大电网规模化储能的规划和应用思考Thoughtsonplanningandapplicationoflarge-scaleenergystorageinlargepowergrids主讲单位：清华大学四川能源互联网研究院主讲人：张东辉时间：2019年4月26日目录一．储能的主要应用场景二．储能在电网侧应用的现状三．储能在电网侧规划和应用存在的主要问题四．储能在电网侧规划和应用中的建议01储能的主要应用场景4达到电力供能更加清洁、综合社会成本更低的目的，从而增强我国工业竞争力、实现社会发展绿色低碳的最终目标。通过储能进行能量的时间转移存储、发电和负荷曲线更优匹配增强电力系统消纳更大规模清洁能源能力提高电能质量，降低电力系统综合投资1、全社会角度5输电线路输电线路配电线路发输配用1、调频辅助服务2、供电3、削峰填谷4、其他1、节省报装容量费2、峰谷电价套利3、供电4、需求侧响应5、提升电能质量6、电力市场7、综合能源1、AGC2、一次调频3、减少弃电4、平滑波动5、跟踪发电计划从各应用方的角度6主要是进行协助提供二次调频辅助服务，当参与二次调频的火电机组受爬坡速率限制，不能精确跟踪调度调频指令时，由高速响应的储能根本上改善火电机组的AGC能力，从而获得更多的AGC补偿收益。几乎能实现调频跟踪曲线与指令曲线重合，调节反向、偏差和延迟等现象将不会出现1、发电侧——传统火力发电机组7•平滑风电等新能源的波动性•跟踪发电计划•提高新能源的调度可控性•对于风光消纳外送困难时刻，减少弃光弃风美国加州案例1、发电侧——风电、光伏等新能源厂站•提供新能源厂站一次调频能力81、发电侧——核电？综合效益提升调峰？调频？减少限电？安全？电力市场？•系统总体调峰需求的增加，调峰成本在上升，核电是否需要深度参与调峰？•采用多类型储能能否为核电调峰找到新的途径？•辅助服务市场，重点是二次调频，核电不参与，仅缴费是否可持续，是否有更好的解决方式？•大容量核电由于电网安全限制（通道，大机小网），限电，是否能采用储能自己解决？•核电参与电力市场的途径和灵活性？•参与现货市场？•进一步提升核电站厂用电供电安全？9经济效益+供电可靠性提升•1、能够协助调节峰平谷不同电价时段的用电电量情况，节省电费支出；•2、减少报装容量水平，节省报装基本容量费；•3、作为分布式电源提升供电可靠性；•4、响应电网功率调度要求，对电网输出功率，支撑电网电能质量稳定；•5、电力市场套利：利用日前、日内市场的价差获取利润空间；减少偏差电量、提高负荷预测准确率获取相关回报；利用日内市场价格波动提高储能调用频次，减少储能回报周期。2、用户角度02储能在电网侧应用的现状112、削峰填谷3、供电4、其他原因调压，黑启动1、调频辅助服务f≈50Hz3、电网角度12电池储能电站跟踪负荷变化能力强，响应速度快，控制精确，且具有双向调节能力，具有削峰填谷的双重功效，是不可多得的调峰电源特别是其他电源调峰经济性不佳时（如需要动用火电深度调峰甚至启停调峰，核电参与调峰，新能源、水电等清洁能源弃电调峰）3、电网角度——调峰13缓解电网供电缺口，减缓电力建设投资，包括输电网、配网投资，变电、线路投资，为增加可靠性的其他投资缓解镇江地区2018年电网迎峰度夏供电压力谏壁电厂3台330MW机组已于2017年9月全部停运，对整个镇江东部电网电力平衡造成影响，考虑到镇江燃机因故近期无法投运，2018年迎峰度夏期间镇江东部电网将出现电力缺口，预计缺口达22万kW，影响镇江东部建山地区、丹阳及扬中地区用电。储能电站的建设是缓解镇江东部电网供电缺口问题的有效措施负荷中心的负荷继续增长，部分火电机组退役，导致负荷中心出现供电较大供电缺口；新增线路和变电容量较为困难，或者投资代价过大3、电网角度——供电14a）系统内参与二次调频的火电机组受爬坡速率限制，不能精确跟踪调度调频指令时，能够更好地解决系统二次调频跟踪偏差和不经济问题•2011年美国电科院(EPRI)研究报告指出，储能应用于调频是在所有电力系统储能应用中价值最高的应用•2008年美国西北太平洋国家实验室的分析报告指出，同等规模比较下，储能系统进行调频的效果是水电机组的1.7倍，是燃气机组的2.7倍，是火电机组和联合循环机组的近20倍”。