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最能理顺电网脉搏的调频技术——电池储能

北极星储能网  来源:能源杂志  作者:李建林  2018/9/28 14:50:24  我要投稿  

北极星储能网讯:可以预见,电池储能系统在电力调频中必将扮演重要的角色。

近年来,靠天吃饭的风电和光伏等新能源开始大规模并网,由于这些电源的间歇性特点,电网的脉搏难免会变得有些乱。而对症下药,传统火电和水电机组调频的药效尚显不足,还需要另外一剂良药,也就是电池储能。

2018年以来,火电储能联合调频项目便从星星之火发展成了燎原之势,项目数量激增到20余个。区域市场也从华北电网向蒙西电网、南方电网扩散,投资主体和利益分成模式日趋多元。

随着储能时代的到来,国家和地方出台了一系列详细的支持政策,可以预见,电池储能系统在电力调频中必将扮演重要的角色。

来源:微信公众号能源杂志,作者,李建林。

确立合法地位

目前,我国的调频电源主要为火电机组,通过调整机组有功出力,跟踪系统频率变化。但是火电机组响应时滞长、机组爬坡速率低,不能准确跟踪电网调度的调频指令,存在调节延迟、调节偏差和调节反向等现象。并且,火电机组频繁变换功率运行,会加重机组设备疲劳和磨损,影响机组的运行寿命。比较而言,水电机组响应较快,可以在几秒内达到满功率输出。但水电机组的建设受地理条件的限制,整体可提供的调频容量较为有限,亟需新的调频手段以满足电网调频要求。

而作为电池储能系统,其响应速度快,短时功率吞吐能力强,调节灵活,可在毫秒至秒内实现满功率输出,在额定功率内的任何功率点实现精准控制。研究表明,持续充/放电时间为15分钟的储能系统,其调频效率约为水电机组的1.4倍,燃气机组的2.2倍,燃煤机组的24倍。

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虽然电池储能在调频上优势明显,但是真正确立下来其独立合法地位却是近一两年的事情。2016年6月,国家能源局下发了《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿(市场)机制试点工作的通知》,首次给予电储能设施参与辅助服务的独立合法地位。

2017年10月,国家发改委联合财政部、工信部、科技部和能源局发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,指出“允许储能系统与机组联合或作为独立主体参与辅助服务交易”,储能参与电力调频辅助服务市场机制初步建立。当年,山东、新疆等多省份陆续发布更新电力辅助服务市场运营规则。电力调频辅助服务补偿费用持续增长。各省的新政中多次出现储能,储能在电力调频辅助服务中的重要地位逐渐凸显。

直击病症

随着高渗透率风电和光伏的大规模并网,现有调频容量不足的问题日益突出,亟需新的调频手段出现。要提高电网的频率稳定性,就必须提高区域的AGC控制性能,即要提高机组对AGC信号的响应能力,包括响应时间、调节速率和调节精度等指标。在新能源大量接入以及传统机组存在发展局限性的情况下,电池储能技术以其快速、精确的功率响应能力成为新型调频辅助手段的关注热点。

研究表明,电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)可在1s之内完成AGC调度指令,几乎是火电机组响应速度的60倍;同时,少量的储能可有效提升以火电为主的电力系统整体调频能力。大规模电池储能系统响应速度快,短时功率吞吐能力强,且易改变调节方向,与常规调频电源相结合,可作为辅助传统机组调频的有效手段。电池储能系统的快速响应与精确跟踪能力使得其比常规调频方式高效,可显著减少电网所需旋转备用容量;因电池储能系统参与调频而节省的旋转备用容量可用于电网调峰、事故备用等,能够进一步提高电网运行的安全性与可靠性。

除了技术上的优势外,电池储能系统在参与电网调频的应用中,不仅能够节省电力系统的投资和运行费用,降低煤耗,提高静态效益,而且由于其响应快速,运行灵活,可以满足系统运行的调频需求而产生动态效益。

他山之石?

在国外,电池储能技术的各方面已经逐步成熟,尤其是美国、智利、巴西和芬兰,针对大规模电池储能系统参与电力调频已开展理论研究与示范验证。

在我国,电池储能技术参与电网调频的研究与示范尚属起步与借鉴阶段。从国内目前投建的储能示范工程来看,电池储能系统参与电力调频已逐渐被业界认识和重视起来,虽然目前还未开展更深入的研究与示范应用工作,但储能技术参与电力调频将是未来智能电网必须关注的重要科学问题。

我国在大容量储能技术应用于电力系统调频的理论分析与研究开展的比较少,应用示范也属于起步阶段。但是,虽然国外的储能技术已趋于成熟,但由于其网架结构、能源结构与我国相差甚远,因此,亟需探索符合我国电网特点的储能参与电力调频技术,加大储能在我国调频辅助领域中的必要性与价值分析、基础理论研究以及示范研究的力度,利用储能更好地服务于电力调频,服务于新一代“坚强”、“智能”电网。

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