储能支撑新能源发电运行消纳的应用探讨

2017年世界光伏发电装机排名前七名的国家 （装机容量大于1000万千瓦）
2017年世界风电装机排名前九名的国家 （装机容量大于1000万千瓦） 4
我国新能源发展十分迅速
单位：百万千瓦
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新能源在我国电源侧占比不高
截至2017年底，我国风电和太阳能光伏发电总装机容量2.94 亿千瓦，约占我国电源侧电源总装机容量的17%。风电和光伏发 电量约占电源侧总发电量的6%。
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新能源发电稳定控制难度大
新能源发电主要采用电力电子技术，频率电压耐受能力与常规火电相比有 差距。在传统同步电网以工频为基础的稳定问题外，出现了中频带(5～300Hz) 的新稳定问题。随着常规机组被新能源替代，风电“弱转动惯量”和光伏 “零转动惯量”使得电力系统等值转动惯量降低，抗扰动能力下降。
调频及调压，提高和改善微电网电能质量 新能源微电网重要组成部分，保障微网内功率平衡、与主网功率/电量交换 提供后备电源，提高用户及关键设备供电可靠性 促进和支撑分布式新能源的并网接入
体功率平衡难度提高。
发
输
配
用
储
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新能源和储能联合运行的应用案例
序号
项目名称
储能配置
储能主要功能
一期：风电100MW，光伏
具备多种联合运行方式，平
国家风光储输示
40MW，储能20MW
1
滑出力、计划跟踪、削峰填
范工程
二期：风电400MW，光伏
谷、调频调压等功能
60MW，储能 50MW
南澳Hornsdale风 2
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大规模新能源接入的主要挑战
系统功率平衡（调频/调峰）
电能质量/电压控制
输电送出能力
大规模新 能源接入
系统稳定性
源/网协调规划
电力系统调度运行
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储能支撑新能源运行消纳的案例
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储能在电力系统的应用环节
大规模新能源集中式和分布
式接入，电源侧从传统可控
变为随机波动，用电侧负荷
预测精度下降，电力系统整
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国家风光储输示范工程-集中式新能源电站运行消纳应用
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南澳Hornsdale风电场-储能毫秒级频率快速响应
风电场安装特斯拉锂离子电池，总容量100MW/129MWh，正常情况储 能与风电场联合运行，参与电力市场，紧急情况下可参与辅助服务市场。
2017年12月13日，南澳维多利亚LoyYang洛伊扬燃煤发电厂意外跳闸， 瞬间电网损失560MW电力，电网频率下滑至49.80Hz（正常50Hz）。距离故 障机组近1000公里的储能电池作出毫秒级响应，在140毫秒内向电网注入 100MW 电力，而当地格莱斯顿燃煤调频电厂6 秒内未做出响应。
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储能支撑新能源发电送出-意大利南部缓解输电阻塞
意大利南部地区可再生能 源快速增长，由于输电瓶颈，不 能输送到北部电力负荷中心。
采用钠硫电池与可再生能 源联合运行，减少输送阻塞，Baidu Nhomakorabea 缓新建输电线路的投资。
钠硫电池安装在三个变电站， 总计35MW/230MWh，连接到意 大利输电线路。
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储能支撑分布式新能源和微电网运行
电场储能项目
Tesla锂电池储能： 100MW/129MWh
参与电力市场，风电出力平 滑和计划跟踪，事故紧急响
应辅助服务
意大利南部可再 减少电网阻塞引起的弃风弃
3 生能源丰富地区 钠硫电池：35MW/230MWh 光，参与系统调频
储能项目
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国家风光储输示范工程-集中式新能源电站运行消纳应用
具备风、光、储联合发电运行多种运行模式，一定程度上实现了新能源发电可预测、 可控制、可调度，功率波动<5%/10min，计划跟踪偏差<3%，AVC合格率>95%。
3.9%
7.6%
1.5%
0.8%
34.3%
17.5%
48.7%
34.0%
80%
60%
40%
20%
69.9%
80.1%
0%
“三北” 华北
东北
地区
70.1%
56.8%
西北
11.7%
31.1%
30.1%
9.5%
西班牙
德国
美国
葡萄牙
煤电 常规水电 其他 风电 灵活电源（抽蓄、燃油燃气）
国内外灵活调节电源情况对比
风电 9%
水电 19%
太阳能 核电 发电 2% 8%
火电 62%
太阳能发电 核电
1%
4%
风电
5% 水电
18%
火电 72%
2017年全国电源装机结构
2017年全国电源侧发电量结构
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部分省区新能源装机已呈现高占比
至2017年底，甘肃、青海、宁夏、新疆、内蒙古、河北等19个省份新能源成 为第一、二大电源。目前，甘肃、青海新能源已成为本省的第一大装机电源。
大规模新能源影响贯穿电能从生产、输送到消费的全部电力系统环节。传统电 网负荷变化规律性强，用电高峰低谷明显，部分省区风电呈反调峰特性，大规模 新能源接入增加了电网平衡难度。主要难点体现在：预测难、控制难、调度难。
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新能源发电功率预测难度大
新能源发电功率受大气运动、地理条件和发电特性等众多因素影响，风 光资源随机性强，而且我国地形地貌复杂，气候类型多样，新能源功率预测 难度也更大。
风电
常规火电
耐压水平
1.1倍额定 1.3倍额定
电压
电压
频率上限
50.2Hz
51.5Hz
调压能力 超前0.95~ 超前0.95~ （功率因数） 滞后0.95 滞后0.85
目前新能源和火电机组 涉网技术标准对比
2015年，哈密北地区风机产生次同步 谐波，传递到300多公里外的火电厂
电力系统转动惯量发展趋势
储能支撑新能源发电运行消纳的应用探讨
目录
01 我国新能源发展总体概况 02 大规模新能源接入的挑战 03 储能支撑新能源运行消纳的案例 04 储能在新能源领域应用发展的探讨
我国新能源发展总体概况
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中国新能源装机位居全球第一位
截止2017年底，全球风电和太阳能发电的装机容量分别为5.14亿千 瓦和3.97亿千瓦，中国新能源总装机2.94亿千瓦位居世界第一位，与欧 盟新能源装机总量（2.8亿千瓦）相当。
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新能源的弃电形势依然严峻
我国2009年首次在甘肃因电网网架约束出现弃风情况，2013年首次出现弃光。 随着全国新能源的快速发展，弃风弃光现象逐步在多省区出现，范围逐渐扩大。统 计显示， “十二五“以来我国新能源累积弃电量已超过2000亿kWh。
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大规模新能源接入的挑战
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电力系统功率平衡和稳定运行难度增大
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电力系统调度运行难度大
新能源发电随机波动，高比例接入电力系统后，常规电源不仅要跟随负荷变化， 还要跟踪平衡新能源的出力波动，增加了电力系统调节负担。
由于新能源发电功率预测误差较大，以及主要新能源富集省区缺乏抽水蓄能等灵 活调节电源，新能源与常规电源的协调发电计划安排和优化调度运行难度较大。
100%