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详解:储能在智能电网中的应用战略

导读: 我国的大城市电网,特别是北京、上海、广州等大型城市的电网逐步形成受端电网,表现为大容量、大机组、超高压、负荷密集等特征。从用电结构看,“十二五”期间第三产业、居民用电比重将有较大提升,预计5年将上升5个百分点以上,由于经济结构的变化,最高用电负荷也逐渐上升。

  2.5储能技术在智能电网应用中所面临的挑战和机遇

  储能作为一项高科技含量高工程要求的新兴技术,还面临着重大的挑战:

  (1)技术挑战。大部分储能技术成熟度还有待提高,特别是关键材料、核心技术。另外储能在电力电网系统应用时间较短,而电网对于安全可靠性要求很高,储能设备产品的定型周期需要长时间的验证;

  (2)经济挑战。与关键技术、能源效率以及应用场合密切联系的投资和维护成本将成为各种储能技术选择发展的关键考量;

  (3)政策挑战。虽然各国都制订了发展储能技术的战略,但在如何管理储能系统和如何对于储能技术的研发给予支持仍然需要政策细化。

  同时,我们也看到,去年中国储能项目装机增长已超过全球增速。截至2013年底,除抽水蓄能、压缩空气储能及储热外,全球储能项目总装机容量达73.6万kW,较2012年增长了12%。而中国储能产业发展速度则相对更快。截至2013年底,中国已运行的储能项目装机规模达5.15万kW,较2012年增长了39%。快速增长涉及可再生能源并网、分布式发电及微网、电动汽车等多个方面。

  三、上海基础(包括优势单位等)

  3.1上海市智能电网的发展中储能的应用场景

  上海市的社会经济地位决定了上海电网是一个对可靠性和电能质量要求极高的电网。随着城市产业结构的调整,第三产业的比重增加,峰谷差不断加大,对供电可靠性要求高、负荷峰谷差大的用户数量不断增加。

  在用户负荷侧接入电池储能电站,在节省容量投资的同时,确保电能质量、提高用电可靠性。实行峰谷电价的情况下,负荷高峰时,用户利用电池储能系统减少高价电的购买量,负荷低谷时利用电池储能系统在电价低时多购电。在这个过程中,用户可以减少购电费用。将电池储能电站直接接入城市配网,对电网而言,相当于改善了负荷特性,实现电力系统的负荷水平控制;减少了系统备用容量的需求,减少了系统中的调峰调频机组的需求,减轻了高峰负荷时输电网的潮流,减少了系统输电网络的损耗及输电网的设备投资,提高输配电设备的利用率。

  在电源侧安装电池储能系统,可以在低谷负荷情况下启动储能装置,保持低谷负荷时候的电力平衡,使火电机组运行在比较经济的出力区间,提高了低谷负荷时的机组效率,在一定程度上降低煤耗,减少煤炭燃烧对环境的污染,在相同发电量的情况下可以促进其增效减排,提高了发电厂的经济效益,也符合国家的能源政策。

  在配电端接入储能系统控制,则可以在电源端供电和用户端用电不均衡时合理分配电力,在两端电力发生较大变化时提供额外电力消纳和供应,防止用电紧张或供电冗余。提高了电力的使用效率,避免了电力浪费,客观上提升了电力价值,降低了电力成本。

  3.2上海市已进行、正实施的储能项目、技术与工程

  从2006~2007年,国家电网公司、上海市科委和国家科技部分别下达经费共计4910万元,支持上海电网储能技术研究建设项目。到2011年初,该项目已完成总额定容量410kW/1300kWh电池储能系统的建设,分布在上海漕溪变电站、前卫变电站和白银变电站。其中,漕溪站建成镍氢电池(6组,额定容量为100kW/200kWh)、锂电池(3组,额定容量为100kW/200kWh)和铁电池(2组,额定容量为100kW/80kWh)储能系统;前卫站建成全钒液流(额定容量为10kW/20kWh)储能系统;白银站建成钠硫电池(18组,额定容量为100kW/800kWh)储能系统。

  上海硅酸盐所与上海电气、国家电网上海市电力公司,面向新能源、智能电网的战略需求,按照“产研用”模式推进的储能技术产业化项目,模块产品于2014年9月通过第三方检测和厂内验收,开展电站工程应用示范。电站总体储能容量为1.2MWh,采用户外堆仓设计,为我国首个钠硫储能电站工程化应用示范项目。

  国网上海电力和电力研究院为上海市迪士尼设计光伏储能系统,与站用电负荷组成一个微网系统,光伏发电系统19.6kW,交流充电桩3×7kW,一套30kWh磷酸铁锂电池储能系统,满足在并网和孤岛情况下系统运转正常,并加入了分布式电源、电动汽车等智能电网元素。

  虹桥商务区新能源接入以太阳能光伏为代表方式,智能电网中的储能系统建设在110kV博世地下变电站内,储能电池类型为钠硫电池,系统容量总共为1MW×8h。储能系统接入博世站的必要设备包括:储能电池4组(每组容量为250kW),PCS屏4面,箱式变压器一台(容量为1250kVA)及其相应二次设备。

  今年在崇明东滩投入试运行的储能系统,由四套500千瓦时电池系统、四台变流器、两台变压器、一套联合监控系统及其配套设施组成。该系统采用磷酸铁锂电池储能,总容量2兆瓦,5小时周期内可储存约1万千瓦时电能。目前崇明本岛共有5个风力发电项目,合计装机容量为175兆瓦,占本岛日均用电负荷(163兆瓦)的107.36%。

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