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储能技术在新能源发电中的实例应用
2014/4/1 14:46:59    新闻来源:北极星电力网
  2014年3月27日,在2014中国清洁电力峰会暨中国国际清洁能源博览会智能电网论坛上,中国电力科学院新能源研究所储能室副主任陶以彬先生做了《储能技术及其在新能源发电中的应用》的演讲,以下为详细内容。
  主持人: 下面,请中国电力科学院新能源研究所储能室副主任陶以彬演讲!
  陶以彬:尊敬的潘总、各位专家:大家下午好!
  下面,由我给大家介绍一下中国电科院新能源所在储能方面所做的工作,我今天报告的主题是《储能技术及其在新能源发电中的应用》。报告内容有以下五方面:一、储能技术及应用现状。二、储能在新能源发电中的典型应用模式。三、储能在新能源发电中的应用。四、储能在微电网中的应用。五、新能源所储能方向的工作介绍。
  一、储能技术及应用现状
  储能技术的定义,在座各位专家对储能应该比较熟悉,目前储能主要分以下四大类型:第一,机械储能;第二,电磁储能;第三,化学储能;第四,相变储能。
  储能技术的分类,物理储能,主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能,电磁储能包括超导储能、超级电容储能、高密度电容储能;电化学储能,以电池为主,有铅酸、镍氢、锂离子、液留。
  储能技术分类,抽水蓄能,容量一般GW级以上,技术比较可靠,效率一般70-8及%,受地形限制,建设周期长,投资大。压缩空气储能,主要特点是规模大、运行成本低,启动时间长,3-5分钟,可实现规模化,缺点是必须找到合适的储蓄洞,需要燃气。飞轮储能,主要特点是功率密度高、响应速度快、效率高、寿命长,缺点是能量密度低、费用比较高。大家见的比较多的是电化学储能,目前比较多的是铅酸,沥青也有一部分,以前的电动汽车里用的比较多,现在电力系统中有推广价值的是全钒液流,发展比较快的是锂离子电池,主要是电动汽车的拉动作用。
  各类储能技术的综合比较,全世界储能系统,截止到2014年2月,全球储能容量总共740GW,前几年应该是钠硫,那样钠硫占45%,其它的占55%,在55%当中,锂离子电池占32%,近一两年来,国内外的储能上了一批锂离子储能电站。各类储能技术综合比较,从功率和放电时间来看,在电力系统当中,主要讲电化学储能,有达到GW级的,放电时间可以达到5-6小时,电池的应用不太一样。底下是钠硫电池,钠硫电池放电时间长,而且可以大功率放电。从效率和寿命来看,目前效率比较高的应该是超级电容、锂离子、飞轮、钠硫、液流、铅酸。
  成本现状,钠硫电池运行寿命比较长,最初选择了钠硫电池为技术路线,钠硫电池最大特点是技术被日本垄断,全球只有NGK一家能做,目前在中国,也就是上海硅酸盐所和上海电气公司正在产业化推广。
  储能技术的应用,从发电侧来看,辅助运行,取代/延缓新建机组;在辅助服务主要调频、调峰、电压支持、备用容量。
  二、储能在新能源发电中的典型应用模式
  电池储能系统的组成,大概有四部分:储能本体,常说的单体电池,一般要加电池管理系统,可以大大提高电池成组以后的运行寿命,通过控制装置,把直流电变成交流电,最高层还有储能监控系统。电池储能系统的集成,以长寿命大容量电池单体为基础,高效管理技术为依托的标准电池模块,标准化可扩展的储能并网模块设计,大规模储能电站系统集成,满足不同应用场合的需求,经过这几年的发展,主要走模块化和标准化技术路线,兼容性非常好。
  电池储能系统的典型应用,目前,在低压400伏以下主要是按功率等级接入低压400伏电网,按照2-4小时进行配置。接入方式,通过并网开关柜直接接入400V低压电网,通过生涯变单元接入10kV或35kV电压等级,功率等于在200kW-1MW,时间是2-4小时。
