5---电化学储能系统在已建光伏电站中的应用探索.pdf

12已建光伏电站现状储能在新能源电站应用的相关政策储能系统在已建电站中应用一、削峰填谷，解决弃光二、参与一次调频三、跟踪计划出力结论和建议3西北院介绍Background of times 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司成立于1950年。现隶属于中国电力建设集团有限公司。面向国内外市场，为综合能源利用、能源建设开发提供全方位综合性的方案规划服务。西北院在水电与新能源、基础设施领域大力开展EPC总承包、工程投资运营，业务范围涵盖水电、风电、光电、交通、市政等多个行业领域。西北院持有第一批国家级“工程设计综合资质（甲级）”。连续多年被评为“中国勘察设计综合实力百强单位”、“中国承包商和工程设计企业双60 强”4一、已建光伏电站现状一、已建光伏电站现状 截至截至2018年底，全国光伏发电装机达到年底，全国光伏发电装机达到1.74亿千瓦亿千瓦，较上年新增，较上年新增4426万千瓦万千瓦，同比同比增长增长34%。其中，集中式电站。其中，集中式电站12384万千瓦万千瓦，较上年新增，较上年新增2330万千瓦万千瓦，同比，同比增长增长23%；分布式光伏；分布式光伏5061万千瓦万千瓦，较上年新增，较上年新增2096万千瓦万千瓦，同比，同比增长增长71%。0.93.5716.323.437.167.1100.5123.80003.14.76.110.329.650.60204060801001201402010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年累计装机容量（累计装机容量（GW）光伏电站分布式光伏5一、已建光伏电站现状一、已建光伏电站现状 2018年，全国光伏发电弃光电量年，全国光伏发电弃光电量54.9亿千瓦时亿千瓦时，同比减少，同比减少18.0亿千瓦时；亿千瓦时；弃光率弃光率3%，同比下降，同比下降2.8个百分点，实现弃光电量和弃光率个百分点，实现弃光电量和弃光率“双降双降”。弃光。弃光主要集中在主要集中在新疆和甘肃新疆和甘肃，其中，新疆（不含兵团）弃光电量，其中，新疆（不含兵团）弃光电量21.4亿千瓦时，亿千瓦时，弃光率弃光率16%，同比下降，同比下降6个百分点；甘肃弃光电量个百分点；甘肃弃光电量10.3亿千瓦时，亿千瓦时，弃光率弃光率10%，同比下降同比下降10个百分点个百分点。6一、已建光伏电站现状一、已建光伏电站现状并网光伏电站历年上网电价（元并网光伏电站历年上网电价（元/kWh）年度类类类备注2009年1.09甘肃敦煌特许权项目2010年0.72880.9907全国13个特许权项目2011年1.151.151.152012年1112013年1112014年0.90.9512015年0.90.9512016年0.80.880.982017年0.650.750.852018年(上)0.550.650.755.31之前2018年(下)0.50.60.75.31以后0.40.50.60.70.80.911.11.22009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年(上)2018年(下)单位：元/KWH不同资源区光伏发电标杆电价不同资源区光伏发电标杆电价走势走势 类类类2019年竞价上网，平价上网优先7二、储能系统在新能源电站中应用的相关政策二、储能系统在新能源电站中应用的相关政策关于促进储能技术与产业发展的指导意见发改能源关于促进储能技术与产业发展的指导意见发改能源 20171701号号关于开展分布式发电市场化交易试点的通知关于开展分布式发电市场化交易试点的通知发改能源发改能源 20171901号号 分布式发电是指接入配电网运行、发电量就近消纳的中小型发电设施。分布式发电项目可采取多能互补方式建设，鼓励分布式发电项目安装储能设施，提升供电灵活性和稳定性。关于印发青海省关于印发青海省2017年度风电开发建设方案的通知年度风电开发建设方案的通知青青发发改能源改能源 2017398号号8三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用省（区）累计装机容量（万千万）新增装机容量（万千万）总计其中：光伏电站总计其中：光伏电站陕西716613192138甘肃8287794413青海956946166161宁夏816762196174新疆自治区9539524544新疆兵团393900省（区）2017年2018年陕西13.00%7.39%甘肃20.80%10%青海6.20%4.76%宁夏6.40%4.41%新疆自治区21.60%16%海西州由于本地消纳不足，外送通道受限，弃光现象严重，格尔木地区某些电站弃光15%20%，德令哈地区达到20%左右。2018年度西北五省累计及新增光伏装机容量2018年度西北五省弃光率9三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用0.0000.1000.2000.3000.4000.5001月2月3月4月5月6月7月8月9月 10月 11月 12月弃光率德令哈某光伏电站德令哈某光伏电站2018年逐月弃光率年逐月弃光率01002003004005006:307:117:528:339:149:5510:3611:1711:5812:3913:2014:0114:4215:2316:0416:4517:2618:0718:4819:2920:1020:5121:3222:13日发电曲线1#逆变器52#逆变器01002003004005006006:006:407:208:008:409:2010:0010:4011:2012:0012:4013:2014:0014:4015:2016:0016:4017:2018:0018:4019:2020:0020:4021:2022:00日发电曲线1#逆变器52#逆变器格尔木某光伏电站格尔木某光伏电站2018年年3月份典型日限电情况月份典型日限电情况格尔木某光伏电站格尔木某光伏电站2018年年5月份典型日限电情况月份典型日限电情况0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%1月2月3月4月5月 