3、电网角度——调频辅助服务运行15b）系统内存在较大频率波动风险（如大容量直流、大容量机组等大电源丢失风险），而系统相对较小或系统内机组一次调频能力相对不足（如大规模新能源的接入、已有机组一次调频能力有限等），需要储能等快速充放电设备协助确保系统安全稳定运行。3、电网角度——调频辅助服务运行163、电网角度——调频辅助服务运行b）系统内存在较大频率波动风险（如大容量直流、大容量机组等大电源丢失风险），而系统相对较小或系统内机组一次调频能力相对不足（如大规模新能源的接入、已有机组一次调频能力有限等），需要储能等快速充放电设备协助确保系统安全稳定运行。17建山储能工程电池组建设规模5MW/10MWh，SVG无功补偿装置1×±2Mvar，保证功率因素能够-0.95~+0.95范围内运行。3、电网角度——调压、黑启动等辅助原因18电网侧储能小结1、安全供电永远是电网的核心目标：电网的热稳，电网的暂态稳定（功角、电压稳定，以及频率稳定）；2、电网的稳定运行需要调峰调频，时刻满足发电和负荷的平衡：纯粹的交流输电网理论上没有调峰调频能力，一切都需要通过调用电源来实现。储能使得电网调度多了一种调峰调频的手段。03储能在电网侧规划和应用存在的主要问题201、合适的电池干合适的事；2、应用场景尽量加大充放电时间、频次，加快回收；3、应尽量挖掘储能多种用途，多途径回收投资目前电源和用户化学储能商业模式的核心思想•定位清晰；•回收模式清晰211、电网侧储能定位和地位不清晰，功能和电源、用户侧有所重叠1）电网侧储能安全供电场景较为特殊，调用频次相对较少，经济性没有充分发挥：储能解决小部分电网安全问题具有较好的适应性；储能由于较高的代价，作为供电的场景也相对较为特殊。221、电网侧储能定位和地位不清晰，功能和电源、用户侧有所重叠2）电网侧储能也能发挥调峰调频功能，功能和电源、用户侧有所重叠：用户侧储能通过峰谷价差激励来实现调峰；火电厂配置储能通过辅助服务费用激励来实现调频。电网侧储能从功能上来说，具备调峰调频能力和功能，实际参与调峰调频存在障碍：若参加调峰，动力？若参与调频，是不是直接触动电源利益？输电线路输电线路配电线路发输配用232、电网侧储能投资回收模式不清晰1）电网侧储能由于定位不清晰，功能发挥不充分、不明确，投资效益较低现在还未能纳入输配电成本；2）电网建设的电网侧储能也不能参与调峰调频辅助服务市场；3）能够参与调峰调频辅助服务市场的主体，建设单独的储能电站接入电网也存在较大的回报不确定性和风险。243、大电网规模化储能的发展方向存在争议1）若大电网储能投资回收模式不清晰，规模化储能的规划就难以成立。2）大电网规模化储能是走集中式大容量路线，还是利用先进云储能分散小容量技术；是电网投资为主，还是社会投资，电网租赁使用？04储能在电网侧规划和应用中的建议26收益固定部分供电收益安全收益变动部分电价差收益为用户侧提供服务消纳新能源、核电等清洁电源的收益延缓为满足少量峰荷的负荷中心设备扩容投资，延缓扩容投资收益，减少峰荷限电的收益可中断负荷，参与电网一二次调频，备用容量，调相调压黑启动等参与现货市场，利用电价差租用给电源、用户，减少售电考核等电网侧储能减少弃电限电，提供一次二次调频服务可以采用固定+变动收益模式综合收回投资27对电网侧储能定位和地位的建议1）电网侧储能纯粹为安全和供电原因建设，应考虑电网自主投资，为避免过度投资风险，经过各方案对比，储能是较为合适的，应纳入输配电成本；2）应鼓励功能复用的接入电网的独立储能电站，外部资金主导，电网参与储能安全效益部分投资；参与调峰调频辅助服务市场，外部资金有动力投资；3）应定义有为电网安全和供电服务功能、以及接入电网侧的都叫电网侧储能；4）电网侧储能在发展集中式大容量的同时，也应大力发展分布式小容量云储能；电网侧储能由于造价较高，近期不宜走普通输配电资产的规划方式。谢谢！Zhangdh_energy@163.com28