01-7、高比例可再生能源下储能的应用-北控（王野）.pdf

高 比 例 可 再 生 能 源 下 储 能 的 应 用荆 棘 之 路 ： 分 布 式 光 伏 的 发 展分 布 式 光 伏 发 展 历 程2012年 以 前 “ 金 太 阳 示 范 工 程 ”2012.10 国 家 电 网 公 司 正 式 开 放 分 布 式 光 伏 并 网2013.8 “ 国 8条 ” 出 台 ， 国 家 补 贴 0.42元 /kWh2014 地 方 分 布 式 光 伏 并 网 及 补 贴 细 化2015 浙 江 、 江 苏 等 地 分 布 式 光 伏 流 程 标 准 化2016 分 布 式 光 伏 增 长 趋 势 凸 显 2017 分 布 式 光 伏 成 长 性 爆 发2020 “ 十 三 五 ” 规 划 分 布 式 光 伏 累 计 70GW 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 (上)分 布 式 光 伏 在 近 两 年 有 了 爆 发 式 增 长 趋 势 ，但 与 地 面 光 伏 系 统 相 比 占 比 仍 然 很 低 ， 我国 可 利 用 屋 顶 面 积 仅 开 发 1%左 右 ， 理 论 上 ，分 布 式 光 伏 具 有 广 阔 的 前 景 。分 布 式 光 伏 与 电 网 的 关 系即 发 即 卖 （ 用 ）被 动 交 易被 动 接 受投 资 者 电 网u可 就 近 消 纳 ， 减 少 因 远 距 离 输 电 造 成 的 电 能 损 耗u充 分 利 用 居 民 、 厂 房 、 商 业 建 筑 等 屋 顶 资 源u规 模 小 、 数 量 多 、 地 理 上 分 散 、 功 率 随 机 波 动u“ 不 可 见 ” 、 不 可 调 度 、 管 理 上 难 度 非 常 大 分 布 式 光 伏 对 电 网 有 强 依 赖 性 同 时 会 对 电 网 稳 定 性 造 成 不 良 的 影 响分 布 式 发 电 在 电 网 中 的 容 量 不 可 能 太 高刚 性 、 不 友 好分 布 式 光 伏 发 展 限 制配电网的接纳能力有限u自 发 自 用 比 例 不 确 定在 目 前 的 并 网 电 价 机 制 下 ， 分 布 式 光 伏 “ 自 发 自用 ” 的 经 济 性 要 ， 但 是 由 于 光 伏 发 电 的 随 机 性 ，自 发 自 用 的 比 例 难 以 准 确 估 算 ， 难 以 合 理 计 算 投资 回 报 率 。u补 贴 和 上 网 电 价 政 策 的 变 化u电 费 结 算 困 难目 前 国 家 补 贴 承 诺 20年 ， 但 地 方 补 贴 大 多 具 有 时效 性 ， 在 未 来 补 贴 政 策 收 紧 是 可 以 预 见 的 。 标 杆电 价 、 分 布 式 补 贴 下 调 、 电 费 结 算 困 难 将 直 接 影响 未 来 分 布 式 光 伏 投 资 者 的 利 益 。实现经济性，摆脱补贴依赖投 资 者电费收益的不确定性u可 接 受 光 伏 最 大 穿 透 率 不 超 过 25%？ 电 网 要 求 接 入 容 量 不 大 于 上 级 变 压 器 容 量 的 15-30%。 这 是 电 网 为 了 保 障 自 身 运 行 安 全 提 出 的 一 个统 一 的 保 障 限 制 ， 并 不 是 大 于 30%就 一 定 不 安 全 ，这 取 决 于 各 个 区 域 内 的 实 际 负 荷 情 况 。 可 以 肯 定 的 是 ， 分 布 式 光 伏 穿 透 率 的 提 高 会 给电 力 系 统 带 来 一 些 列 的 挑 战 ， 需 要 通 过 增 加 电 力系 统 的 中 备 用 电 源 投 入 ， 改 变 和 完 善 配 电 网 系 统的 运 行 和 保 护 机 制 等 来 维 持 稳 定 ， 这 对 电 网 来 说 ，分 布 式 光 伏 的 大 量 接 入 会 对 其 造 成 一 定 的 负 担 。电 网提高自治能力，减轻电网负担市 场 新 宠 ： 分 布 式 光 伏 +储 能分 布 式 光 伏 +储 能 储 能 技 术 商 业 化u蓄 电 池 技 术 商 业 化 的 步 伐 加 快u促 使 蓄 电 池 储 能 系 统 性 能 提 高 、 使 用 成 本 快 速 下 降序 号 电 池 类 别比 较 科 目 铅 炭 蓄 电 池 磷 酸 铁 锂 电 池1 实 际 充 放 电 深 度 70%-80% 90%2 深 度 充 放 电 次 数 3000-4000 4000-50003 电 池 充 放 电 倍 率 0.2-0.5C 0.3-2.0C4 系 统 充 放 电 效 率 78%-83% 86%-90%5 系 统 总 投 资 估 