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儲能技術在新能源發電中的實例應用

2014-04-01新聞來源:北極星電力網

  2014年3月27日,在2014中國清潔電力峰會暨中國國際清潔能源博覽會智能電網論壇上,中國電力科學院新能源研究所儲能室副主任陶以彬先生做了《儲能技術及其在新能源發電中的應用》的演講,以下為詳細內容。
  主持人: 下麵,請中國電力科學院新能源研究所儲能室副主任陶以彬演講!
  陶以彬:尊敬的潘總、各位專家:大家下午好!
  下麵,由我給大家介紹一下中國電科院新能源所在儲能方麵所做的工作,我今天報告的主題是《儲能技術及其在新能源發電中的應用》。報告內容有以下五方麵:一、儲能技術及應用現狀。二、儲能在新能源發電中的典型應用模式。三、儲能在新能源發電中的應用。四、儲能在微電網中的應用。五、新能源所儲能方向的工作介紹。
一、儲能技術及應用現狀
  儲能技術的定義,在座各位專家對儲能應該比較熟悉,目前儲能主要分以下四大類型:第一,機械儲能;第二,電磁儲能;第三,化學儲能;第四,相變儲能。
  儲能技術的分類,物理儲能,主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能,電磁儲能包括超導儲能、超級電容儲能、高密度電容儲能;電化學儲能,以電池為主,有鉛酸、鎳氫、鋰離子、液留。
  儲能技術分類,抽水蓄能,容量一般GW級以上,技術比較可靠,效率一般70-8及%,受地形限製,建設周期長,投資大。壓縮空氣儲能,主要特點是規模大、運行成本低,啟動時間長,3-5分鍾,可實現規模化,缺點是必須找到合適的儲蓄洞,需要燃氣。飛輪儲能,主要特點是功率密度高、響應速度快、效率高、壽命長,缺點是能量密度低、費用比較高。大家見的比較多的是電化學儲能,目前比較多的是鉛酸,瀝青也有一部分,以前的電動汽車裏用的比較多,現在電力係統中有推廣價值的是全釩液流,發展比較快的是鋰離子電池,主要是電動汽車的拉動作用。
  各類儲能技術的綜合比較,全世界儲能係統,截止到2014年2月,全球儲能容量總共740GW,前幾年應該是鈉硫,那樣鈉硫占45%,其它的占55%,在55%當中,鋰離子電池占32%,近一兩年來,國內外的儲能上了一批鋰離子儲能電站。各類儲能技術綜合比較,從功率和放電時間來看,在電力係統當中,主要講電化學儲能,有達到GW級的,放電時間可以達到5-6小時,電池的應用不太一樣。底下是鈉硫電池,鈉硫電池放電時間長,而且可以大功率放電。從效率和壽命來看,目前效率比較高的應該是超級電容、鋰離子、飛輪、鈉硫、液流、鉛酸。
  成本現狀,鈉硫電池運行壽命比較長,最初選擇了鈉硫電池為技術路線,鈉硫電池最大特點是技術被日本壟斷,全球隻有NGK一家能做,目前在中國,也就是上海矽酸鹽所和上海電氣公司正在產業化推廣。
  儲能技術的應用,從發電側來看,輔助運行,取代/延緩新建機組;在輔助服務主要調頻、調峰、電壓支持、備用容量。
二、儲能在新能源發電中的典型應用模式
  電池儲能係統的組成,大概有四部分:儲能本體,常說的單體電池,一般要加電池管理係統,可以大大提高電池成組以後的運行壽命,通過控製裝置,把直流電變成交流電,最高層還有儲能監控係統。電池儲能係統的集成,以長壽命大容量電池單體為基礎,高效管理技術為依托的標準電池模塊,標準化可擴展的儲能並網模塊設計,大規模儲能電站係統集成,滿足不同應用場合的需求,經過這幾年的發展,主要走模塊化和標準化技術路線,兼容性非常好。
  電池儲能係統的典型應用,目前,在低壓400伏以下主要是按功率等級接入低壓400伏電網,按照2-4小時進行配置。接入方式,通過並網開關櫃直接接入400V低壓電網,通過生涯變單元接入10kV或35kV電壓等級,功率等於在200kW-1MW,時間是2-4小時。
