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儲能示范工程:取長補短 因地制宜

作者:中國儲能網新聞中心 來源:亮報 發布時間:2019-12-19 瀏覽:
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中國儲能網訊:什么是新能源互補發電?

根據當地能源資源情況與電網特性,結合各種能源特點,通過建設新能源互補發電系統進行多能互補,能夠更充分發揮能源各自優勢,提高供電可靠性。新能源互補發電系統可以同時配合儲能或調峰系統對電能進行存儲和釋放,改善發電系統的功率輸出特性,緩解新能源的間歇性、波動性與電力系統需要實時平衡之間的矛盾,降低對電網的不利影響,使不穩定的能源變成穩定的、具有較高品質的電能。

新能源互補發電系統可分為多種新能源直接互補發電系統、多種新能源與儲能系統互補發電系統、新能源與傳統能源互補發電系統等。

多種新能源直接互補發電系統充分利用各種新能源發電的特點和互補性聯合發電,如風光互補發電系統。風能、太陽能具有間歇性、隨機性特點,但風力發電和太陽能光伏發電在能源采集上互相補充又各具特色。在冬季和夜間風大、夏季和日間太陽輻射強的地區,太陽能光伏發電供電可靠、運行維護成本低,但造價較高;風力發電發電量高、造價和運行維護成本低,但可靠性較低,可利用這些特點,提高發電系統的經濟性和運行可靠性。

多種新能源與儲能系統互補發電系統將新能源發電與儲能系統相結合,保持發電功率輸出平穩,如風光儲互補發電系統。利用風力發電和太陽能光伏發電的互補性以及儲能元件平抑功率波動的特性,使互補發電系統總輸出有功功率相對平穩,減少功率波動,提高電能質量。

新能源與傳統能源互補發電系統包括新能源與火電機組組成的互補發電系統等。新能源在系統中可以作為主要能源,也可以只起到輔助能源的作用。例如,風力發電機組與柴油發電機組聯合發電,沼氣與柴油并用,進行內燃機發電等。

新能源互補發電系統按照運行方式,可分為獨立混合發電系統、并網發電系統及微電網混合發電系統等;按組合類型和功能,可分為季節性互補、梯級利用、多種能量輸出等模式。新能源發電在互補發電系統中所占比例比較高,通過合理設計容量配比,實現提高互補發電系統的新能源利用率,減少新能源的棄用損失。在設計新能源互補發電系統時,應主要考慮投資成本和發電成本,系統應具有合理的經濟性。

國家風光儲輸示范工程

2009年6月,國家電網有限公司會同國內高校、研究機構、設備供應商聯合開展技術攻關,采用全球首創風光儲輸聯合發電技術路線,建成全球規模最大的集風電、光伏、儲能及智能輸電于一體的新能源示范工程——國家風光儲輸示范工程(以下簡稱示范工程)。其中,風電450兆瓦、光伏100兆瓦、儲能33兆瓦。工程位于河北省張家口市壩上地區,國網冀北電力有限公司為建設運營單位。

示范工程實現多項技術創新及突破,包括風光儲聯合發電互補機制及系統集成、運行調控、風光功率預測、大規模儲能、風電入網檢測等多項核心技術,達到國際領先水平,解決了制約大規模新能源集中并網的世界性技術難題。示范工程攻克了聯合發電優化調度、全景監控、電池儲能大規模系統集成、風光儲設備并網友好性、風光聯合功率高精度預測等一系列重大難題,建立了完整的風光儲聯合發電核心技術體系,取得了多項自主知識產權,總體達到國際領先水平。

風電技術采用了國內最典型的6種型號風機,包括陸上最大5兆瓦直驅風機,機型均系首臺首套,引領風電技術向大容量、高效率發展;光伏應用了最全光伏組件和跟蹤方式,多角度、全方位開展技術經濟比較;儲能在全球首次實現了30多萬節電池集成應用,協調控制技術世界領先,是全球種類最多的大規模化學儲能電站。

國家風光儲輸示范電站成功完成“黑啟動”實驗,成為全球首家具有“黑啟動”功能的大規模新能源聯合發電站,填補了國內外該領域技術空白,確保了新能源涉及的局部微電網在特殊情況下的可靠運行。

截至12月4日,國家風光儲輸示范工程累計發電量60.11億千瓦時,相當于節約標準煤242.84萬噸,減排二氧化碳599.30萬噸。

東福山島風光柴儲微電網示范工程

東福山島位于浙江舟山市普陀區東北方向約50千米,面積2.95平方千米。東福山島溫暖濕潤,四季分明,夏季光照充足,太陽能資源豐富;冬季冷空氣形成大風,風能資源豐富。

2010年4月,浙江省電力公司電力科學研究院(以下簡稱浙江電科院)承擔了東福山島風光柴儲微電網示范工程的系統優化設計、關鍵系統設備研發、運行控制策略開發及集成調試等工作。

針對東福山島獨立發供電系統的特殊性,浙江電科院研究了新能源的間歇性、負荷特性、蓄電池系統充放電特性與壽命特性、海水淡化系統及柴油發電機的運行特性,確定了系統各單元的容量配置,提出了一種適用于海島型獨立發供電系統的優化設計。

浙江電科院開發了光儲一體化變流器,具有并網和離網雙模式運行功能,有效實現了光儲系統功率輸出的靈活調節。提出了以海水淡化系統為可調負荷的海島風光柴儲獨立發供電系統的優化運行控制策略,提高了可再生能源的利用率。研發了海島型風光柴儲發供電系統綜合監控與能量管理系統,實現了系統的有效監控、能量管理與優化控制。

東福山島風光柴儲工程配置了7臺單機容量30千瓦的風力發電機組、1套100千瓦太陽能發電系統、1套960千瓦時儲能鉛酸蓄電池、1套300千瓦雙向變流器、1臺200千瓦柴油發電機組及1套日產淡水30噸的海水淡化系統。該工程總裝機容量為510千瓦,是當時國內最大、新能源供電比例最高的離網型供電系統。

2011年4月,工程開始發電并進行帶負荷調試,2011年7月通過250小時連續運行考核,項目正式投產。2017年8月,東福山島風光柴儲微電網示范工程通過海纜并入電網。截至并網前,風光可再生能源累計發電量120萬千瓦時。

該系統的諧波等指標滿足國家相關標準要求,運行控制方式靈活,可靠性高,在保證全島24小時可供電的同時,有效地利用了可再生能源發電,將柴油發電比例降低了45%。

項目建成后,東福山島供電能力擴容了3倍,電站運行穩定,電能質量提高,探索出了一種為遠離大陸的島嶼供電的新模式。

版面內容來源于《中國電力百科全書》(新能源發電卷)、國網冀北電力有限公司、國網浙江省電力有限公司,金雍奧、張巖、汪冬輝對本文有貢獻。

關鍵字:儲能示范工程

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