计 （ /KW） 约 1200元 约 2200元分 布 式 光 伏 +储 能 削 峰 填 谷u工 商 业 用 电 峰 谷 差 有 利 可 图 以 上 海 市 工 商 业 用 户 电 价 为 例 ：非夏季时的峰谷电价差：0 .8 1 4元/kWh 夏季时的峰谷电价差：0 .9 1 4元/kWh投 资 收 益 =自 用 部 分 电 费 +上 网 电 费 +光 伏 补 贴 +峰 谷 电 价 差如 光 伏 全 部 自 发 自 用 ， 则 光 伏 +储 能 的 投 资 收 益 为 ：分 布 式 光 伏 +储 能 优 势 与 不 足u提 高 光 伏 发 电 的 自 发 自 用 比 例u通 过 削 峰 填 谷 获 取 电 价 套 利u提 供 备 用 电 与 不 间 断 供 电 u平 抑 光 伏 发 电 波 动 ， 缓 解 光 伏发 电 对 电 网 的 影 响 ；u有 一 定 程 度 的 削 峰 填 谷 作 用因 此 ， 根 据 系 统 成 本 、 气 象 资 源 、 电 价 成 本 等 进 行 多 种 分 布 式 发 电 的 投资 组 合 ， 可 以 进 一 步 提 高 能 源 效 率 和 经 济 性 。u系 统 的 收 益 仍 然 依 赖 于 电 网 电 价 ， 存 在 电 费 结 算 问 题u光 伏 、 负 荷 具 有 受 季 节 特 性 影 响 大 ， 固 定 储 能 容 量 的 投 资 难 以 获 得 稳定 的 回 报 和 高 经 济 性 。优 化 方 案 ： 多 能 互 补 &微 电 网优 化 方 案 ： 多 能 互 补 &微 电 网从 国 际 角 度 到 国 家 层 面 ， 都 在 不 断 的 发 布 相 关 政 策 ， 布 置 相 关 的 投 资 ， 引导 新 能 源 的 推 广 和 微 电 网 的 建 设 。2 0 1 7年2月7日，国家能源局发布微电网管理办法（征求意见稿）中指出，微电网作为“互联网”智慧能源的重要支撑以及与大电网友好互动的技术手段，提高电力系统的安全性和可靠性，促进清洁能源的接入和就地消纳，提升能源利用效率。2 0 1 7年6月2 1日，国家能源电力司司长黄学农在某高峰论坛中的指出，近期将出台推进并网微电网建设试行办法，推进微电网解决可再生能源的就地消纳，提高受端电网的适应能力，满足受端电网供电可靠性。多 能 互 补 &微 电 网 面 临 的 挑 战多 能 ： 光 伏 发 电 、 储 能 、 风 力 发 电 、 燃 气 发 电多 源 ： 电 压 源 、 电 流 源 、 电 力 电 子 变 流 器 、 同 步 发 电 机多 机 ： 电 源 数 量 多 、 单 机 容 量 小 、 地 理 上 分 散多 变 ： 发 电 功 率 波 动 、 负 荷 变 化 、 储 能 差 异微 电 网 从 单 一 光 伏 +储 能 ， 转 变 为 多 种 能 源 的 互 补 ， 通 过 有 效 的 能 量管 理 控 制 可 以 提 高 电 网 运 行 的 稳 定 性 并 增 加 经 济 性 ， 但 是 微 电 网 的 运行 控 制 充 满 挑 战 :多 能 互 补 &微 电 网 解 决 方 案 充 分 自 治 、 受 控 共 享分 散 风 险 、 容 错 可 靠减 少 冗 余 配 置优 化 投 资 组 合提 高 性 价 比优 化 设 计 、 合 理 配 置 善 用 不 同 电 源 的 特 性 混 合 储 能 、 科 学 搭 配 精 控 储 能 充 放 特 性 平 抑 波 动 、 平 衡 功 率 能 量 实 时 智 能 管 控 增 强 系 统 的 弹 性提 高 可 再 生 能 源 穿 透 率提 高 供 电 可 靠 性多 能 互 补 &微 电 网 核 心 之 一 ： 储 能 储 能 系 统 是 微 电 网 中 的 “ 粘 合 剂 ” 需 要 利 用 它 解 决 ：u发 电 功 率 和 负 荷 功 率 之 间 的 不 匹 配 ；u不 同 类 型 电 源 响 应 时 间 之 间 的 不 匹 配 ； 与 传 统 应 用 相 比 ，微 电 网 对 储 能 系 统需 求 和 使 用 方 式 发生 了 变 化微 电 网 中 ， 储 能 系 统 的 功 率 需 求 随机 变 化 ， 难 以 循 环 次 数 进 行 核 算 传 统 储 能 系 统 中 ， 充 放 电 模 式 固定 ， 能 完 成 完 整 的 充 放 电 循 环多 能 互 补 &微 电 网 核 心 之 一 ： 储 能微 电 网 中 储 能 系 统 选 择 考 虑 两 个 方 面 ：u系 统 的 需 求 ： 功 率 需 求 +能 量 需 求u经 济 性 ： 初 始 投 资 成 本 +运 行 使 用 成 本u选 择 不 同 特 性 储 能 混 合 搭 