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電池儲能系統在電力調頻中必將扮演重要的角色

來源: 電池招聘網 發布時間:2019-04-10 09:38:44瀏覽次數:328次

  近年來,靠天吃飯的風電和光伏等新能源開始大規模并網,由于這些電源的間歇性特點,電網的脈搏難免會變得有些亂。而對癥下藥,傳統火電和水電機組調頻的藥效尚顯不足,還需要另外一劑良藥,也就是電池儲能。

  2018年以來,火電儲能聯合調頻項目便從星星之火發展成了燎原之勢,項目數量激增到20余個。區域市場也從華北電網向蒙西電網、南方電網擴散,投資主體和利益分成模式日趨多元。

  隨著儲能時代的到來,國家和地方出臺了一系列詳細的支持政策,可以預見,電池儲能系統在電力調頻中必將扮演重要的角色。

  確定合法地位

  目前,我國的調頻電源主要為火電機組,通過調整機組有功出力,跟蹤系統頻率變化。但是火電機組響應時滯長、機組爬坡速率低,不能準確跟蹤電網調度的調頻指令,存在調節延遲、調節偏差和調節反向等現象。并且,火電機組頻繁變換功率運行,會加重機組設備疲勞和磨損,影響機組的運行壽命。比較而言,水電機組響應較快,可以在幾秒內達到滿功率輸出。但水電機組的建設受地理條件的限制,整體可提供的調頻容量較為有限,亟需新的調頻手段以滿足電網調頻要求。

  而作為電池儲能系統,其響應速度快,短時功率吞吐能力強,調節靈活,可在毫秒至秒內實現滿功率輸出,在額定功率內的任何功率點實現精準控制。研究表明,持續充/放電時間為15分鐘的儲能系統,其調頻效率約為水電機組的1.4倍,燃氣機組的2.2倍,燃煤機組的24倍。

電池儲能系統在電力調頻中必將扮演重要的角色。

  雖然電池儲能在調頻上優勢明顯,但是真正確立下來其獨立合法地位卻是近一兩年的事情。2016年6月,國家能源局下發了《關于促進電儲能參與“三北”地區電力輔助服務補償(市場)機制試點工作的通知》,首次給予電儲能設施參與輔助服務的獨立合法地位。

  2017年10月,國家發改委聯合財政部、工信部、科技部和能源局發布《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》,指出“允許儲能系統與機組聯合或作為獨立主體參與輔助服務交易”,儲能參與電力調頻輔助服務市場機制初步建立。當年,山東、新疆等多省份陸續發布更新電力輔助服務市場運營規則。電力調頻輔助服務補償費用持續增長。各省的新政中多次出現儲能,儲能在電力調頻輔助服務中的重要地位逐漸凸顯。

  解決電網調頻痛點

  隨著高滲透率風電和光伏的大規模并網,現有調頻容量不足的問題日益突出,亟需新的調頻手段出現。要提高電網的頻率穩定性,就必須提高區域的AGC控制性能,即要提高機組對AGC信號的響應能力,包括響應時間、調節速率和調節精度等指標。在新能源大量接入以及傳統機組存在發展局限性的情況下,電池儲能技術以其快速、精確的功率響應能力成為新型調頻輔助手段的關注熱點。

  研究表明,電池儲能系統(Battery Energy Storage System,BESS)可在1s之內完成AGC調度指令,幾乎是火電機組響應速度的60倍;同時,少量的儲能可有效提升以火電為主的電力系統整體調頻能力。大規模電池儲能系統響應速度快,短時功率吞吐能力強,且易改變調節方向,與常規調頻電源相結合,可作為輔助傳統機組調頻的有效手段。電池儲能系統的快速響應與精確跟蹤能力使得其比常規調頻方式高效,可顯著減少電網所需旋轉備用容量;因電池儲能系統參與調頻而節省的旋轉備用容量可用于電網調峰、事故備用等,能夠進一步提高電網運行的安全性與可靠性。

  除了技術上的優勢外,電池儲能系統在參與電網調頻的應用中,不僅能夠節省電力系統的投資和運行費用,降低煤耗,提高靜態效益,而且由于其響應快速,運行靈活,可以滿足系統運行的調頻需求而產生動態效益。

  國內外技術成熟情況

  在國外,電池儲能技術的各方面已經逐步成熟,尤其是美國、智利、巴西和芬蘭,針對大規模電池儲能系統參與電力調頻已開展理論研究與示范驗證。

  近日,有外媒報道,雷諾計劃建立先進的電池儲能系統,旨在到2020年成為歐洲最大的第二能源存儲中心。該儲能系統的總容量將會逐步增加到6萬千瓦時或7萬千瓦時,不過它們并不是建在一起,而是在法國和德國分散分布。

電池儲能系統在電力調頻中必將扮演重要的角色。

  據了解,前三個儲能中心將于2019年初進行安裝,分別位于法國杜埃和克萊翁的雷諾工廠以及德國一家電廠。該項目由雷諾、三井集團等合作完成。此系統的目的是為在一定時間內調節電力消耗和生產之間的差異,增加能源結構中的再生能源比例,維持電網的供需平衡,為以后新能源汽車等提供充足的電能。

  在我國,電池儲能技術參與電網調頻的研究與示范尚屬起步與借鑒階段。從國內目前投建的儲能示范工程來看,電池儲能系統參與電力調頻已逐漸被業界認識和重視起來,雖然目前還未開展更深入的研究與示范應用工作,但儲能技術參與電力調頻將是未來智能電網必須關注的重要科學問題。

  但是,雖然國外的儲能技術已趨于成熟,但由于其網架結構、能源結構與我國相差甚遠,因此,亟需探索符合我國電網特點的儲能參與電力調頻技術,加大儲能在我國調頻輔助領域中的必要性與價值分析、基礎理論研究以及示范研究的力度,利用儲能更好地服務于電力調頻,服務于新一代“堅強”、“智能”電網。

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