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南方电网智能电网研究所胡洋:储能促进南方电网地区新能源消纳的可行性研究

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/5/22 12:04:55  我要投稿  

北极星储能网讯:作为大理海东地区,建议采用电网改造、运行方式优化等常规方案促进新能源消纳,利用储能移峰填谷消纳新能源经济性差,投资回收极长。对于弃风弃光频率较高,风光日规律性较强,弃风弃光规模合中的地区,随着成本进一步下降、储能初始投资可控,利用储能移峰填谷才具备解决弃风弃光问题的可行性。

——南方电网科学研究院智能电网研究所研究员胡洋

聚焦“技术应用双创新,规模储能新起点”,通过组织主题演讲、展览展示、创新大赛、专题研讨、项目考察、新品发布、技术交流等多种活动,多维度精准对接全球储能市场与应用,助力中国储能企业与国际接轨,为储能企业搭建与政策制定者、规划者、电网管理者、电力公司、能源服务商的交流互动平台。2019年5月18-20日,中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所举办“ESIE2019储能国际峰会暨展览会”,北极星储能网、电力头条APP全程直播。

在主题论坛4:“储能参与与辅助服务市场(现货市场)价值实现”论坛上,南方电网科学研究院智能电网研究所研究员胡洋作题为《储能促进南方电网地区新能源消纳的可行性研究》的报告。

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以下为发言实录:

南方电网科学研究院智能电网研究所研究员胡洋:各位专家、各位与会的同仁大家好,我是胡洋。我今天汇报的题目叫做“储能促进南方电网地区新能源消纳的可行性研究”。

我想简单说一下背景:现在随着新能源的发展,储能技术的发展,大家都知道新能源有一个比较大的波动性跟不可预测性,随着储能技术的发展,大家自然而然就会想到用这个储能把新能源弃掉的部分在时间跟空间上转移一下,提升新能源消纳,这样可以吗?从经济性上进行分析。

首先说一下南网地区新能源发展的弃风跟弃光的情况,截至2017年12月底,南方电网风电并网装机容量达到1750万千瓦,光伏并网装机容量达到779万千瓦,虽然从量上看到好像不是特别多,但是我们相信随着新能源装机在南网的比例越来越大,弃风弃光的问题也会更加突出。

随着储能技术的进步跟成本的下降,能否通过电化学储能技术提高新能源消纳水平就成为南方电网内外关心的热点问题,在技术上大量的研究工作都促进了储能促进新能源消纳,平滑新能源出力的可能性,从技术上我们认为是可行的。

从经济商来说,现有很大部分研究缺乏以真实的电力系统为支撑的研究,现在的研究很难考虑到电网结构,新能源出力结构、电网运行方式等等因素,以及真正的新能源厂站弃风弃光情况到底是怎么样的,储能的容量及配置,运行方法和运行模式又是如何影响经济性的在这个研究中基于真实的电力系统数据,在真实的电网结构,我们掌握了当地电网结构所有新能源厂站的运行数据,当地的负荷数据,基于这样的数据得到下面的结论。

这是我们一个可行性分析的论证思路,首先调研系统内外储能促进新能源消纳的情况,然后在南方电网范围内选择一个区域,待研究的区域,把这个出作为促进新能源消纳的主要方式,如何配置储能,如何运营储能,再往后对于经济性进行论证。

潜在试点区域,综合南方电网的弃风弃光情况,我们发现在贵州的一个毕节地区,包括海南岛都存在一定的弃风弃光问题,经过我们的调研发现在贵州毕节地区,云南楚雄跟云南丽江地区,都会通过已规划采用新建变电站投产输变电工程来缓解,在海南地区,未来两年内随着蓄能电站投产,这个问题的弃光问题也会得到解决。剩下是大理地区,大理地区海东面片区被我们选择作为新能源消纳的试点区域,主要有几个原因:

第一个原因,通过海东变并网的风电、光伏装机容量已超过主变容量接近两倍,而海东变片区最大供电负荷仅约为主变容量的四分之一。所以我们选取这样一个地区作为储能促进新能源消纳可行性研究的试点区域。

