峰谷电储能项目规划设计方案课件.pptx

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1、峰谷电储能项目规划设计方案,储能应用需求背景,储能在电力系统的作用,一,二,三,四,不同储能技术特点分析,储能技术应用状况,目录,12:38第2页,五,储能技术发展趋势,3,中国经济在不断发展，对电力需求持续增长。与发达国家相比，目前中国人均用电量较低，中国的用电结构不太合理。 中国发电装机容量世界第一，但燃煤火力发电比例过高，环保压力巨大。,1.1、中国电力需求持续增长,预计在未来 20年内，中 国电力需求 仍将持续增 长。,1600014000120001000080006000400020000,1960,1970,1980,1990,2000,2010,2013,2014,2020,C

2、hinaKorea Japan UK USA,4,1.2、中国电力能源资源与用电需求逆向分布,电力能源大容量远距离输送的需求将长 期存在。未来中国西电东送的规模可能达到 4.55.5亿千瓦，年输送电量22.5万亿千瓦 时，占约未来全国年总消费电量的1/6。,5,中国风电并网容量10年增长100倍，光伏5年增长100倍，新能源已成为第3大主力电源。 由于风能、光伏发电的波动性和间歇性，造成新能源安全稳定运行和有效消纳问题非 常突出。,风电并网容量 (MW),光伏并网容量 (MW),中国新能源发展目标,10年增长100倍,5年增长100倍,1.3、中国大规模集中式可再生能源接入困难,城市电网的峰谷

3、差率逐渐增大，达到30%以上，而在大城市达到40% 50%;夏季空调制冷负荷就已接近华中、川渝电力负荷的1/3，华东达28.7%，京津 唐达28.9%。 许多城市全年用电高峰由原来夏季一个高峰，向夏季和冬季两个高峰发展。 日用电负荷曲线也发生明显变化，从原来早晚两个峰的“驼峰”形状转变为 两峰之间负荷趋向平坦，日高峰负荷持续时间延长。,1.4城市负荷快速增长与线路容量瓶颈问题,设备重载、满载压力大；城市商业区受到电商模式冲击，其负荷特征变化明显城市内电动汽车充电桩布局受配电资源制约城市内变电站35kV、10kV用电间隔资源紧张；线路负载分布不均、个别线路利用率低；城市内电力设施建设费用不断提高

4、。,城市峰值负荷快速增长与线路容量瓶颈问题,分布式电源引起的配电网电压偏差、逆向潮流,0,1,2,34,5,6,789,10 11121314151617,192021,18,222324,25 26272829303132,分布式发电对配电网的影响,分布式可再生发电的接入，为配电 网的控制保护和运行管理带来挑战。分布式光伏存在：1、发电资源与消纳的存在时间或空间的不对称性；2、 业主主体的不统一性；3、补贴政策的 执行滞后性。,1.5中国分布式新能源利用效率不高,FERC对需求响应的分类,降低用户最大负荷,用户侧需求响应问题需求响应： 电力用户在电价信号、激励机制的驱动下， 在尖峰用电时段或

5、者电网不稳定时，改变 自己原来的用电方式的行为。,1.6、中国电力用户侧需求响应进展缓慢,储能应用需求背景,波动性、间歇性可 再生能源的大规模 接入引发电网稳定 性，需要借助储能 手段提高接纳能力,传统扩容方式受限于输 电走廊布局等资源限制 与负荷需求不断增长之 间的矛盾，引入储能能 有效缓解矛盾，并延缓 设备更新投资，提高网 络资源和设施利用率,储能引入将提高用 户侧分布式能源接 入能力、应对灾变 能力、保证供电可 靠性、满足电能质 量需求、削峰填谷,储能技术是涉及多学科的不断更新换代的战略性前沿技术,发电,输电,配电,用户,减排压力推动电力能源结构变革,资源约束迫使电 网从功率传输转 向电

6、量传输,用户侧提出高质 量、个性化和互 动化供电需求,储能应用需求背景,储能在电力系统的作用,一,二,三,四,不同储能技术特点分析,储能技术应用状况,目录,12:38第11页,五,储能技术发展趋势,大规模可再生能源接入 平滑功率输出，降低功率波动越限概率以及爬坡率 发电计划跟踪能力，缩减预测功率输出误差 削峰填谷用户智能化、互动化 分布式电源接入 削峰填谷应对灾变，保证供电可靠性 满足特殊负荷的电能质量需求传统电网升级方式的变革 灵活配置能源供应，提高现有输配网络利用率，延 缓输配电设备投资12:38,2.2、储能在电力系统的应用模式,2017/6/30,13,2.2、储能在电力系统的作用,2

