葉季蕾:儲能用于平移城市負荷快速增長的技術
2014年6月23日,由國家能源局指導,中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)與杜塞爾多夫展覽(上海)有限公司共同主辦的儲能行業第三屆年度高峰論壇——“儲能國際峰會2014”在北京國家會議中心隆重開幕。中國電科院學能源所葉季蕾博士在會上發表主題演講。
葉季蕾:
我是來自中國電科院學能源所的葉季蕾,今天匯報的題目是《儲能用于平移城市負荷快速增長的技術》,主要從以下幾部分進行介紹:第一,介紹一下這一領域的應用背景;第二,對儲能系統在城市電網中的典型應用模式做一個總結;第三部分,探討儲能容量和選址的方法,對儲能系統在城市電網運用經濟性的分析。
應用背景
目前我國城市發展的現狀、城市電網中主要存在以下幾個問題:第一,建設標準不夠統一;第二,網絡結構和設施不規范;第三,由于城市快速發展,負荷的快速增長,造成電網的規劃和城市規劃脫節,如果通過傳統的舊線改造,會對其他公共設施造成破壞;第四,配電網結構越來越復雜,需要進一步加強安全。
我們看一下城市負荷現狀,現在城市的負荷整體呈現增加趨勢,用電峰谷差很大,尤其是第三產業的增幅比較明顯,中心城市負荷密度比較高,供電要求較高。
儲能系統在城市電網中,能夠提高系統的可靠性,同時在不同的場景下,要用到不同的儲能方式。第一產業在城市產業中的比重比較低,因此暫不考慮對儲能技術的需求。在第二產業中,工業對供電性的要求比較高,而且整體需求比較平穩,晝夜峰谷差不是很大。所以我們可以對工業中不可中斷的負荷選用功率型的儲能系統,對于負荷用量比較大的,選擇能量型的儲能系統。第三產業的負荷容量也比較大,峰谷差比較明顯,持續時間比較長,在這個場景中我們建議應用能量型的儲能系統。而對于居民用電來說,目前對電能質量要求不太高,對儲能系統配置的需求還比較小,因此我們會考慮未來會用分布式能源來介入,加上用一些鼓勵政策,降低儲能成本,提高居民用電的穩定性。
儲能系統在城市電網中的典型應用模式
第一種是削峰填谷,持續時間在2到6個小時,需要根據具體區域中負荷峰谷持續時間來選擇,它的應用場合大多是用來應對日益增長的高峰,或者是在一定功率下進行放電,在并網模式下工作。
第二種是應急電源應用模式,持續時間大概2到4小時,一般用在緊急場合中,比如一些變電站被破壞,或者計劃維修等。對應的應用模式既要能夠并網運行,同時也要滿足自動切換、聯網運行。
第三種是備用容量模式,對儲能技術和功率需求會根據某一區域的配電以及增長值來選擇,持續時間為一天。這種模式的應用場合又細分為以下幾種:超出而定變壓器的備用、為重要負荷提供備用、未來電力需求增長超出預計時的備用、應用配電網改造延期場合等。備用容量是用并網方式的模式來運行。
城市電網儲能的典型選址方法
城市電網儲能的典型配制方法主要包括:儲能介入對調整配電網的電壓分布,調整電壓分布差,以及減少配電網的網損三個方面進行分析。
我們可以看到,儲能介入對儲能接入點的電壓是有影響的,主要影響因素在于儲能功率的大小、儲能的位置、以及運行的功率因素。我們通過不同的注入,不同儲能位置的介入,還有對不同儲能功率參數的運行方式進行分析,主要得出以下結論:第一,儲能系統的容量增加會對調整分布產生明顯作用,但如果儲能系統的容量增加到一定時候,會對接入點的電壓造成影響,因此我們要選擇合適的儲能系統容量;另外一方面,對儲能系統介入位置的分析結果是,當儲能系統介入線路末端,對改善提高電壓的作用更加明顯;第三,在系統低功率運行的時候,對這個系統電壓更加明顯,能起到改善偏差的作用。
負荷變化率可以通過調節儲能充放電來改善,同樣,我們也對這幾個方面的影響因素進行了分析。當儲能容量介入一定系統時,它的短路容量增加,在低功率因素,無功的基礎上,偏差更加明顯。
從理論上分析,我們總結出以下幾點規律:對于儲能系統,介入的選址是基本原則,第一是要盡量安裝在線路末端,儲能線路末端對提高電壓支撐作用更加明顯;第二,優先考慮供電節電;第三,選擇電壓靈敏度高的節點,這些節點的支撐作用更明顯。
對于備用方式和類型來說,分散式的儲能比集中式更加有利,可以有效減少對電網的依賴,同時減少對線路的網損,因此可以選擇一些混合型的儲能、功率型儲能等。
儲能系統在城市電網的經濟性分析
在應用場景中,收益大概來自削峰填谷的投資收益、降低網損、應急電源收益、備用容量體系的收益。
其中,應急電源收益可以通過減少地區的停電損失,反映出儲能系統對提高電網可靠性的作用。另外應急電源的應用還體現在可以帶來很多的社會效益,這一點不能具體進行量化。
備用容量體系可以節省其他容量支出,這方面需要用綜合效應理論進行計算,而不是簡單的加和。
以上就是我的演講內容,希望能對大家在儲能應用方面的了解起一些參考作用。謝謝。
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