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惠东:光伏+锂离子电池储能实现可置信调度发电成本

   日期:2021-04-13     来源:世纪储能网    浏览:928    评论:1    
​3月17-19日,以“拥抱十四五 畅想碳中和”为主题的PAT2021 爱光伏一生一世光伏先进技术研讨会在合肥隆重举行。中国电力科学研究院首席科学家惠东就电力储能发展现状与趋势研判做主旨演讲。

惠东指出,储能技术是涉及多学科的不断更新换代的技术,储能可在电力系统电源、电网、用户(负荷)侧承担不同的角色,发挥不同的作用。储能的引入是要颠覆电力系统的供需平衡的运行原则,其中关键因素在于“t”,即“时间因子”的介入,在储能系统技术指标中表现为作用时间,是其不同于传统即发即用设备的主要标志,是储能技术价值最重要的体现。它的重要衡量参数主要是功率容量、额定续航时间(配置)、出力频次(实际运行)。

惠东介绍到,储能在电力系统不管如何变化,它的服务方式是支撑服务、保障服务、电力系统辅助服务、套利交易服务。重点关注的储能类型包括飞轮储能、超级电容器储能、电化学储能、抽水蓄能、压缩空气、熔融盐和储氢,但现在所讲的储能是指双向式储电,氢能一般来讲,从现今来看,还不能说是狭义的储能技术,抽水蓄能也不算,至少现在来讲从学科上是这样设定的。

新能源的随机性、波动性和反调峰性,给电力系统的电力电量平衡带来巨大压力,成为高比例新能源消纳的主要障碍。2030年,风、光装机规模将达到12~16亿千瓦,全国风电、太阳能日最大功率波动预计4~6亿千瓦,大大超出电源调节能力,迫切需要重新构建调峰体系。依据新版《电力系统安全稳定导则》要求,“新能源场站应提高调节能力,必要时配置抽蓄、储能电站等灵活调节资源。”惠东称,未来最大负荷增速仍高于用电量增速,负荷峰谷差异呈增大趋势;尖峰负荷短而高,调节极端时间的负荷尖峰需要增加调节因素,减少满足最大负荷需要的经济代价。到2025年峰谷差约4亿千瓦(国网经营区),电网调峰压力将随着负荷峰谷差的提高进一步增加。高比例新能源电力系统安全问题愈发复杂严峻。随着低惯量、弱支撑的新能源机组在电网中的比例不断增加,系统转动惯量降低30%以上,系统安全问题日益突出。

随着用户侧分布式光伏、电动汽车等新型用能形势的快速发展,用电负荷的不确定性逐渐增加,将对用户的供电安全、电能质量和配电设施的经济运行产生较大影响。惠东表示,着力提升电力系统灵活性,是应对我国能源转型,破解新能源消纳难题有效方式,高比例能源接入,需要用高比例灵活资源布局来应对。当前电力系统灵活性调节的主要手段包括火电、气电、抽水蓄能电站、规模化需求响应。但是,调节资源面临以下问题:①灵活性调节资源缺口大,且愈来愈大。②调节资源的灵活性不足,火电机组的灵活调节受机组低负荷工况的设备运行安全、协调控制系统的稳定、脱硝等环保达标排放等方面因素制约。③灵活性调节资源的布局不尽合理,抽水蓄能机组调节较为灵活,但我国抽蓄电站站址资源分布不均。④激活既有调节资源,缺乏完善的市场化机制。

总体来讲对于灵活性资源调节资源的服务目的要做两件事情,第一,保障电力系统各时间尺度的实时平衡(安全)。第二,辅助电能实现高效利用(消纳)。储能系统来讲具有快速响应的特点,能够迅速实现充放电状态的转换,响应时间在毫秒级;具有调节精准的特点,可以实现精准控制与跟踪;具有有功/无功正负双向连续调节的特点;在额定功率表范围内,具有无调节深度限制的特性,无需热备用,无启停时间;具有灵活布局和配置的特点,便于模块化设计。储能在未来电力需求建立灵活性资源调整的地位,就是灵活性调节资源,而电化学是日调节资源。作为日调节来讲,我们确确实实8小时以下,做到秒级甚至到电化学所能够承担的发挥作用,所以我们将来对技术上要进行一些研判。

关于锂离子电池在未来承担的重要角色,惠东介绍道,它的发展趋势要朝着高安全、长日历寿命、高循环寿命、低成本上发展,在系统集成技术和运行技术方面都需要进一步更大跨度获得突破。从应用场景来看:

一、在高比例新能源接入地区,通过新能源场站配套建设,促进新能源消纳,分布式或集中式储能均可通过弃电存储与参与调峰,提升高比例新能源接入电力系统后电网电力电量在空间和时间上的平衡能力,促进高比例新能源消纳利用。

二、提供电力系统主动支撑(惯量支撑及一次频率调节),在高比例新能源和大容量直流接入地区,规模化储能可弥补高比例新能源和大容量直流接入可能带来的大功率不平衡的冲击问题,提升同步电网的惯量支撑,以及在电网大扰动后期的一次调频能力,有效降低电网频率越限和失稳风险。

三、纳入安控系统,提供紧急功率支撑。将规模化储能纳入安控系统,可为系统提供紧急功率支援,提高交直流混联大区电网的稳定性,保障电网安全稳定运行,减小负荷风险,一定程度上等效释放馈入直流的输电能力。

四、满足地区短时尖峰负荷供电,释放电力输配电资源能力。利用储能满足尖峰负荷供电需求,可延缓为满足短时最大负荷或网络阻塞而新增的电网建设投资。储能扩容量配置简单灵活,将成为未来电网保障峰荷供电、节约基建投资、提高输变电设备利用率的刚性要求。

五、在客户侧通过虚拟电厂将分布式储能资源聚合实现源网荷储协调互动及需求响应,促进综合能源新液态。储能是提升负荷调控能力,提升配电网安全运行水平的重要手段之一,将各类分布式储能资源进行聚合并协同用户侧可调负荷,联合参与价格和激励型需求响应,可深度释放各类可调节负荷的潜能,实现各方互益共赢,产生巨大市场需求。

在谈及到储能装机时,惠东谈到,首先,储能装机只有达到一定规模,才能在电力系统中间发挥显著的作用。其次,电化学储能是储能极其重要的一种技术形态,十四五期间由于各方面的因素,储可能还难以成为调节资源的主力。但是到十五五和十六五,规模化储能主力作用开始凸显,预计未来十年内,锂离子电池仍将保持主导应用地位。第三,光伏+锂离子电池储能实现可置信调度发电的成本,且低于常规火电机组标杆电价。对储能电池的技术经济性要求电池系统500-550元/kWh,储能电池运行寿命20年以上。

(本文根据嘉宾演讲内容整理,未经嘉宾审核) 
 

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