7、017/6/30,14,2.1、储能在电力系统的作用,储能应用需求背景,储能在电力系统的作用,一,二,三,四,不同储能技术特点分析,储能技术应用状况,目录,12:38第15页,五,储能技术发展趋势,广义的储能技术基础燃料存储（煤、石油、天然气）中级燃料储存（氢、煤气、太阳能燃料）电能储存（物理储能、化学储能、电磁场储能）后消费能量储存(相变储能)电力系统提及的储能技术，一般均指电能储存技术。,12:38,储能技术现状,电能存储方式主要可分为：物理储能、电磁场储能和电化学储能,物理储能方式主要有抽水蓄能、压缩空气储能、相变储能和飞轮储能；电磁场储能方式包括超导储能、超级电容储能和高能密度电容储能

8、；电化学储能主要有铅酸电池、液流电池、钠硫电池、镍氢电池、镍镉电池、 锂离子电池等储能形式。,储能技术包括：储能系统装置技术和储能系统的应用技术。12:38,储能技术现状,-电化学储能钠硫电池,钠硫电池工作原理图,在高温环境下（300350），液态金属钠为负极，单质硫为正极，充电时金属钠发生 氧化反应，钠离子通过陶瓷管扩散进入正极，与单质硫结合生成钠硫化物，以此将电能转化 为化学能。技术经济指标： 循环寿命：4500次，日历寿命15年 能量效率：83% 能量密度：150-240kWh/m3,150-230W/kg 成本：3000$/kW优点： 先发优势，积累了较多工程应用经验； 能量密度大、无

9、自放电； 原材料钠、硫易得；不受场地限制。缺点： 倍率性能差； 成本高；, 存在安全隐患。,工作原理：,12:38,储能本体技术,典型工程应用：,国际：日本NGK公司、美国通用公司等,国内：中科院上海硅酸盐研究所,主要研究单位：,发展趋势：,提高电池安全性改善倍率性能降低成本延长寿命,成本预期目标：,日本,美 国,日本青森县34MW钠硫电池系统-平滑51MW风电场出力,12:38,储能本体技术,-电化学储能液流电池,液流电池工作原理图,技术经济指标：循环寿命1万次，日历寿命10年能量效率60%运行环境温度0-40能量密度15-25Wh/l成本：￥10,000/kW+2,500/kWh优点：电池

10、寿命长功率和容量独立设计安全性好缺点：能量效率低；,能量密度；,运行温度窗口窄；,可靠性低。,液流电池的活性物质以液态形式,工作原理：,12:38,储能本体技术,-电化学储能液流电池,国内：中科院大连化学物理研究所、中国电力科学研究院、北京普能世纪科 技有限公司和大连融科公司等工程应用：,国际：澳大利亚新南威尔士大学、日本住友电工等。,主要研究单位：,日本住友电工 Subaru风电场 4MW/6MWh,发展趋势：技术发展趋势：,选用高选择性、低渗透性的离子膜和高导电率的电极 解决效率低问题提高液流电池的工作电流密度和电解质的利用率解决 液流电池高成本问题提高系统集成技术的工艺水平解决系统可靠性

11、的问题加快关键材料的工程化技术开发解决国产化问题。12:38,成本预期目标：,北京普能公司 国家风电检测中心 500kW/1MWh,北京普能公司 风光储输示范工程 2MW/8MWh,大连融科公司 卧牛石风电场 5MW/10 MWh,日本住友电工 横滨光伏电站 1MW/5 MWh,储能本体技术,-电化学储能铅酸（碳）电池,图1铅炭电池原理图,性能指标循环寿命： 2500次比能量：3055 Wh/kg比功率：500-600 W/kg能量转换效率：90%电池成本： 260美元/KW,优点结合了电池和超级电容器的优势：循环 寿命长，比功率高没有易燃成分，安全性好成本较低，原材料资源丰富，可再生回 收利

12、用率高,放电 充电,PbO2 + Pb + 2H2SO4,2PbSO4 + 2H2O,总反应式,缺点 碳作用机理不清 循环寿命仍短 易析氢失水,12:38,储能本体技术,East Penn电池模块和电池柜 澳大利亚汉普顿风力发电场的储能,国内外研究机构和公司, 澳大利亚联邦科学及工业研究组织,日本古河公司美国 East Peen日本 Hitachi浙江南都电源中国电科院防化研究院,发展趋势 明确铅炭复合电极提高电池循环寿命作用机理；开发廉价、高性能炭材料，降低电池成本；发展高能量密度、高功率密度的铅炭复合电极， 进一步提高电 池比能量密度和循环寿命；,抑制负极析氢技术,12:38,储能本体技术