这是我们的整个分析的分析依据,包括一些能源行标、国标,包括我们自己比较权威的报告,包括我们自己的调研数据,这是我们的分析依据。

首先,我们先分析弃风弃光电量到底是多少,就可以发现现在很多地区,评估弃风弃光都是采用样本机法,但是样板机法对于南方电网地区,很多都是山地,山地地方的样板机法,在山地地区运营商新能源的厂站通常都会选取一个位置最好的风机或者光伏发电机组作为他的样板机,导致最后算出来的弃风弃光值是偏高的,如果我们基于偏高的结论导致经济性更差,所以我们得先把准确的弃风弃光值计算出来,我们结合行标NB/T31055把弃风弃光值算出来。

我们校核出来的结果是弃风弃光上报结果的66%,所以我们觉得这份工作非常必要的。

储能功率计容量配置,我们根据各个新能源厂站理论可发功率曲线,逐数据点模拟储能运行,然后确定最优储能功率计容量配置。

以下是我们对储能功率计容量配置的结果,第五列,如果降低93%的弃风弃光,我们实际要配2000MWh跟250MW的储能,这样的配比在现在工程上都是很难实现的,我们选择一个折中的数据,配置一个250MWh,100MW的储能的容量跟功率,在这样一个配置情况下我们降低的是51%的弃风弃光,可以知道我们现在降低的比例也不是特别多,但是我们考虑工程的实际性。这是250MWh,100MW,降低51%。

如果要配250MWh,100MW的实际可用容量的话,我们就测算了一个铅酸电池、磷酸铁锂电池跟磷酸铁锂电池的梯次利用,分别投资预估5亿、7.5亿、2.5亿。考虑投资主体和运营主体、考虑调度主题和调度运行模式,考虑成本分摊和收益分配,考虑到电价。在这样一个测算背景下我们的结论是什么样的?结论就是右边的数字非常非常的大,在最优的结果,也就是说磷酸铁锂电池梯次利用投资回收其长达62年,为什么会产生这么长的投资回收期呢?第一点储能利用率低,电池储能运行在新能源消纳模式的话,风电跟光伏的月度跟季度的出力和间歇性导致储能仅仅在少数的几天能启动充放,我们刚才测算的时候也得到,这个配置方案全年充放循环次数只有30多次,没有办法在每天都完成一个多轮流充放电,利用率非常低,降低年收益率,导致投资回收期长。第二点弃电功率大,持续时间长,右边这幅图是弃风弃光的总功率,可以发现它的功率,一旦弃起光和风来,功率常常都是100兆瓦,200兆瓦,时间长达数小时,导致容量达到数百兆瓦时的容量,配置这样的系统才能显著缓解弃风弃光问题,导致储能投资汇报达到数亿级,拉长投资回收期。

我们对比了一下,云南大理海东变片区,我们采取其他方案解决弃风弃光问题会怎么样呢,如果我们改变电网运行方式,在每年新能源出力较大的几个月,外送能力从220MW提升到340MW,基本所有的弃风弃光都得到了消纳。另外如果我们采用主变扩容的方案,就可以解决这个问题。刚才我们得到,为什么它的投资回收期这么长?因为它没有办法在每年的每天都进行充放电,而且单次容量非常高,我们就设置这样的理想场景,也就是说我每天都有弃风弃光,而且每天的弃风弃光的功率都不大,我们在这样的环境下配置100MWh,50MWh的,我们得出来的测算结果,储能投资要三个亿。即使对于这样一个非常好的理想场景,投资回收期也是相对比较长的。

在南方电网范围内我们暂时找不到这样一个理想区域,右边这两幅图来自南网科研院做的南方电网2017年新能源运行分析总结报告,可以发现在南方电网各个地区,风电跟光伏的利用小时都是波动非常大的,导致当前的测算边界下,南方电网范围内暂时还没有符合理想场景的试点区域。

结论:1、作为大理海东地区,建议采用电网改造、运行方式优化等常规方案促进新能源消纳,利用储能移峰填谷消纳新能源经济性差,投资回收极长。

2、对于弃风弃光频率较高,风光日规律性较强,弃风弃光规模合中的地区,随着成本进一步下降、储能初始投资可控,利用储能移峰填谷才具备解决弃风弃光问题的可行性。

3、主要着眼于利用储能移峰填谷促进新能源消纳的静态经济性分析。

(以上内容为北极星储能网根据速记内容整理,未经嘉宾审核)

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