储能技术大规模应用的可行性研究_黄欣_7页_1mb

储能技术大规模应用的可行性研究总结

核心内容

本文以西北电网为例，分析了新能源大规模发展所引发的电网消纳能力不足、弃风弃光严重及电网运行稳定性下降等问题，并探讨了储能技术在新能源发电系统中的应用与前景，提出了风、光、储互补型稳定发电系统的构想。

主要观点

• 新能源发展带来的问题：

  • 新能源发电具有间歇性、随机性和不可控性，对电网稳定性构成威胁。
  • 随着新能源装机容量的迅速增加，电网消纳能力不足，导致弃风弃光现象严重。
  • 电网规模扩大和结构复杂化，使得系统运行风险增加。
  • 新能源接入使电网潮流不确定性增大，调峰调频能力不足，经济性差。

• 储能技术的作用：

  • 储能技术可以平抑新能源发电波动，提高电网对新能源的接纳能力。
  • 在风力发电系统中，储能装置可提升风机输出功率的稳定性，增强低电压穿越能力。
  • 在光伏发电系统中，混合储能技术可用于有功分级控制，改善电能质量，减少对电网的冲击。

• 风光储互补型稳定发电系统：

  • 风能与太阳能在时空上具有互补性，联合储能技术可实现稳定输出。
  • 储能模块能够根据系统需求进行充放电，实现削峰填谷、平抑波动。
  • 系统采用交直流混合结构，具备分布式电源并网、储能系统削峰填谷、直流配电负荷调控等功能。

• 实现路径与展望：

  • 建设小型风光储互补型系统作为示范，探索储能容量配置与控制策略。
  • 需要完善储能变流器（PCS）技术，提升系统稳定性。
  • 推动新能源与储能技术协同发展，转变观念，将储能纳入新能源体系。
  • 政府应出台配套政策和资金支持，促进储能技术的创新与应用。

关键信息

1. 新能源发展现状与问题

• 中国风电和太阳能装机容量在过去五年分别增长2.6倍和56倍，成为全球第一和第二大装机国家。
• 西北地区弃风弃光问题突出，2015年弃风率高达31.8%，弃风电量达7.9TW·h。
• 宁夏电网弃风率1.68%，虽较低，但随着风电装机增长，限电问题将常态化。

2. 储能技术在新能源系统中的应用

• 风力发电：在风电机组变流器直流侧配置储能系统，可提升输出功率稳定性，增强低电压穿越能力。
• 光伏发电：通过混合储能实现有功分级控制，改善电能质量，平抑出力波动。
• 风光储联合发电：储能装置在风光发电出力高时充电，在出力低时放电，实现功率平滑输出。

3. 风光储互补型稳定发电系统构想

• 系统由光伏模块、储能模块、充电桩模块、直流配电模块和监控系统组成。
• 额定功率为20kW的光伏模块通过逆变器接入电网，储能模块实现四象限能量流动。
• 充电桩和直流负荷作为可调节负荷，可根据系统发电情况接入或切除。
• 总监控系统和能量管理系统实现对各模块的实时监控与能量分配，确保系统稳定运行。

4. 大规模储能技术发展实现途径

• 政策支持：制定合理的电价政策，区分不同电能等级的价值，激励储能技术发展。
• 资金支持：对新型储能技术如压缩空气储能、电化学储能等提供专项资金。
• 技术提升：加强储能系统协调优化技术研究，推动产业自主创新能力。
• 电网适应：电网需适应大规模储能装置接入，提升系统控制与调度能力。

结论

• 储能技术是解决新能源发展瓶颈、提升电网稳定性与电能质量的关键。
• 风光储互补型稳定发电系统能够有效实现新能源的可控输出，推动其成为未来电力系统的重要组成部分。
• 为实现储能技术的广泛应用，需转变观念，加强政策与资金支持，完善技术体系。

参考文献（简要）

• 杨堤等. 基于储能技术提高风电机组低电压穿越能力的分析和展望
• Steve S, Klaus R. 全球风能报告
• 中电联. 电力供需形势分析报告
• 国家统计局. 中国统计年鉴
• 曾博等. 新能源电力系统中需求侧响应关键问题及未来研究展望
• 国家电力监管委员会. 风电、光伏发电情况监管报
• 党存禄等. 超导储能在并网直驱风电系统中的应用研究
• 舒军. 风光储系统中储能单元的平滑控制方法研究