13、-电化学储能铅酸（碳）电池,-电化学储能锂离子电池,24,12:38锂离子电池工作原理及性能指标,以稳定地进行锂离子嵌入/脱嵌反应的材料作为电池的正负极，通过锂离子在正负极之间的可逆转移实现能量的储存/释放。技术经济指标： 能量密度：100-150Wh/kg 循环寿命：30005000次 成本：2000元/kWh 转换效率：97%优点： 储能密度高、功率密度高、效率高 应用范围广 关注度高、技术进步快、发展潜力大缺点： 安全性有待提高 技术经济性指标尚不能满足储能应用需求,工作原理：,储能本体技术,-电化学储能锂离子电池,12:3825,国内：中国电科院、比亚迪、万向、东莞新能源有限公司等典型

14、工程应用：,国际：美国A123、Altairnano公司等,主要研究单位：,储能并网试验基地A123移动储能项目发展趋势：长寿命、低成本、高安全的储能用电池,储能本体技术,-电化学储能钛酸锂电池,主要研究单位： 国际：美国Altairnano公司、日本东芝公司等 国内：中国电科院，珠海银隆、微宏动力有限公司等发展趋势：不过分追求提高能量(功率)密度的前提下，通过技术进步延长电池寿命，降低电池成本发展规划：12:3826,钛酸锂电池（应用性研究）破解寿命问题, 寿命：10000次以上 成本：磷酸铁锂电池的35倍,技术经济指标：,优点：,寿命长功率密度高,缺点：, 成本高,储能本体技术,-电化学储

15、能钠系电池,27,钠系电池（基础性研究）破解资源问题,优点：,成本低技术发展快,缺点：主要研究单位：,发展趋势： 开发高结构稳定性电极材料体系，其中正极材料研究重点仍将集中在层状材料，而负极材料 主要是硬碳和零应变型材料。,发展规划：,12:38,储能本体技术,-电化学储能全固态电池,发展规划：12:3828,全固态电池（基础性研究）破解安全问题,优点：,安全性好,无SEI膜，寿命有所增加，成本有所降低,缺点：,研究处于起步阶段，循环寿命短电池单体容量不易做大,主要研究单位： 国际：日本丰田汽车公司 国内：中科院宁波所，中国电力科学研究院 开发高稳定性电解质材料的规模化制备技术及高稳定性电极/

16、电解质界面技术,发展趋势：,储能本体技术,-抽水蓄能,抽水蓄能电站工作原理图,技术经济指标： 规模：数百兆瓦 转换效率：65%70% 寿命：数十年 成本：3500-4000元/kW优点： 技术成熟； 规模大；运行维护费用低。缺点： 需要地理资源条件； 建设周期长。,工作原理：利用上下水库的落差，势能和电能相互转换。,12:38,储能本体技术,-抽水蓄能,典型工程应用：,国际：阿尔斯通、日立、东芝公司等,国内：中国水电工程顾问集团、中国水利水电科学研究院、 南瑞集团。,主要研究单位：,发展趋势：,大力发展新能源和清洁能源发电迫切需要建设抽水蓄能。进一步提高转换效率大容量、高水头机组技术国产化,1

17、2:3发8,展海水抽蓄等新型技术,成本预期目标：,十三陵水库抽水蓄能电站,成本基本保持稳定,储能本体技术,-压缩空气储能,技术经济指标： 规模：数百兆瓦 转换效率：50%70% 寿命：数十年 成本：3500-4000元/kW优点： 技术成熟； 规模大； 运行维护费用低。缺点： 效率低； 系统复杂、成本高。,空气的内能和电能相互转换。,工作原理：,常规压缩空气储能原理图,12:38超临界压缩空气储能原理图,储能本体技术,-压缩空气储能,典型工程应用：,国际：英国利兹大学,国内：中国科学院工程热物理所，清华大学。,主要研究单位：,发展趋势：,发展新型压缩空气提高转换效率降低成本,过模块化实现规模化

18、,12:3通8,成本预期目标：常规压缩空气储能成本基本 保持稳定，新型压缩空气储 目前成本较高，未来10年有,德国Huntorf 电站，美国McIntosh电站。,较大降价空间。,储能本体技术,-熔融盐蓄热储能,熔融盐蓄热储能技术优势应用于太阳能热发电，可方便配合常规燃 汽机使用目前缺点,成本较高效率和可靠性较低与太阳能热发电相关，应用受限,国内外研究现状国外：以西班牙、意大利有示范国内：北京工业大学、中科院过程所等塔式太阳能电站熔融盐传热-双罐熔融盐显热蓄热系统实物图33,槽式太阳能电站熔融盐传热-双罐熔融盐显热蓄热系统原理图,储能本体技术,-氢储能,氢储能技术优势 氢是高能燃料，且不产生污