配 可 以 获 得 更 高 的 系 统 性 价 比 ；u选 择 不 同 功 率 /容 量 的 储 能 单 元 搭 配 可 以 获 得 更 好 的 系 统 能 效 ；u在 系 统 层 面 进 行 能 效 和 运 行 成 本 优 化 的 功 率 调 度 和 能 量 管 理 ；u智 能 化 的 维 护 性 充 放 电 管 理 ， 维 持 蓄 电 池 的 健 康 状 况系 统 级 储 能 配 置 设 计系 统 级 储 能 运 行 管 理 锂 电 池 度 电 成 本 ： 0.51元 /kWh铅 碳 蓄 电 池 度 电 成 本 ： 0.31元 /kWh延 长 寿 命降 低 成 本u从 微 电 网 内 部 看 ， 微 电 网 相 当 于 一 个 含 大 量 电 力 电 子接 口 的 小 型 电 力 系 统 ， 具 有 完 整 的 发 配 电 及 控 制 和 保 护功 能 ， 实 现 了 对 内 部 所 有 分 布 式 电 源 之 间 的 功 率 和 能 量优 化 调 度 ， 具 备 完 全 自 治 能 力 和 独 立 运 行 能 力 ；多 能 互 补 &微 电 网 核 心 之 二 ： 能 量 管 理 系 统充 分 自 治 u从 大 电 网 的 角 度 看 ， 微 电 网 是 一 个 受控 的 整 体 ， 相 当 于 配 电 网 中 一 个 可 控 、可 调 度 的 负 荷 或 发 电 源。受 控 共 享多 能 互 补 &微 电 网 核 心 之 二 ： 能 量 管 理 系 统时 间 轴 分 钟 小 时 周 、 月 、 年稳 定 性 经 济 性 持 续 优 化1.以 确 保 系 统 连 续 稳 定运 行 为 第 一 原 则2.充 分 利 用 不 同 电 源 的 特 性 ，精 控 储 能 ， 充 分 实 现 经 济 性 3.不 断 持 续 优 化 控 制 策 略形 成 自 学 习 型 系 统互 赢 模 式 ： 区 域 能 量 管 理 平 台区 域 能 源 管 理 平 台 区 域 自 治分 布 式 发 电 与 大 电 网 的 关 系 ， 从 单 方 面 依 赖 转 变 为 合 作 互 赢区 域 能 源 管 理 平 台 可 实 现 对多 个 微 电 网 的 运 行 控 制 ， 建立 多 微 电 网 间 的 竞 价 机 制 ，旨 在 ：u提 高 电 力 系 统 的 稳 定 性u提 高 用 能 的 经 济 性u提 高 可 再 生 能 源 比 例u实 现 电 力 交 易 和 能 源 交 易区 域 能 源 管 理 平 台 控 制 体 系区 域 与 大 电 网 之 间 的 接 口 ：u可控、非依耐性；u交互电量控制在总用电 量的2 0 %-3 0 %以下；u为电网提供电压/频率 支撑服务；微 电 网 ：u区域中可控的独立交易个体；u通过区域竞价机制提高自身的经济性；区 域 内 部 ：u通过区域能量交易平台进行能量交互；u维持电压和频率的稳定；u通过竞价机制实现能源优化利用；区 域 能 源 管 理 多 方 互 赢u优 化 电 能 的 输 送 方 式 和 减 少 电 力 系 统 的 资 源 冗 余u增 加 电 力 系 统 的 弹 性 ， 增 强 电 网 对 灾 难 或 战 争 的 抵 御 能 力u通 过 区 域 内 能 源 交 易 来 优 化 区 域 内 的 资 源 利 用 提 高 经 济 性u区 域 能 源 管 理 可 以 增 加 可 再 生 能 源 资 源 占 比u增 强 用 户 供 电 的 选 择 性 和 重 要 负 荷 供 电 的 可 靠 性u使 新 能 源 和 储 能 的 投 资 者 真 正 成 为 电 力 市 场 中 的 参 与 者比较项目分 布 式 可 再生 能 源 分 布 式 可 再 生能 源 +储 能 多 能 互 补&微 电 网 区 域 能 源管 理 平 台与 电 网 交 互 依 赖刚 性 依 赖部 分 柔 性 受 控 共 享柔 性 、 可 控 合 作 互 赢柔 性 、 可 控能 源 类 型 单 一 单 一 风 、 光 、 燃 气 等多 类 型 发 电 源 冷 、 热 、 电多 类 型 能 源能 量 管 理控 制 策 略 不 可 控 部 分 可 控 ，控 制 策 略 简 单 运 行 控 制 策 略 是实 现 经 济 性 关 键 电 力 交 易 机 制 与 运行 控 制 策 相 辅 相 成系 统 稳 定 性 不 稳 定 可 提 高 稳 定 性 稳 定 可 靠 稳 定 且 具 有 弹 性可 再 生 能 源 比 例 低 于 30% 低 于 30% 50%或 更 高 可 达 80%投 资 收 益 电 费 与 补 贴 电 费 、 补 贴 、电 价 差 用 电 成 本 低 用 电 成 本 低电 力 交 易谢 谢 大 家 ！