  三、储能在新能源发电中的应用
  第一,储能在新能源发电中的作用,平滑波动,跟踪计划,调峰填谷。第二,储能在新能源发电中的系统优化设计,主要是两种方式:分布式和集中式。新能源发电应用中储能系统的选型分析,一般主要从以下几方面考虑:一是技术需求;二是生命周期内的效率和成本,采用净现值计算方法,钠硫电池储能系统在减少风电预测与实际出力之差应用场合的成本/效益分析。以飞轮储能系统为例,在抑制波动的应用场合。新能源发电应用中储能系统的容量配置优化,用于平滑风电场输出功率波动的储能系统容量配置优化算法。第三,新能源发电--储能联合运行控制技术,跟踪计划出力,储能跟踪计划口头策略是实时补偿风光储联合发电实际功率与发电计划建的差值,根据当前的电池功率与电池剩余容量反馈值,确定储能系统的最大工作能力,并向调度端上发当前允许使用容量。系统调频。第四,典型应用案例,日本六所村风电场钠硫电池触电项目,50MW的风电厂,配备30MW钠硫电池储能系统,可以实现夜间风电存储和日间的调峰能力。美国夏威夷风电场高级铅酸电池储能项目,风电30MW,储能15MW/100MWh高级铅酸储能电池,爬坡率控制,平滑风力发电波动,提供电压支撑。国家风光储输示范工程,主要作用是平滑波动之消峰填谷、按计划出力、调频。
  四、储能在微电网中的应用
  第一,储能在微电网中的作用,并网运行时候,系统正常运行时,储能系统、光伏发电、风力发电并网运行,储能提供的作用主要是平滑风电和光伏的波动。孤岛运行系统储能系统具备黑启动功能,为微电网提供电压和频率支撑,PCS是关键设备,提供低压型控制方式。混合模式,既可以并网运行,也可以离网运行。第二,储能在微电网中的优化配置。第三,混合储能在微电网中的应用技术,目前,储能主要分功率型和能量型,功率型主要特点是循环寿命比较长,可以大功率充放电,能量型的循环寿命相对来讲比较小,主要是小功率放电,通过两种不同方式的混合可以大大延长储能循环寿命,可以提高整个储能系统的经济效能。第四,含储能的微电网运行控制技术,对含有按储能单元的微电网整体控制策略为主从控制策略。第五,典型案例,西班牙国家可再生能源与智能电网研究中心微网储能应用,主要是平衡新能源发电。天津滨海新区中信生态城微电网。东福山岛微电网,以风电、光伏和储能为主的,当时用的是铅酸电池。
  五、新能源所储能方向的工作介绍
  第一,储能系统集成设计;第二,储能变流转换技术;第三,移动储能供电技术;第四,储能接入电网规划和并网分析;第五,储能的容量优化配置;第六,储能的经济性分析。第七,混合储能的协调控制技术。
  成果应用,包括河北承德智能农庄微电网示范工程、江阴工况企业微电网等项目。国际交流,目前在葡萄牙有一个研发中心,正在开展规模化储能电网关键技术研究还有中英国际合作项目。
  谢谢大家!
  主持人:谢谢陶主任!陶主任提前做准备,怕我再问标准的事,提前澄清了。储能的事情,也是这个行业非常关心的事情,这些年来,国网公司做了很多储能方面的工作,前几年对各种各样电池技术进行了热炒,各种各样电池技术到底能不能适用于智能电网的要求?能不能被电网接受?能不能纳入到这个体系中去?还依赖大量的科研工作,刚才讲了很多试点,我个人觉得还是非常有意义的,从经济性角度来讲,好象有一个共同的认识,价格非常高,不知道最后能不能达到经济效益?
  陶以彬:目前,我们也在做这个工作。包括参加这么多储能论坛,包括下周开的储能论坛,经过近三到五年的研究,经济性逐渐逐渐能够体现出来,首先,电池的价格下降的比较快,2010年锂电池5块多,现在大家的报价有的是3块,有的1块多。我个人为什么比较看好锂电池呢?主要由两架马车拉动,一个电动汽车,一个新能源应用,成本价格下降的比较快,成本下降以后,可能会更多的应用到电网的其它领域。

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