19、染物； 可形成大规模储能。目前缺点 能量转换效率低、成本高； 基础设施投入大； 安全性问题。代表性研究机构 国外：德国迈克菲能源公司 国内：清华大学、同济大学,储能本体技术,超导磁储能,功率特性好，适合在提高电能质量等场合应用；能量密度较低；成本高。,几乎不需运行维护，寿命长， 对环境无不良影响；自放电率高；成本高。,飞轮储能,功率密度高，快速充放电，充放电循环次数达 十万甚至数百万次；储能密度很低；成本高。,超级电容器,35,储能本体技术,储能应用需求背景,储能在电力系统的作用,一,二,三,四,不同储能技术特点分析,储能技术应用状况,目录,12:38第36页,五,储能技术发展趋势,37,国内

20、外储能技术应用状况统计与分析,储能应用状况,38,国内外储能技术应用状况统计与分析,各储能类型中，电化学储能项目数占比最大，为重点攻关方向电化学储能中，锂离子电池的项目数占比、装机容量占比最大，其增长幅度也最快，已成为发展最快的电化学储能技术,各储能类型项目数占比,2010,2011,2012,2013时间(年),2014,2015,2016,150100500,200,250,300锂离子电池储能,铅酸电池储能,规模化电化学储能装容量（MW),钠硫电池储能 液流电池储能 其它电池储能,各电化学储能类型装机容量占比,Li-ion Battery,储能应用状况,不同应用领域储能装机容量(MW),

21、不同应用领域项目数量(个),时间(年),201020112012201320142015各应用领域中装时间机(年)容量占比,2016,0,100020500,1500,2000,2500,输配电与终端用能 辅助服务,可再生能源发电,分布式发电与微网,0201020112012,201320142015,2016,40,60,80,可再生能源领域 分布式与微网领域 输配电与终端领域 辅助服务,在各领域中的应用现状：在可再生能源领域应用的项目数占比、装机容量占比均最大， 增长态势也最明显在分布式与微网领域应用的项目数占比增长速率较快在可再生能源发电、分布式与微网领域中的应用已备受关注,39,各应用

22、领域中项目数占比,可再生能源发电,分布式发电,可再生能源发电,国内外储能技术应用状况统计与分析,储能应用状况,风光储输示范工程一期，风电98.5MW，光伏 40MW,电化学储能20MW，配套建设220kV智能 变电站一座。自2011年12月25日，储能电站投运以来，运行 平稳、安全，已累计处理电能 3230万KWh，储能 电站的能量转换效率约89%。经过近两年的试运行表明：储能系统能够满足 储能电站监控系统的控制和调度，并实现了出力 平滑、 跟踪计划发电、参与系统调频、削峰填谷 等多项高级应用功能。储能系统可以提高风/光伏 电站发电的可预测性、可控性及可调度性。,12:38,储能典型应用案例,

23、国家风光储输示范工程（一期）示范工程（一期）电池储能配置情况技术要求： 以风光发电控制和储能系 统集成技术为重点，加强 对风光互补和风光储配比 的分析研究，实现新能源 的平滑输出、计划跟踪、 削峰填谷和调峰、调频、 调压等控制目标，解决新 能源大规模并网的技术难 题。,储能典型应用案例,实时/历史服务器,研究数据库服 务器,运行人员,工作站-2,工程师 工作站-2,时钟 系统,光纤以 太网前置管 理机A,磁盘阵列,IEC104,前置管 理机B,站控层,IEC104,规约转换器,3MVA(2套）,2MVA(2套）,3MVA,(3套）,2MW6h（3套）,2MW4h,（2套）,1MW2h(2套）,

24、电度表,其他设 备,.,2MVA(2套）,1MW3h(2套）,双 向 变 流 器,(3套）,(2套）,(2套）,(2套）,双 向 变 流 器,双 向 变 流 器,双 向 变 流 器,双,向 变 流 器,.,.,.,.,.,电 池 系 统 单 元,电 池 系 统 单 元,电 池 系 统 单 元,电,池 系 统 单 元,电 池 系 统 单 元,电 池 系 统 单 元,双 向 变 流 器,电 池 系 统 单 元,双,向 变 流 器,电,池 系 统 单 元,双 向 变 流 器,35kV,380V,380V,380V,380V,就地监,测系统,就地监,测系统,就地监,测系统,就地监,测系统,储能电站接入

25、结构,储能典型应用案例,储能电站监控系统开发储能电站监控系统以实现大规模电池储能电站的状态在线实时监测、 各单元协调控制及实时快速出力分配、储能电站能量管理。,储能典型应用案例,44,储能电站能量管理功能列表,储能典型应用案例,6MW 放电5MW 放电,3MW 充电7MW 充电,储能电站实际出力（橙色曲线）有效响应有功功率指令（红色曲线），满足电池储能电站快速出力响应900ms及出力准确度偏差小于1.5%的应用需求。,储能电站整体出力控制效果,储能典型应用案例,浅蓝色、黄色、橙色曲线分别表示风、光、储实时功率，绿色曲线表示风光储联合发电功率。15分钟尺度 内，平滑前风、光波动分别为22.6%和

