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新能源配置储能的三大理由

日期:2020-08-08    来源:飞轮储能  作者:罗特尼克

国际新能源网

2020
08/08
17:01
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关键词: 可再生能源 化石能源 清洁能源 储能系统

随着新能源占比增加,电网稳定性要求与新能源波动性愈发凸显的矛盾。数据显示,2019年,我国非化石能源占能源消费比重达15.3%,提前一年完成“十三五”规划目标。到2019年底,我国可再生能源发电装机达到7.94亿千瓦,同比增长9%,约占全部电力装机的39.5%,同比上升1.1个百分点,可再生能源的清洁能源替代作用日益突显;风电、光伏发电首次“双双”突破2亿千瓦。风电的出力日内波动幅度最高可达80%,出力高峰出现在凌晨前后,从上午开始逐渐回落,午后到最低点,“逆负荷”特性更明显。光伏的日内波动幅度100%,峰谷特性鲜明,正午达到当日波峰,正午前后均呈均匀回落态势,夜间出力为0。风电光伏出力受气象因素影响较大,然而气象因素无法做长期预测。即使做短期预测,风速、风向和云量等因素变化也非常复杂,难以准确预测。这使得风电和光伏出力准确性下降,给电网运行调度造成了难度。储能的出现让电力可以被存储,可以看做是“电力仓库”,通过电力时移维持电网平衡。储能是更优质的灵活性资源。电力灵活性资源的供应主体较少,传统意义上的主体为煤电、燃机,近年来出现了新的主体——电储能。相对于前两种资源,储能更环保,且具备优异的调节性能、灵活的安装方式和高质量的调节能力等多种优势,必将成为未来最主要的灵活性资源。

首先,稳定电网。电网的特殊性就在于电力供需实时平衡。我国的电网是世界上电压等级最高、输送容量最大、线路长度最长的电网,电网的稳定性要求极高。即使是最细微的供需失衡也会导致电网的频率波动,而电网的频率只能限定在极小的范围内波动(国网规定不超过±0.2Hz),因此需要调度系统通过实时调节各类电源的发电出力维持频率不超过稳定极限。

其次,实现新能源价值。储能可以使得新能源成为电网友好型优质电源,同时帮助新能源实现多种价值,包括满足电网硬性要求、平滑出力曲线、提供辅助服务等。

随着光伏风电发电比例不断增大,电网的调频需求越来越大。传统的电网调频往往通过火电机组或水电机组来实现,风电和光伏发电机组不仅本身不具备调节能力,其出力的间歇性还增加了电网的调频负担。为了缓解调频压力,国内包括山西在内已经有多个省份出台政策,要求新能源(风电场、光伏发电站)通过保留有功备用或者配置储能,同时通过快速响应改造实现一次调频功能,只有具备一次调频功能的场站才可并网运行。调频功能要求发电机组具备发电出力的双向调节能力,也就是具备能量备用功能,如采用预留发电容量方式,对新能源机组则意味着永久性不能满发。这对于新能源机组来说无疑会造成大量的发电量浪费,导致经济性下降。采用配置储能方案,系统响应速度更快。在接收到调频指令后,储能装置快速响应,达到稳定的技术指标;等风电光伏出力逐步跟上后,逐渐减少储能出力。通过灵活的充放电方案,无需限制发电。即使在发电峰值,也具备提升出力的能力。为保证储能的高效利用,优化储能配置,可以将储能设备按容量分为大容量储能和小容量储能两部分。在电网频率频繁波动的区域,频繁动作小容量储能装置;在小储能不能满足要求时,再用大容量储能补充。这样可以最大程度减少全部储能装置的动作次数,实现储能装置的经济利用。物理储能和化学储能的混合储能方式也是优化储能配置的方式之一。

最后,提高新能源消纳。并不是所有的新能源电站都一定要配置储能系统,比较适合配置储能的场景包括弃风弃光率较高的地区,以及电网要求的以配置储能作为并网前置条件的大型电站项目。另一个趋势是在新能源汇集后集中配置储能,目前业内已经提出在风电、光伏汇集并网点设置集中储能装置,以最大程度提高储能系统的利用率。预计储能渗透率将会逐步提高,但并不会达到100%,最终渗透率取决于灵活性资源的发展及电网优化调度能力。


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