风光储一体化联合发电站设计探讨

关键技术
联合发电源网协调技术
加快电网的智能化改造和建设，从根本上改善
可再生能源发电接入电网的技术条件。 建立源网友好互动机制，倡导友好型电源和友好 型电网的建设理念。
关键技术
大规模储能集成技术
锂离子电池
钠硫电池
液流电池
亟待解决的问题
加强风光储输一体化发电工程的示范应用，通过多 个示范工程的应用探索总结，并结合国家智能化电网 建设要求，制订和完善相应的建设标准和技术规范； 加强风光储一体化电源和电网的规划与协调，结 合智能化电网建设，合理布局、有序发展； 要加强政策研究，政府在财政上应给予必要的支 持。目前，风力发电和光伏发电国家都有了相应的财 政支持政策，但储能系统还没有，如何评价储能在可 再生能源开发利用中的作用，建议对其社会效益进行 深入研究，并根据实际情况，制定相应的财政补贴政 策，为我国储能技术的发展和风光储输一体化发电的 推广应用保驾护航。
储大能容技量术
智
系储统能集系成统 配置
储系能统系集统成
能
参与
监
系统调频
控
天气预报 预测模型
预测 出力
联合
改善
预测系统 可调性
源
、
网
共
友
同
好
发
互
展
动
主要技术路线
国家风光储输示范工程系统总构架
图例：
AC220kV AC35kV 控制信号
220kV智能变电站
统一坚强智能电网
AC35kV
AC DC
AC
双向
谢谢！
DC 变换
储能发电
光伏发电
“风+
光”
风力发电 风光储七种组态
发电
“风+光+ 储”
运行方式
“风+储” 发电
发电
“光+储”发电
100MW风电场
40MW光伏电站
20MW储能电站
联合发电智能监控系统
说明： 联合发电智能监控系统可根据
调度曲线以及风力、光照的情况对 储能装置、风电机组及光伏阵列进 行优化控制，从而将具有波动的风 电、光伏电力转化为优质电力。
风光储一体化联合发电站 设计探讨
上海电力设计院有限公司
一体化概念的提出
基于风、光发电的基本特点 风能、太阳能发电具有随机性、波动性和间歇性的特点，
传统电网的接风、光发电的能力有限，大规模接入影响电网安 全稳定运行。 基于我国可再生资源分布的基本国情
太阳能和风能资源富集地区与主要负荷中心逆向分布的基 本国情决定我国风电开发以大规模集中开发、远距离高压输送 为主，光伏发电接入电网呈现出大规模集中接入与分布式接入 并举的特点 储能技术的应用尚处在初级阶段
气象数据
风光储输电站功率联合预测系统
各受控设备
风电场运行数据 光伏电站运行数据
次日风光发电总 出力预测曲线
调整被控设备状态 风、光、储控制信息
SCADA
日前计划安排 （离线优化计算）
智能控制调度系统
实时风光发电出力 以及其他实时监控
数据
实时发电控制 （在线优化计算）
多种优化目标 可供选择
次日计划发电曲线
关键技术
风光互补机制和风光储容量配比
从风光输出功率特性和电量的角度，分析了风光 在时间上具有的互补性，将二者结合起来，可以实现 昼夜发电，在合适的气象资源条件下，风光互补发电 系统能提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性。
考虑了电网对于风光接入系统的功率要求，利用 风光在时间及地域上的天然互补性，以及储能电池的 能量可存储性，达到改善整个风光发电系统的时间功 率输出曲线，很好地克服风能及太阳能提供能量的随 机性、间歇性的缺点，实现不间断供电。
其次，采用先进的智能电网技术，建立开放、一致的风光 储电站系统电网模型，为风、光、储的调度及控制一个统一的 监控平台，进而实现源网友好互动。
即友好型电源和友好型电网。
主要技术路线
风电特性分析 改善
风机、组光控发制电
不确定性 场控站制控技制术
光伏特性分析
平滑输出
联
跟踪出力
合
削峰填谷
发
电
储大能容技量术 协调
储能系统目前处于研发和初步推广阶段，国内外研究机构 和厂商较多，各种技术路线和制造水平各具特点，用于新能源 发电的大规模电化学储能技术，以铅酸、钠硫、液流和锂离子 电池相对较成熟，但商业化应用水平较低。
基本思路
充分利用风、光发电的自然互补特性 风、光发电虽然单独运行都具有波动性、间歇性和随机性
的特征，但是两者之间却有着天然的互补特性。根据风、光发 电的基本特征，采用合理配比组成风、光联合发电系统，使其 输出特性尽可能接近于当地电网的用电负荷特性。
的要求。
72
原始数据
66
新能源/储能 15:1
60
平滑效果:波动量>20%/小时
风电场输出能量(MW)
54
48
新能源/储能 3:1 平滑效果:波动量<3%/小时
42
新能源/储能 3:2
36
平滑效果:平直
新能源/储能 7.5:1
30
平滑效果:波动量<10%/小时
24
6
7
8
9
10
时刻(小时)
不同储能配比下，平滑风光出力仿真结果
不同储能配比下，实际出力与计划偏差
基本思路
三个阶段性目标
平滑联合发 跟踪发电计
电的波动性， 划出力，提
增强可控性， 高联合发电
减少电力系 的预测性，
统的备用容 减小出力偏
量
差
参与电网削 峰填谷，提 升系统可调 度性
基本思路
采用智能控制与调度技术实现网源友好互动 首先，要做好风力发电和光伏发电的功率预测工作，这是
关键技术研究
风光互补机制和风光储容量配比
关键技术
智能控制与调度技术
建立开放、统一 的智能化监控平 台，采用集中决 策、分布执行的 控制理念，实现 不同时间尺度 （稳态、动态、 暂态）下的多控 制目标（平滑出 力、跟踪计划、 削峰填谷等）协 调的联合运行。
关键技术
智能控制与调度技术
关键技术
联合发电功率预测技术
我们制定控制调度策略和计划出力曲线的基础。应该指出的是 ，由于风、光发电的不确定性，按一定比例组成的风光储联合 发电系统所能实现的功能并不能涵盖一年中所有的时间段。不 可避免在某些时间段还会出现更加恶劣的运行工况，需要通过 各种应急预案来防范和解决，因此，系统的功率预测显得尤为 重要，这种功率预测应该是全方位、多时间尺度的。准确的功 率预测将为电网的智能化控制与调度提供有力的信息保障；
风光 配比
10:0
10:3 10:4 10:5
10:10
风光互补模态分析表
出力 波动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30% 22% 20% 18%
12%
基本思路
利用有限的储能技术平抑波动
首先，通过合理的风光配比，把原来两个复杂的问题变成
了一个复杂程度相对较低的问题。在此基础上，再配置适当容
量的储能设备来平抑波动，就能大大降低联合系统对储能能力