26、1.5%、风光波动率为16.1%。平滑后，风光储联合波动率为6.95%，满足15分钟风光发电波动率小于7%的控制目标。平滑功率波动时，SOC变化大多小于10%/日。,储能电站参与平抑风光联合出力波动效果,储能典型应用案例,60MW计划,50MW计划,45MW计划,储能电站跟踪调度计划出力运行效果,根据上一级调度出力计划，通过储能参与弥补风光发电出力与发电计划值的偏差，满足跟 踪发电计划误差小于3%的应用需求，实现可再生发电的可预测、可控制、可调度。,国家电网公司示范工程简介,削峰填谷运行,根据电网昼夜负荷峰谷差异大的特点，储能电站于当日0:00至6:00电网负荷低时满功率（14MW）充 电，并

27、于晚间用电高峰时根据实际需要将储存的电能放出（两图中紫色曲线）， 缓解电网调峰压力，初 步体现出大规模化学储能装置在削峰填谷支撑电网的可靠性和灵活性。,国家电网公司示范工程简介,储能典型应用案例,储能典型应用案例,主要开展工作： 提高新能源接入应用工况下，电池储能系统 并网特性试验； 多类型电池储能联合应用试验； 储能电站的综合试验运行。,建成于2010年，锂离子电池、液流电池、铅酸电池等储能系统3MW，直接并入 35KV电网。是国际上首个开展大容量储能系统并网特性研究与检测的实验室。储能提高可再生电源接入能力的应用技术并网试验平台；多种类型电池储能装置的并网特性试验与检测物理平台；,张北电池

28、储能并网试验示范基地,12:38,50,磷酸铁锂电池系统可以 额定功率在电池系统 SOC的0-100%区域进行 充放，充放电对称性好；从接入侧看，储能单元 设备的能量转换效率大 于91%；电池系统的自放电率为3%/月。,-150,-100,-50,0,50,100,150,Time 0:15:550:31:520:47:481:03:441:19:401:35:351:51:312:07:272:23:232:39:192:55:153:11:113:27:073:43:043:59:004:14:564:30:524:46:485:02:445:18:405:34:365:50:326:06

29、:286:22:246:38:216:54:187:10:147:26:107:42:067:58:028:13:578:29:538:45:49,电科院（ATL）3tank 100kw*4h 充放电运行状况,PCS1_Yes_Power SYS_SOC,-150,-100,-50,0,10050,150,200,860840820800780760740720700,Time0:14:540:29:500:44:450:59:401:14:351:29:301:44:241:59:192:14:132:29:082:44:042:58:593:13:543:28:493:43:443:58:

30、394:13:354:28:294:43:244:58:195:13:145:28:095:43:055:58:006:12:556:27:506:42:466:57:417:12:367:27:317:42:267:57:218:12:168:27:108:42:05,直流侧电流电压SOC曲线,SYS_Vol SYS_ISYS_SOC,电池储能并网特性（1）磷酸铁锂电池储能,储能典型应用案例,液流电池系统以额定功率充 电只能充至SOC的60%，但可 以在0-100%的SOC范围进行 放电，充放电对称性不好；液流电池系统可以0.6P额定 在0-100%的SOC范围进行放 充放；从接入侧看，储能

31、单元设备 的能量转换效率只有约62%；电池系统怠机自放电率 100%/7天（不含泵与制冷机部 分用电）；,电池储能并网特性（2）全钒液流电池储能,储能典型应用案例,胶体铅酸电池系统可以1/6C倍 率在30-90%的SOC范围进行充放 电，充放电对称性较好，在SOC 的0-30%以及90-100%需要降倍 率进行充放电；从接入侧看，储能单元设备能量 转换效率约为90%（在30-90%的 SOC区间），82%（在0-100%的 SOC区间）；电池系统自放电率1.5%/月。,Cell Voltage during HRPSoC Cycling,2.001.60,2.40,3.202.80,0,20,

32、40,60,80time / s,100120140,voltage / V,Control Pb-C,电池储能并网特性（3）管式胶体铅酸电池,储能典型应用案例,电池储能运行可靠性分析,磷酸铁锂电池储能运行可靠性较高，可以实现无人值守；安全隐患因素存在。目前电池安全预警技术缺失，电站消防措施不尽 完善。管式胶体铅酸电池储能运行可靠性较高，可以实现无人值守；主要安全隐患为析氢，现场监测与消防手段相对可靠；全钒液流电池储能目前示范阶段仍需人值守；主辅机系统较复杂，运行可靠性存在隐患。,储能典型应用案例,不同类型电池储能系统的运维便利性情况,磷酸铁锂电池储能运行状况可自动化监测；每三个月左右需要进行

