叶季蕾:储能用于平移城市负荷快速增长的技术
2014年6月23日,由国家能源局指导,中关村储能产业技术联盟(CNESA)与杜塞尔多夫展览(上海)有限公司共同主办的储能行业第三届年度高峰论坛——“储能国际峰会2014”在北京国家会议中心隆重开幕。中国电科院学能源所叶季蕾博士在会上发表主题演讲。
叶季蕾:
我是来自中国电科院学能源所的叶季蕾,今天汇报的题目是《储能用于平移城市负荷快速增长的技术》,主要从以下几部分进行介绍:第一,介绍一下这一领域的应用背景;第二,对储能系统在城市电网中的典型应用模式做一个总结;第三部分,探讨储能容量和选址的方法,对储能系统在城市电网运用经济性的分析。
应用背景
目前我国城市发展的现状、城市电网中主要存在以下几个问题:第一,建设标准不够统一;第二,网络结构和设施不规范;第三,由于城市快速发展,负荷的快速增长,造成电网的规划和城市规划脱节,如果通过传统的旧线改造,会对其他公共设施造成破坏;第四,配电网结构越来越复杂,需要进一步加强安全。
我们看一下城市负荷现状,现在城市的负荷整体呈现增加趋势,用电峰谷差很大,尤其是第三产业的增幅比较明显,中心城市负荷密度比较高,供电要求较高。
储能系统在城市电网中,能够提高系统的可靠性,同时在不同的场景下,要用到不同的储能方式。第一产业在城市产业中的比重比较低,因此暂不考虑对储能技术的需求。在第二产业中,工业对供电性的要求比较高,而且整体需求比较平稳,昼夜峰谷差不是很大。所以我们可以对工业中不可中断的负荷选用功率型的储能系统,对于负荷用量比较大的,选择能量型的储能系统。第三产业的负荷容量也比较大,峰谷差比较明显,持续时间比较长,在这个场景中我们建议应用能量型的储能系统。而对于居民用电来说,目前对电能质量要求不太高,对储能系统配置的需求还比较小,因此我们会考虑未来会用分布式能源来介入,加上用一些鼓励政策,降低储能成本,提高居民用电的稳定性。
储能系统在城市电网中的典型应用模式
第一种是削峰填谷,持续时间在2到6个小时,需要根据具体区域中负荷峰谷持续时间来选择,它的应用场合大多是用来应对日益增长的高峰,或者是在一定功率下进行放电,在并网模式下工作。
第二种是应急电源应用模式,持续时间大概2到4小时,一般用在紧急场合中,比如一些变电站被破坏,或者计划维修等。对应的应用模式既要能够并网运行,同时也要满足自动切换、联网运行。
第三种是备用容量模式,对储能技术和功率需求会根据某一区域的配电以及增长值来选择,持续时间为一天。这种模式的应用场合又细分为以下几种:超出而定变压器的备用、为重要负荷提供备用、未来电力需求增长超出预计时的备用、应用配电网改造延期场合等。备用容量是用并网方式的模式来运行。
城市电网储能的典型选址方法
城市电网储能的典型配制方法主要包括:储能介入对调整配电网的电压分布,调整电压分布差,以及减少配电网的网损三个方面进行分析。
我们可以看到,储能介入对储能接入点的电压是有影响的,主要影响因素在于储能功率的大小、储能的位置、以及运行的功率因素。我们通过不同的注入,不同储能位置的介入,还有对不同储能功率参数的运行方式进行分析,主要得出以下结论:第一,储能系统的容量增加会对调整分布产生明显作用,但如果储能系统的容量增加到一定时候,会对接入点的电压造成影响,因此我们要选择合适的储能系统容量;另外一方面,对储能系统介入位置的分析结果是,当储能系统介入线路末端,对改善提高电压的作用更加明显;第三,在系统低功率运行的时候,对这个系统电压更加明显,能起到改善偏差的作用。
负荷变化率可以通过调节储能充放电来改善,同样,我们也对这几个方面的影响因素进行了分析。当储能容量介入一定系统时,它的短路容量增加,在低功率因素,无功的基础上,偏差更加明显。
从理论上分析,我们总结出以下几点规律:对于储能系统,介入的选址是基本原则,第一是要尽量安装在线路末端,储能线路末端对提高电压支撑作用更加明显;第二,优先考虑供电节电;第三,选择电压灵敏度高的节点,这些节点的支撑作用更明显。
对于备用方式和类型来说,分散式的储能比集中式更加有利,可以有效减少对电网的依赖,同时减少对线路的网损,因此可以选择一些混合型的储能、功率型储能等。
储能系统在城市电网的经济性分析
在应用场景中,收益大概来自削峰填谷的投资收益、降低网损、应急电源收益、备用容量体系的收益。
其中,应急电源收益可以通过减少地区的停电损失,反映出储能系统对提高电网可靠性的作用。另外应急电源的应用还体现在可以带来很多的社会效益,这一点不能具体进行量化。
备用容量体系可以节省其他容量支出,这方面需要用综合效应理论进行计算,而不是简单的加和。
以上就是我的演讲内容,希望能对大家在储能应用方面的了解起一些参考作用。谢谢。
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