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飞轮储能技术有效改善光伏电站面临的考核指标

北极星储能网  来源:泓慧能源  作者:李宗/梁迪  2020/3/2 8:59:41  我要投稿  

北极星储能网讯:摘要:飞轮储能技术的基本特性更适合匹配光伏电站进行优化调整发电出力,既可以避免高昂的考核费用,又能降低光伏电站的运营成本,从而提高光伏电站的整体经济效益。

一、光伏电站发展现状

截至2019年6月底光伏数据:

全国光伏发电累计装机18559万千瓦,同比增长20%,新增1140万千瓦;

集中式光伏发电装机13058万千瓦,同比增长16%,新增682万千瓦;

分布式光伏发电装机5502万千瓦,同比增长31%,新增458万千瓦。

2019年上半年新增装机数据:

华北地区新增装机329.5万千瓦,占全国的28.9%;

东北地区新增装机26.0万千瓦,占全国的2.3%;

华东地区新增装机228.4万千瓦,占全国的20.0%;

华中地区新增装机135.9万千瓦,占全国的11.9%;

西北地区新增装机342.8万千瓦,占全国的30.1%;

华南地区新增装机76.8万千瓦,占全国的6.7%。

2019年上半年全国光伏发电量数据:

全国光伏发电量1067.3亿千瓦时,同比增长30%;

弃光电量26.1亿千瓦时,同比减少5.7亿千瓦时;

弃光率2.4%,同比下降1.2个百分点,实现弃光电量和弃光率“双降”。

弃光主要集中在西藏、新疆、甘肃和青海,数据如下:

西藏弃光电量2.1亿千瓦时,同比减少1.7亿千瓦时,弃光率25.7%,同比下降26.6个百分点;

新疆(含兵团)弃光电量7.7亿千瓦时,同比减少6.1亿千瓦时,弃光率10.6%,同比下降9个百分点;

甘肃弃光电量4.3亿千瓦时,同比减少1.6亿千瓦时,弃光率6.9%,同比下降4个百分点;青海弃光电量5.2亿千瓦时,同比增加3.1亿千瓦时,弃光率6.3%,同比上升3个百分点。

通过以上数据显示,大力发展光伏等新能源发电是电力系统应对能源供给侧改革的重要举措,也是未来电力发展的必然趋势。随着电网公司采取的一系列的有效措施,优化调度策略,改善用电结构,包括四级协同调度和需求侧响应在内,提高了新能源的消纳水平,降低了弃光电量和弃光率。然而光伏电站在运营中仍存在一个亟待解决的问题,即电网考核问题。经过市场调研,在青海、新疆等光伏装机容量大的地区,大量光伏电站每年承担着数以百万计的考核费用,不仅增加了光伏电站的运营成本,更严重的影响了光伏电站的经济效益。

二、光伏电站的考核项目

以西北地区为例,该区域的并网运行管理细则对光伏电站的考核项目主要有以下几项:

  • 有功功率控制系统考核;

  • 无功补偿功能考核;

  • 高、低压故障穿越功能考核;

  • AVC功能考核;

  • 一次调频考核;

  • 光功率预测上传率及预测误差考核。

根据实地考察,光伏电站考核最严格的是一次调频,其次是有功功率控制和光功率预测考核。其中,一次调频的考核内容包括三块:一次调频调度管理、一次调频大频差扰动性能和一次调频月度平均合格率考核。

一次调频大频差扰动性能考核内容:

电网频率超过50±0.15Hz时,光伏电站的单次大频差扰动一次调频合格率要不小于60%,而大频差扰动一次调频合格率等于一次调频出力响应合格率与一次调频贡献电量合格率的算术平均数。由于光伏发电自身带有的随机性和波动性,导致光伏电站要想满足该项考核指标存在着较大困难。如需解决此难题,就要求光伏电站必须配有一套能够快速、频繁补偿调整光伏电站出力和发电量的储能装置。

有功功率控制系统考核的考核内容:

  • 有功功率控制系统可用率应达到99%;

  • 按照电力调控机构要求控制有功功率变化值,要求月均10min最大功率变化不超过装机容量的33%,月均1min最大功率变化不超过装机容量的10%;

  • 死区为不超过场站装机容量的3%视为合格,合格率应大于 99%;

  • 响应时间不大于120秒。

由于光伏发电自身的随机性和波动性,导致第2条光伏电站在10分钟和1分钟内的最大功率变化占比值成为了光伏电站的考核重点,这就要求光伏电站配置一定容量的储能装置,减小短时间内光伏电站出力的变化值。

光功率预测考核内容:

根据历史气象数据、天气预报数据以及环境检测数据综合处理分析得出的结果,预测结果跟实际的光照情况必然存在一定的偏差,同样要求光伏电站配置一定容量的储能装置,调整光伏电站的实际出力,吻合光功率的预测结果,减小光功率的预测误差,进而避免考核。

三、飞轮储能优势

  • 功率密度大、快速充放电:泓慧能源拥有300kW/2kWh的飞轮成熟产品,意味着 “充放电倍率”可达150C,毫秒级响应速度;

  • 使用寿命长:循环充放电次数可达上千万次,理论寿命超过20年,并且储能容量不会随充放电次数的增加而衰减;

  • 工作范围宽:对环境温度没有严格要求,对飞轮本体无需建设空调机房;

  • 能量转换效率高:电能动能之间的转换效率高于95%,储能系统综合效率约90%;

  • 低损耗、低维护:磁悬浮和真空环境使机械损耗可以被忽略,飞轮本体无需维护,系统整体维护周期长;

  • 可精确测量和控制:飞轮储能可精确测量转子转速从而精确推算出“剩余电量”,实现精确控制;

  • 安全环保:飞轮储能98%以上的材料都是钢材,无化学物质释放,无化学爆炸等安全隐患,从生产到应用的整个环节对环境友好;

  • 大规模制造成本大幅下降:飞轮主要材质为钢材,大规模制造后成本急剧下降,无限接近钢材成本;

  • 残值高:“废旧飞轮电池”可直接回收利用,回收工艺简单,残值高

四、结论与建议

结上所述,飞轮储能技术的瞬时大功率、频繁充放电、长寿命、效率高、低维护、环保等特性在其它储能方式面前尤为突出,对比后得出结论:飞轮储能技术的基本特性更适合匹配光伏电站进行优化调整发电出力,既可以避免高昂的考核费用,又能降低光伏电站的运营成本,从而提高光伏电站的整体经济效益。


原标题:飞轮储能技术有效改善光伏电站面临的考核指标

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