33、一次慢速满充维护管理；管式胶体铅酸电池储能运行状况可自动化监测；每周需要进行一次慢速满充管理维护管理。全钒液流电池储能主要运行状态可自动化监测；需要常态开展惰性气体对罐内电解液防氧化保护；需要常态巡检管路漏液。,储能典型应用案例,2011年1月投运，国内首座MW级储能站， LFP电池4MW/16MWh，共安装电池 34560支，接入配网侧。2014年增加1MW的LTO电池。,深圳宝清电池储能站,典型储能应用示范案例储能提高输配电设施应用率模式,碧 陆 线,宏 碧 线,宏 碧,线,宝清储能电站成本构成比例：电池占50%，土建占22%，设计费占9%，PCS占5%，BMS占5%，SCADA占3%，以

34、及其它附属设备占6%。项目总投资1.2亿元，储能折合均价5000元/kWh。,深圳宝清电池储能电站一年综合效益约为970万元（以5MW计）。57,效益类型,单位容量年效益（￥/kW-年）,容量分配（kW）,备用电源,7713.47,500,延缓发电装机（削峰填谷）,141.56,3750,延缓配电升级（削峰填谷）,693.33,旋转备用,4380,500,负荷跟踪,141.56,避免闪动,2100,250,深圳宝清电池储能站储能站效益分析与评估,备用电 源 51%,延缓配延缓发电升级电装机4%1%,旋转备 用 29%,负荷跟 踪 1%,避免 闪动 14%,典型储能应用示范案例,Time,2/5

35、/9 11:00:00,2012/5/9 11:08:002012/5/9 11:16:002012/5/9 11:24:00,340320300280260240220200180160140120100806040200-20-40,电池剩余电量,变压器有功功率参考值 移动储能电站有功功率,变压器有功功率功率,125kW/250kWh可移动式锂离子电池储能 电站，安装在用户低压侧用于削减峰值负 荷以及应急保电。2011年以来在安溪炒茶负荷侧开展运行，在采茶季节应对高峰用电期间发挥作用。,12:38,储能典型应用案例,保定英利工业园区光储微网示范工程,保定英利工业园区微网示范工程主要包含60

36、5KWp光伏发电系统、100KW柴油发电系 统、200KWh电池储能系统、100KW/1.5KWh飞轮储能系统、交流负荷、市电。,微网结构,h,柴油发电机100kW,锂电池储能系统200KWh,光伏逆变器系统光伏总装机容量605KWp,飞轮储能系统100kW/1.5kW,储能变流器系统,保定英利工业园区光储微网示范工程,发电单元,Grid,605kWp 光伏系 统,并网开关,200kWh 电池储 能,250kW,变流器,100kW,变流器,飞轮,储能,光伏功 率测量,飞轮功 率测量,储能功,率测量,功率测 量,光伏与PCC点功率,电池储能功率,飞轮储能功率,混合储能联合平抑光伏波动试验,实际运

37、行效果PCC点,保定英利工业园区光储微网示范工程,并离网切换时间15.2ms,离网运行电压波动10%,离网运行频率波动1.5Hz,保定英利工业园区光储微网示范工程,联络线定功率控制,实际运行效果,微网示范工程主要 包含锂电池储能、 太阳能光伏、微网 内负载、微网外负 载、市电。其中太 阳能光伏的安装容 量为460kWp，锂 电池储能容量为 680kWh,深圳欣旺达居民工业园区光储微网示范工程,集装箱电池储能系统680kWh,集装箱电池储能系统内部结构,光伏总装机容量460KWp,深圳欣旺达居民工业园区光储微网示范工程,发电单元,深圳欣旺达居民工业园区光储微网示范工程,非计划性并离网切换时间10

38、ms,计划性并离网切换时间9.8ms,实际运行效果,25kW负荷光伏与储能对应曲线,光伏功率限制小于250kW，当电池SOC大于 80%，光伏功率限制在80kW，SOC大于90% 关闭光伏发电系统,50kW、75kW、100kW、125kW、150kW、175kW、200kW、225kW、250kW负荷情况下的光伏功率、储能系统功率,每10分钟加载25kW对应光伏储能功率曲线,深圳欣旺达居民工业园区光储微网示范工程,实际运行效果,储能应用需求背景,储能在电力系统的作用,一,二,三,四,不同储能技术特点分析,储能技术应用状况,目录,12:38第67页,五,储能技术发展趋势, 锂离子电池储能是目前