三、儲能在新能源發電中的應用
  第一,儲能在新能源發電中的作用,平滑波動,跟蹤計劃,調峰填穀。第二,儲能在新能源發電中的係統優化設計,主要是兩種方式:分布式和集中式。新能源發電應用中儲能係統的選型分析,一般主要從以下幾方麵考慮:一是技術需求;二是生命周期內的效率和成本,采用淨現值計算方法,鈉硫電池儲能係統在減少風電預測與實際出力之差應用場合的成本/效益分析。以飛輪儲能係統為例,在抑製波動的應用場合。新能源發電應用中儲能係統的容量配置優化,用於平滑風電場輸出功率波動的儲能係統容量配置優化算法。第三,新能源發電--儲能聯合運行控製技術,跟蹤計劃出力,儲能跟蹤計劃口頭策略是實時補償風光儲聯合發電實際功率與發電計劃建的差值,根據當前的電池功率與電池剩餘容量反饋值,確定儲能係統的最大工作能力,並向調度端上發當前允許使用容量。係統調頻。第四,典型應用案例,日本六所村風電場鈉硫電池觸電項目,50MW的風電廠,配備30MW鈉硫電池儲能係統,可以實現夜間風電存儲和日間的調峰能力。美國夏威夷風電場高級鉛酸電池儲能項目,風電30MW,儲能15MW/100MWh高級鉛酸儲能電池,爬坡率控製,平滑風力發電波動,提供電壓支撐。國家風光儲輸示範工程,主要作用是平滑波動之消峰填穀、按計劃出力、調頻。
 四、儲能在微電網中的應用
  第一,儲能在微電網中的作用,並網運行時候,係統正常運行時,儲能係統、光伏發電、風力發電並網運行,儲能提供的作用主要是平滑風電和光伏的波動。孤島運行係統儲能係統具備黑啟動功能,為微電網提供電壓和頻率支撐,PCS是關鍵設備,提供低壓型控製方式。混合模式,既可以並網運行,也可以離網運行。第二,儲能在微電網中的優化配置。第三,混合儲能在微電網中的應用技術,目前,儲能主要分功率型和能量型,功率型主要特點是循環壽命比較長,可以大功率充放電,能量型的循環壽命相對來講比較小,主要是小功率放電,通過兩種不同方式的混合可以大大延長儲能循環壽命,可以提高整個儲能係統的經濟效能。第四,含儲能的微電網運行控製技術,對含有按儲能單元的微電網整體控製策略為主從控製策略。第五,典型案例,西班牙國家可再生能源與智能電網研究中心微網儲能應用,主要是平衡新能源發電。天津濱海新區中信生態城微電網。東福山島微電網,以風電、光伏和儲能為主的,當時用的是鉛酸電池。
 五、新能源所儲能方向的工作介紹
  第一,儲能係統集成設計;第二,儲能變流轉換技術;第三,移動儲能供電技術;第四,儲能接入電網規劃和並網分析;第五,儲能的容量優化配置;第六,儲能的經濟性分析。第七,混合儲能的協調控製技術。
  成果應用,包括河北承德智能農莊微電網示範工程、江陰工況企業微電網等項目。國際交流,目前在葡萄牙有一個研發中心,正在開展規模化儲能電網關鍵技術研究還有中英國際合作項目。
  謝謝大家!
  主持人:謝謝陶主任!陶主任提前做準備,怕我再問標準的事,提前澄清了。儲能的事情,也是這個行業非常關心的事情,這些年來,國網公司做了很多儲能方麵的工作,前幾年對各種各樣電池技術進行了熱炒,各種各樣電池技術到底能不能適用於智能電網的要求?能不能被電網接受?能不能納入到這個體係中去?還依賴大量的科研工作,剛才講了很多試點,我個人覺得還是非常有意義的,從經濟性角度來講,好象有一個共同的認識,價格非常高,不知道最後能不能達到經濟效益?
  陶以彬:目前,我們也在做這個工作。包括參加這麼多儲能論壇,包括下周開的儲能論壇,經過近三到五年的研究,經濟性逐漸逐漸能夠體現出來,首先,電池的價格下降的比較快,2010年鋰電池5塊多,現在大家的報價有的是3塊,有的1塊多。我個人為什麼比較看好鋰電池呢?主要由兩架馬車拉動,一個電動汽車,一個新能源應用,成本價格下降的比較快,成本下降以後,可能會更多的應用到電網的其它領域。