風電接入的儲能系統解決方案

2018-08-06 22:30:06 大云網　點擊量：評論 (0)

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　風電發展現狀

　　風能是一種無污染、可再生的綠色清潔能源，儲量十分豐富，是目前最具規模化開發潛力和商業化發展前景的新能源。大規模開發利用風能，會有效減少化石能源的消耗，減少溫室氣體的排放，對保護環境和促進經濟社會的持續發展具有重要作用。 2009年全球風電裝機總量增長31%，中國風電裝機容量連續5 年實現100%增長。截至2010 年6 月底，中國已建成并網風電裝機容量為2200.37萬千瓦，占全國發電裝機容量的2.46%左右。在部分地區，風電裝機容量比例更高。其中，東北電網2009年底風電機組裝機容量達754萬千瓦，占電網容量近10%;西北電網2011年底總裝機容量將達896萬千瓦，占全網總裝機容量的9.33%。

　　大規模風電并網帶來的挑戰

　　在享有風電所帶來的清潔能源的同時，隨著風電裝機容量的不斷提高，風電所固有的隨機性、間歇性也給電網的安全、可靠運行提出越來越大的挑戰，風電的大規模并網問題已經成為制約風電進一步發展的瓶頸。

　　電網運行對電能質量要求嚴格，其中為保證電網頻率偏移量在要求范圍內，即保證發電側與負荷側平衡。傳統的發電計劃以發電機組出力的可靠性與可控性以及負荷的可預測性為基礎，制定和實施發電計劃。然而，風能受到風速與風向的變化的影響，本身具有不可控、不可調的特征，風電出力具有的這種隨機性和間歇性特征為電力系統的可靠運行帶來新的挑戰。

　　隨著風電并網規模的進一步擴大，如果電力系統的運行方式不做出相應地調整和優化，電力系統的動態響應能力將不足以穩定風電功率大幅度、高頻率的波動，其電能質量和動態穩定性將受到顯著影響，這些影響反過來會限制系統準入的風電功率水平。

　　傳統的解決方式

　　傳統上，解決大規模風電并網問題的方法主要有三種，即跨區調度、負荷管理和增大傳統機組備份容量。但上述三種方法從經濟性和技術上都無法有效解決風電隨機性和間歇性對電網穩定帶來的隱患。

　　跨區調度：通過對風電場的合理布局以及對跨電網的實時調度，利用風電場間和跨電網間的補償能力，吸納更多的風電容量，保證電網的穩定可靠運行。但是，跨區調度也存在局限性，包括需要巨額的基礎建設投入、帶來大量的電能傳輸損耗、不能夠平衡或補償所有的風電波動等。

　　負荷管理：負荷管理可以通過對用戶側的有效管理，例如分時電價和限電等手段來維持電網發電側與用電側的平衡。但是，負荷管理本身的調度能力有限，同時負荷管理無法平衡風電出力快速上升帶來的電網波動問題。

　　增大傳統機組備用容量：配置更多的旋轉備用容量有助于解決風電隨機波動性的問題。但傳統機組備份容量的增加，會嚴重影響電力系統的經濟性，增加可靠性成本（同時增加CO2的排放，這與發展新能源的方向是背道而馳的）。此外傳統機組尤其是火電機組，由于其本身系統慣性較大，很難及時滿足風電出力快速波動的變化頻率。

　　睿能世紀的儲能系統解決方案

　　當風電功率可以預測并且有足夠的精度時，將風電功率作為負的負荷疊加到負荷預測的曲線上，就可以像傳統的電力系統調度方式一樣根據預測的負荷與風電出力安排常規機組的發電計劃，從而優化發電機組的開機組合和經濟調度，降低電網整體運行成本，并確保系統安全可靠性。

　　通過在風電場配置儲能系統，與風電出力預測相結合，利用儲能系統快速調節能力，及時有效地平滑和補償風電出力波動，為大規模風電的可靠接入提供經濟有效的解決途徑。

　　由于儲能系統在響應速度、調節精度上要遠遠優于傳統火電機組，因此儲能系統可以有效保證風場出力的實時、精確調節。如果要滿足同等容量的風電并網調頻需求，需要配置的火電機組容量為風場額定容量的1.6~2倍，而對于配置了儲能的系統需要的功率容量則僅為風場額定裝機容量10%~20%。

　　儲能系統在風電并網調頻的應用主要分布式配置在風電場源端，不需要大規模的電網擴容和跨區調度，降低了基礎建設投入和電能傳輸損耗。

　　儲能系統與風電輸出預測相結合，可以大幅度減小儲能系統的配置容量，降低一次性投入。

　　另一方面，在該運行模式下，可顯著降低火電機組承擔的調頻任務量，降低火電機組的運行損耗。

　　儲能系統運行不會產生額外的CO2排放。