变化。虽然储能系统的容量、总电量相对较小,但由于其在调频应用中跟踪的是波动快、幅度小、均值接近0的信号,这种缺点并不突出。这些特点使得储能资源在调频应用中具有天然的性能优势,在调频服务市场中具有一定竞争力,有助于缓解可再生能源发电大规模接入电网带来的调频压力。在美国的区域电力市场中,储能系统参与二次调频的容量已占相当的份额。在我国也有电池储能系统参与大电网二次调频应用的探索和实践。

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