39、转换效率最高的储能方式；,钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和钛酸锂电池，均能保证其能量效率在95%以上,铅酸90%；液流电池75%；钠硫电池85%, 锂离子电池已经形成规模的产业链动力电池需求带动锂离子产业液流电池和钠硫电池目前还是少数几家垄断技术局面 锂离子电池性能具有巨大提高的空间,循环寿命、动态响应能力、倍率特性、成组规模均不断提高 新型锂离子电池研究技术储备较强, 锂离子电池成本具有巨大下降空间锂资源丰富；锂离子电池材料和成品制造过程不高耗能，也不借助于贵重金属属于环保类产品,锂离子电池将是储能市场的先锋,磷酸铁锂电池储能系统技术经济性变化趋势,如果通过储能在用户侧进行峰谷差价套利（arbit

40、rary），那么锂离子电 池系统目前已经接近该应用模式的技术经济拐点。69,磷酸铁锂电池技术经济性变化趋势,2007年-2015年国内磷酸铁锂多条自动化生产线陆续投产，并不断改进，代表国内水平的 比亚迪、CATL等不断提升生产线建设能力。第一代大容量磷酸铁锂电池，主要从消费类钴酸锂进行放大样，各项技术指标难以适应储能技术要求；（2007-2009）第二代大容量磷酸铁锂电池，探索大容量动力电池的独特工艺，循环寿命等指标得到提升；（2010-2012）第三代，随着正极、负极、隔膜、电解液原材料供应的品质提升和规范，电 池特性发生巨大提升。（2013-2015）2016年是第四代电池的起点，储能用磷

41、酸铁锂电池将于动力电池技术路线 开始分道扬镳。动力电池追求高能量密度，三元电池是重点，而储能电池追 求长寿命、低成本、大容量和高安全，改进型磷酸铁锂和钛酸锂受到关注。70,磷酸铁锂电池技术经济性变化趋势,比亚迪在惠州坑梓16GWh/年生产线，CATL在宁德和青海的8GWh生产线，均实现真正意义的自动化，自动化水平和工艺已经超过了韩国LG在吾仓 的生产线。十三五，国家科技发展战略要求：新一代储能锂离子电池长寿命10000次，日历寿命15年；低成本，电池单体售价1.5元/Wh；高安全高度一致性容量可预测,71,不同省份工业用电价格表,我国不同地区省份的峰谷电价不同、峰谷时段，同时同一省份不同容量工

42、业 用户的峰谷电价也不同。,72,普通工业客户利用储能装置调峰填谷套利模式（1MW/4MWh储能系统为例）,普通工业用基于峰谷电价差异的运行收益（江苏）,73,大工业用户用电客户利用储能装置调峰填谷套利模式（1MW/4MWh储能系统为例）,大工业用基于峰谷电价差异的运行收益（江苏）,74,75,用电客户利用储能装置调峰填谷套利模式（1MW/3MWh储能系统为例）,储能在用户侧的应用趋势,工业用基于峰谷电价差异的运行收益,76,典型储能应用示范案例,储能在电力应用的切入点,77,FERC对需求响应的分类,用户侧需求响应问题需求响应： 电力用户在电价信号、激励机制的驱 动下，在尖峰用电时段或者电网

43、不稳 定时，改变自己原来的用电方式的行 为。,需求侧管理应用价值,用户,储能厂家,社会,配套服务,电网,金融,降低峰谷差提高负荷利用率,节能减排,降低用电成本,分布式储能,为能源变革 贡献力量,设计、工程等服 务增长,创新商业模式,需求侧分布式储能实现多方共赢,f()j:分布式储能示范应JIJ 工 ，侬托II圳市祝列表,基本电价,用户,选择,按变压器容量计费,按最大需量计费,计费方式变更周期,年,季,变更,电网 企业,最大需量核定值变更周期,半年,月,变更,超过最大需量核定值105部分，收取一倍电费最大需量核定值低于变压器容量和高压电动机容量总和的40%时，按容量总和的40%核定合同最大需量对

44、按最大需量计费的两路及以上进线用户，各路进线分别计 算最大需量，累加计收基本电费,提前15个工 作日申请变 更,提前5个工作 日申请变更,江 苏 省 现 行 签两 部 制 电 价,订,合同,电度电价,工商业用户侧分布式储能的应用模式,储能系统在电价谷段和平段充电，在峰段放电，不改变用户习惯。通过峰谷电价差，降低电度电价；通过降低最大负荷，降低基本电价；,削峰填谷,储能系统方案,10KV380V箱变淮胜电缆车间35KV10KV变电站,淮胜电缆车间,欣旺达 储能系统通过监测用户实时负荷，调整储能实时输出功率： 1、确保储能输出功率负荷功率；2、储能系统+用户负荷交费容量；,监测电表380V-10K