6月7月8月9月 10月 11月 12月发电量格尔木某光伏电站格尔木某光伏电站2018年逐月弃光率年逐月弃光率10三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用“削峰”工作模式下的光伏+储能电站功率曲线削峰+平抑”工作模式下的光伏+储能电站功率曲线“削峰+转移”工作模式下的光伏+储能电站功率曲线光伏电站加装储能系统后，能够将弃光电量做为储能充电电量，在中午大发受限期间吸收，在早晚非限电时段内放出。利用储能系统对电量的时间转移功能，即可以解决自身引起的弃光限电问题，又可以将不连续、不稳定的光伏转化成连续、稳定的优质电能输出。11三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用 储能型式储能型式优点优点缺点缺点集中式集中式交流交流侧储能侧储能1.功能独立，便于集中管理调度；2.支持各种光伏发电系统（集中、集散、组串）；3.可参与系统一次调频1.集中布置面积大，已建电站需具备足够场地2.需要另外配置升压箱变、高压电缆等，造价高3.相对分散式储能效率低分散式分散式直流直流侧储能侧储能1.无需升压设备及高压电缆，设备投资低2.分散布置占地小，对于已建电站，受场地制约因素小3.光伏出力与储能系统之间功率变换环节少，储能效率高1.不同种类型光伏系统匹配的直流变换器不同2.设备多，布置分散，调度管理不便 3.不参与一次调频12三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用以100WWp格尔木某光伏电站为例，年平均利用小时数约1650，按照全年限电15%、储能电池日循环1次计算，至少需配置75MWh储能系统，日限电功率最高按30%考虑，需设置30MW的储能PCS。储能系统按1.4元/Wh，PCS含升压变按0.7元/W测算，储能系统投资约12600万。储能系统储能系统规模规模30MW/75MWh总投资总投资/亿元亿元1.26 运行策略运行策略日充放次数日充放次数1充放电深度充放电深度85%充放电效率充放电效率93.1%日日/年充电电量（万年充电电量（万kWh）6.85/2500.25日日/年放电电量（万年放电电量（万kWh）5.93/2164.45上网电价上网电价/（元（元/kWh）1.151.00.90.80.65收益收益/（万元（万元/年）年）2489.122164.4519481731.561406.89投资回收期（年）投资回收期（年）5.065.826.477.288.9513三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用14三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用新能源迅速发展，新能源特高压外送基地的大量投产，新能源渗透率不断提高系统中具有转动惯量的水电、火电机组比例下降系统中可用快速频率响应资源逐步减少系统功率平衡及调频难度不断加大，威胁电网频率安全迫切需要新能源机组参与电网快速频率响应15三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用16三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用17三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用100MW光伏电站为例，若要参与低频响应，在不考虑限电情况下，预留10%的容量，按每天备用8h计，则每年少发2920万kWh损失电量损失电量（万（万kWh）电价电价损失收益（万元损失收益（万元/年）年）29201.15335829201.0292029200.9262829200.82336而配置10%额定容量的储能设备，即配置10MW储能变流器，其容量按10MWh配置，则投资约2100万，较留有功备用更经济。18三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用19三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用三、电化学储能系统在已建光伏电站中的应用南方区域光伏电站并网运行及辅助服务管理实施细则南方区域光伏电站并网运行及辅助服务管理实施细则(试行试行)南方区域光伏电站并网运行及辅助服务南方区域光伏电站并网运行及辅助服务管理实施细则（试行）管理实施细则（试行）储能系统响应速度快（ms级），调节能力强，控制精确，具有双向调节能力。可利用储能系统对光伏实际功率与预测功率之间的差额进行补偿跟踪，间接提高光伏发电的预测精度。20四、结论和建议四、结论和建议 有效有效减少弃光电量减少弃光电量，保障已建电站收益，保障已建电站收益 参与参与频率快速响应，一定程度保证电网频率安全频率快速响应，一定程度保证电网频率安全 跟踪计划出力，提高电站功率预测准确率跟踪计划出力，提高电站功率预测准确率，便于调度部门制定调度计划，便于调度部门制定调度计划 尽快明确光伏电站内安装储能系统的上网电价尽快明确光伏电站内安装储能系统的上网电价 完善光伏电站完善光伏电站+储能参与一次调频的辅助服务相关政策储能参与一次调频的辅助服务相关政策