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储能技术多场景应用 安全经济是重要考量

来源:中国能源报   更新时间:2019-06-13 09:08:25    
储能技术多场景应用 安全经济是重要考量

  储能产业已经成为战略新兴产业,市场规模巨大、容纳多元合作。目前,各种技术路线各有千秋,多种应用模式层出不穷。业内专家认为,储能技术关键是要以客户为中心,从实际应用场景客观需求出发,设计配置高契合度的储能系统,充分挖掘储能系统在不同应用场景的经济价值。不同的新技术在提高用户侧储能经济性和安全性中的优势如何?今后,用户可结合自身需求做出不同的决策。 

  多站合一,满足城市综合用能需求

  今年3月,国内容量最大的电化学储能电站在南京江北新区开工建设。据介绍,江北储能电站最大充放电功率达13.088万千瓦,总存储容量26.86万千瓦时,是国内在建容量最大的电化学储能电站,作为国内首个城市能源综合体,它包含了变电站、储能电站、电动汽车充电站、分布式光伏电站和数据中心。

  作为江苏打造“智慧城市”的重要项目之一,江北储能电站后续将规划探索采用变电站+储能站+光伏充电站+数据中心“多站合一”的方式建设运营,以此实现能源、数据的融合共享。

  “多站融合包括变电站、数据中心、综合能源站、5G等,实现能量的交换。整个大电网也是储能系统,只不过是动态储能。”中国电力科学院配电所微网室主任、教授级高工吴鸣告诉记者。

  据了解,基于变电、储能、充电、分布式电源、数据中心、通信基站多合一的能源站技术,将破解大城市用能负荷、电动汽车等快速增长与电网发展不匹配瓶颈,提升电网综合效率效益,提升新能源的消纳能力,提升供电可靠性,满足城市建设对能源、环境的综合要求。

  在储能站开工建设的同时,220千伏的城市枢纽变电站和新能源汽车充换电站也开始施工。变电站作为传统电站的主要功能兼容在城市能源综合体中,与之配套的还有一座新能源汽车充换电站。建成后,电站附近的新能源汽车用户可以随意进入园区对汽车进行充换电。

  吴鸣认为,多站融合作为新兴模式,其中的电池成组系统、电池并网模式、控制方式、测控保护、能量管理系统等有很多技术细节和质量有待进一步优化提升。据了解,该城市能源综合体新的理念和模式将有望逐步推广到全国的中心城市。届时,更多的风电、光伏等清洁能源可以存起来,供城市随时取用;每一台电动汽车,都可以成为城市移动的“充电宝”;每一个用电户都可以变成一个虚拟电厂,能量实现双向流动。

  分布式电源+储能,实现多种能源调配与优化

  智慧能源互联网作为智慧城市建设的一个重要方面,得到了越来越多的关注。储能系统作为重大基础设施,在智慧城市建设中将担当“重要角色”,在用户侧包括削峰填谷、需量调节和售电等其他领域的延伸等多个应用场景。

  北控智慧能源有限公司技术总监唐焕集认为,当前能源发展面临三个方面的主要问题,一是随着可再生能源发电占比增加,电网安全和稳定性受到威胁;二是供电模式向分散式、靠近用户侧的供电模式发展,供电可靠性要求更高,控制策略更加复杂;三是电力负荷高速增长带来的电网快速扩容的需求。储能作为一种柔性工具,成为解决上述问题的支撑技术,是能源发展过程中的刚需。

  微电网是目前储能最主要的应用领域。唐焕集介绍说,当多个“分布式电源+储能”组合时,就实现多种能源的调配与优化,即微电网。作为微电网中必不可少的部分,储能在微电网中发挥了至关重要的作用。在微电网运行中,有两种运行模式:并网运行模式和孤岛运行模式。在微电网孤岛运行模式时,能量来源于分布式能源和储能电池,当分布式能源的出力小于负荷需求时,就会存在一定的功率缺额,解决功率缺额的方法就是在微网系统中配备一定容量的储能设备。

  “比如,在江苏的一个容量为8MW的光伏电站,其电池储能系统为10MW/40MWh,具有10套充电桩系统。其运营模式为整套系统所产的电能先给工厂供电,如果多于工厂的用电需求则把多余的电量并到大电网上。该项目通过能源管理系统的智能控制,有效地降低工厂的基本电费,为工厂每年节约15%的电费支出。”唐焕集表示,与此同时,项目能源管理系统利用人工智能算法,还可为电网提供调压和调频服务。

  铅炭电池循环寿命长且安全性好

  储能技术多应用于经济发展快速、用电量巨大的地区,希望通过新的调峰手段缓解峰谷用电需求。在当前投入应用的储能技术中,电化学储能(电池储能)具有响应速度快,负荷控制精准等优势,且建设不受地域限制,建设周期短,成本相对较低,不消耗化石燃料,不产生污染排放,因而应用面相对较广,也比较适合现在智能微电网发展的需求。与此同时,电池储能可贯穿于电力发、输、配、用各个环节,使得实时平衡的刚性电力系统变得更加柔性,最终改变电力系统的基本形态和功能。

  而在电池储能组成当中,常见的载体主要有铅酸电池、铅炭电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池,不同的电池具有不同的性能特点。国内储能项目投运规模较大的浙江南都电源动力股份有限公司,在用户侧储能领域主要采用的是铅炭电池,该公司相关负责人解释称,铅炭电池是一种将具有电容特性或高导电特性的炭材料加入到负极的升级版的铅酸电池。“既保持了电池高能量密度,又具有超级电容器高功率、快速充放电、循环寿命长的特点,同时具有较高的成本优势,安全性较好。公司投资建设的全球目前规模最大的商业化储能电站——江苏无锡新加坡工业园智能配网储能电站使用的就是铅炭储能技术。”

  该电站在配电端为园区提供的储能服务,与产业园共同为园区企业提供综合能源服务,结合分布式可再生能源与智能微电网技术,实现了传统能源与新能源多能互补和协同供应。上述负责人补充说道,这个项目以削峰填谷为主,附带需求侧响应、应急供电,改善电能质量等功能,也是江苏省网第一个安装计量电表的项目,同步接入了江苏省的互动调度平台,参与江苏省网的需求侧响应,开创了“投资+运营”的新的模式。

  浙江南都电源动力股份有限公司总工程师吴贤章表示,公司基于先进的铅炭电池技术和成熟的储能技术,提出了园区级“增量配网+”储能服务。利用储能系统所具备的“虚拟电厂”优势,实现园区用电精准化管理及智能化运营,优化园区配网侧的电费管理。同时,调节园区的负荷峰值平衡,提供智慧节能用电与应急供电,实现电力需求侧响应。(■本报实习记者 张胜杰 齐琛冏)

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