45、V升压变通信双向计量,电表,需求侧分布式储能解决方案,储能装置,用户负荷,功率采集装置 能量管理器,监控平台,保护柜,计量柜,计量在储能系统并网处安装计量柜，通过双向电表计量储能系统的 充放电度数,保护在储能系统并网处加装保护柜，保障储能系统并网安全,控制功率采集装置监测用户实时负荷能量管理系统根据用户实时负荷 控制储能装置充放电功率能量管理系统能够实现满足削峰 填谷、需量调控、需求侧响应的综 合控制策略,监控监控平台能够实现用户负荷、储 能装置等信息的采集、显示和存储具有历史数据查询功能，能够查 询用户、储能装置的历史出力曲线 和数据,储能变流器,空调系统,电池管理单元、监控系统,隔离变压

46、器,储能电池系统,消防系统,储能系统组成,并网关键设 备,500kW/1370kWh 储能系 统集装箱，采用40 尺高 标准集装箱，长度 12.192 米，高2.896 米，宽2.438 米，总面积29.72 平米。,储能系统通过两种方式接入电网： 一种是储能系统接入到用户侧低压配电柜； 另一种是储能系统接入到升压变，然后与用户汇流后并网。,储能系统组成合作方式,合同能源管理模式双方职责划分 欣旺达：提供整套储能系统解决方案；负责储能系统在现场安装调试；负责储能系统调度运行控制策略；负责储能系统的后期运维；负责跟电力公司对接，接受电力公司的调度；负责跟进政府补贴等事宜。用户：提供最近的电量账单

47、；提供未来的生产计划和用电负荷规划；提供储能系统安装场地和集装箱基础建设；协助配合储能系统的安装事宜；协助配合储能系统的后期运行维护；协助欣旺达进行补贴申报等事宜；,合同主要内容,欣旺达与用户分配比例：9:1,节约电费,电费节约解决方案,1、综合数据服,务,2、控制反馈（可选）,提供iOS、安卓、WEB终端的数 据预测和报警功 能,提供基于能耗/需量反 馈控制的全面负荷调 节托管解决方案。部 分负荷可通过APP远 程调节或启停（约定 好负荷类型）。,3、持续优化,定期（6个月）回 顾用户电力运行数 据，确定下一个周 期能耗计划/需量申 报计划。,区域电网配电及用户侧广域布局储能的时机临近区域电

48、网广域布局储能的聚合效应 全面整合了区域电网内对储能的功能需求，包括大规模新能源消纳、 分布式消纳、电网暂态响应支撑、负荷侧削峰填谷、配电设备扩建、 负荷侧增容、调频调峰等。极大增强对电力流的调控功能，突破了传 统意义电网作为能源资源配置的平台；全面提升电力交易手段，在新的平台下，电量交易转变成电量和功率 组合权重化交易，而虚拟电厂、需求响应等应用的直接性收益明确 化，隐形效益显性化；从日间峰谷电价过渡到小时级（15分钟级）电 价竞价化市场交易管理对电力体制改革提供了市场增量的工具，跨区域现货市场的电量交 易、独立的多元化售电体系建设。,广域布局储能系统的思考,90, 环保部长陈吉宁：全国机动

49、车保有量已达3亿辆，其中汽车是1.9亿辆。 详细的源解析表明，机动车已成为许多大中城市细颗粒物的首要来源，分别占北京31.3%，占上海29.2%，占杭州28%，广州稍微少一点，占 21.7%。 全国汽车成品油消费量为3.1亿吨。推导：（全部按普通乘用车等效，用油按汽油） 折合全国消耗3100亿升汽油/年，终端售价1.98万亿元人民币。 全国汽车累计行驶公里数31000亿公里。平均每辆车行驶1.63万公里，折合消耗1630升汽油，燃油费用10000元。 如果用1.9亿辆电动汽车，每辆车用平均用电量为2800千瓦时，平均充 电电源供给3300千瓦时（按85%充电效率）。电动汽车用电量6270亿 千

50、瓦时/年。而2016年，全国上网电量59198亿千瓦时。,电动汽车V2G的概念，提了好多年了。很遥远，还是不太远。,电动汽车推广的条件 消除电动汽车的使用“焦虑感” 续驶里程400-500公里 充电方便（充电桩布局高，或可以快速充电） 价格10-15万。 根据目前国内一线锂电池厂家技术储备，2020年，比能量300Wh/kg/循环寿命4500次，充电倍率4C（15分钟充满）的电池可以大 批量生产，售价在1kWh/元。2025年，高安全固态锂电池500Wh/kg, 循 环寿命4500次，充电倍率4C（15分钟充满）的电池可以大批量生产，售 价在1kWh/元。在此情景下电动汽车广泛推广奠定坚实基础