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电池储能系统在新型电力系统中的主要应用

发布者:发布时间:2023-03-03
近年来,随着各种发电技术的不断成熟,居民的日常生活用电、工厂企业的大规模用电等得到了很好的保证,但由于用电时间及用电需求量的不一致,还有新能源发电的波动性,导致了电能供给不平衡,从而造成部分电能的浪费,因此电力系统的电能存储成为广泛关注的热点。电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)以其安全性、技术成熟、安装便捷和无污染等优点更适合新型电力系统的建设。
 
电池储能系统
 
电池储能系统可以辅助火电机组提升AGC水平,将其响应时间从分钟级缩短至秒级;储能系统可以辅助新能源并网,在提升电网新能源消纳能力的同时,平抑新能源出力波动:储能系统可以承担独立调频功能,进一步减少电网频率波动范围、改善电网供电品质;储能系统也可以作为微电网主电源,切实为无电地区送去光明与文明。
 
1.火储联合调频系统
 
电力系统频率和有功功率自动控制系统称为自动发电控制(Automation Generator Control,AGC),通常指的是电网调度中心直接通过机组分布式控制系统(Distributed Control System,DCS)实现自动增、减机组目标负荷指令,是目前发电机组的一种基本功能。
 
火电机组作为提供AGC辅助服务的主要调频资源,其缺点是响应时间长,一般响应时间在数十秒量级;调节速率慢,火电机组标准调节速率(MW/min)不超过额定功率的3%;调节精度差,火电机组允许偏差为额定功率的1%。而采用电池储能系统配合火电机组共同响应AGC指令,可以充分发挥储能系统响应时间短(<100ms)、调节速率快(空载至满载的调节时间小于20ms)和调节精度高的特点,可整体提高机组调节性能指标的同时,使得项目能够获得较好的经济收益。
 
2.辅助新能源并网
 
由于风电、光伏等新能源发电具有较强的随机性、波动性和间接性。因此,新能源高比例接入电力系统后,将导致发电波动大幅增加,增加了维持电力供需平衡的难度。
 
而电池储能系统可以跟踪新能源发电出力计划,在出力低谷时储能系统输出功率,在出力尖峰时,储能系统吸收功率。通过小时级能量存储与释放,实现对电网负荷削峰填谷缓解常规机组调峰压力,充分发挥现有电网接纳新能源的能力。
 
储能与新能源发电相结合,主要从削峰填谷 ,提高发电预测精度和计划性,平抑短时波动这三个方面入手。
 
3.一次调频
 
一次调频,主要是为应对短期的快速负荷波动,具体是指电网的频率一旦偏离额定值时,电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减,限制电网频率变化,使电网频率维持稳定的自动控制过程。
 
储能系统利用其快速准确的电网频率检测和功率控制能力,能够相较火电机组更快地响应电网频率变化,独立承担一次调频能力。
 
依据电网双细则考核,在新能源电站增加储能系统,能够完成或改善调峰、一次调频和AGC调度等方面的功能。一次调频,比较能够体现和发挥功率型储能系统快速功率爬坡性能,且容量需求有限。AGC调度相当于电网的二次调频功能。 
 
如果将新能源发电预测、储能技术以及电网的三次调频相结合,一方面能够提高新能源并网的可调预测性和可调度性,同时又可以释放常规发电机组的储备容量,极大地提升电网在15min级别的功率储备或惯量支撑能力。
 
4.微电网
 
微电网也称为微网,是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。是电池储能系统在用户侧应用的一种主要形式,也是改善弱电网供电品质、实现无电地区电力供应的一种重要技术方案。
 
储能在微电网中主要作用,一是提高分布式能源的稳定性,储能系统应用于微电网中,通过能源管理系统(EMS),将分布式能源与储能系统、主电网协同控制,可以平稳分布式能源的波动,稳定输出,并提供分布式能源的就地利用率,避免远距离传输给主电网照成传输压力及电力损耗。除此之外,电池储能系统还能在夜间,或分布式能源维修期间,持续为主要负载提供部分电源,减少停电时间。
 
电池储能系统主要应用
 
二是改善用户用电的电能质量,在微电网与主电网连接,并网运行时,其电能质量必须符合国家相关标准,微电网在无储能系统的情况下,受其本身新能源不稳定的特性影响,无法保证电能质量,尤其是电压稳定性。
 
电池储能系统的运用,能够对微电网电能质量的提升发挥重要的作用,系统通过对储能系统中PCS控制,在稳定电能输出的同时,调节储能系统向微电网输出的有功、无功,同时解决电压骤降/跌落问题。
 
三是峰谷价差套利,电池储能系统在微电网中,可以在负荷低谷时候,存储分布式能源发出的多余电能,在负荷用电高峰时候释放电能,调节负荷需求,而常说的峰谷价差套利就是通过晚上电网低谷时期为储能电站充电,白天用电高峰时放电,来达到节约用电成本,获取收益的目的。
 
在加速实现碳减排碳中和目标的进程中,电池储能系统安全性保障引发越来越多的关注。
 
目前市面上已有公司专注于提供储能安全运维服务,美克生能源经过多年技术攻关,研发出储能预防性诊断安全管理系统(PSS)。此套系统是以安全为核心的储能预防性智能专家,也是国内首个商业化锂电池安全故障预警应用平台,该成果已成功应用于中国多个示范性储能电站中。如中国首个出海的最大储能电站英国门迪电站(系中国本土安全技术首次亮相海外发达国家)、安徽最大规模储能项目淮北皖能储能电站一期,山东电工电气储能示范项目......
 
该产品填补了国内储能领域市场空白,2021年市场占有率达到20%至25%。2021年PSS系统作为重要研发课题的应用板块,荣获了国家电网科学技术进步奖一等奖,这也是国家电力行业在科学技术方面含金量最高的奖项之一。2022年,美克生能源荣获联合国工发组织全球解决方案“绿色增长”类别冠军企业,并被业内媒体评为数字能源和储能安全的“双独角兽”。
 
未来,美克生能源会继续专注于电池储能系统安全运维研发,为我国“双碳”目标的实现贡献美克生力量。

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