京电港储能资讯: 摘要：比年来,随着电池储能财产的高速发展,中国电池储能技能逐渐出现出了大规模集成与分布式应用并存,多目标协同应用的特征和趋势。在分析国内外电池储能电站发展现状的底子上,针对新能源功率输出平抑、筹划着力跟踪等新能源发电侧应用场景,电网频率调解、网络潮水优化等输电侧应用场景,以及分布式、移动式储能等在配电侧的应用场景,对国内外近些年来电池储能应用的研究结果及现状举行了综述,并对未来大规模电池储能电站的运行控制方法和应用前景做出了展望。
0引言
为促进能源财产优化升级,实现清洁低碳发展,比年来,我国鼎力大举发展清洁能源,风电、光伏实现超过式大发展,新能源装机容量占比日益提高[1]。然而,在清洁能源高速发展的同时,颠簸性、间歇式新能源的并网给电网从调控运行,安全控制等诸多方面带来了倒霉影响,极大地限制了清洁能源的有效使用[2-4]。电池储能电站可与分布/会合式新能源发电团结应用,是办理新能源发电并网问题的有效途径之一[5-6],将随着新能源发电规模的日益增大以及电池储能技能的不停发展,成为支撑我国清洁能源发展战略的重大关键技能。
电池储能作为电能存储的重要方式,具有功率和能量可根据差别应用需求机动配置,响应速度快,不受地理资源等外部条件的限制,适合大规模应用和批量化生产等优势,使得电池储能在配合会合/分布式新能源并网,电网运行辅助等方面具有不可替代的职位[7-8]。而与此同时,随着近些年来电动汽车财产的高速发展,电池制造及应用相关技能得到了长足的进步,电池的使用寿命和本钱问题也得到了进一步改善,这些都使得电池储能成为目前最受关注,发展最为迅速的储能技能范例。
传统小规模电池储能系统(battery energy storage system,BESS)因其容量有限往往只能应用于分布式新能源发电并网的功率输出平抑[9],然而随着电池储能规模的不停增大,十兆瓦级甚至百兆瓦级电池储能系统的出现能够对电网安全稳定运行起到更多的积极作用。而随着电动汽车以及智能交通财产的高速发展,移动式储能在配电网能量优化管理等方面也将饰演更加重要的脚色[10-11]。在上述配景下,大规模集成与分布式应用并存的储能系统将存在着多种应用模式和多样化应用目标,如何包管会合/分布式新能源高效平稳电力送出的同时,分身储能电站在新能源并网支持、电网安全控制辅助方面的积极作用,实现多目标、多条理的协同优化控制与高效运行维护是未来电池储能系统发展的重要目标。为此,本文将在分析国内外电池储能电站发展现状的底子上,对国内外电池储能系统在新能源发电侧、输电侧、配用电侧的多方面应用研究结果及发展现状举行综述,并对未来大规模电池储能电站的关键技能、应用前景和运行模式等做出展望。
1 电池储能电站发展概况
储能技能具有极高的战略职位,世界各国一直都在不停支持储能技能的研究和应用。日本、美国等发达国家电池储能电站技能发展较早,如今已得到了一些应用[12],中国近些年来在国家政策的支持下也取得了较快的发展。国内外在大规模电池储能电站的运行控制与应用方面均存在着不少乐成的实际工程案例。如应用于日本青森县风电场的NGK公司的34 MW/245 MW•h钠硫电池储能电站,美国SDG&E Escondido 30 MW/ 120 MW•h锂离子电池储能项目,以及中国张北风光储输示范工程(一期)20 MW/84 MW•h多范例电池储能电站等。这些工程应用中,电池储能电站的电池范例和应用场景都不尽相同,表1中给出了比年来国内外10 MW级规模的典范电池储能示范工程概况。
表1 大规模电池储能项目
表2 差别电池比力
从表1中可以看出,在实际工程应用当中,锂离子电池、钠硫电池、液流电池等均可作为电池储能系统的组成单位[13-14]。它们因其差别的安全性、能量密度、循环寿命和本钱等(如表2所示)具有差别的应用场景。
从电池储能系统的发展现状可以看出,国内外电力行业均十分重视电池储能系统在新能源发电并网以及电网运行控制当中的积极作用。据报道,国内外多个百兆瓦级或百兆瓦时级电池储能电站也在规划当中,将在不久的未来建成投产。而电动汽车及智能交通技能的不停发展也使得移动式储能载体在电网中的应用可期。届时,电池储能系统将存在着大规模会合式、分布式以及移动式等差别集成与应用模式,如何对其开展多目标、多条理的运行控制与智能化管理,国内外研究人员将对其开展深入研究。
2 电池储能系统在发电侧的应用
2.1 平滑着力颠簸
由于风力发电和光伏发电等新能源具有随机性、间歇性、着力变革快等特点,大容量的新能源发电装置直接并网会对电网调理运行与控制带来较大影响,甚至直接引发一些安全稳定事故。使用电池储能装置与可再生能源发电装置团结运行,可使随机变革的输出功率转换为相对稳定的输出,有利于满意并网的各项技能要求。
关于电池储能系统平滑新能源发电应用,国内外开展了许多理论方法研究与分析验证。文献[15]对储能平抑新能源发电做了详细的综述,认为储能范例的选取、储能系统的功率和容量配置、颠簸平抑控制算法以及储能系统能量管理是储能系统应用于新能源发电平抑时需要重点思量的4个方面。该文献较为全面的综述了储能平滑新能源发电的研究现状。而文献[16-17]则从实际工程出发,对风光储系统中储能装置对风电和光伏着力的平抑过程从储能集成架构、算法原理和能量管理系统等角度做出了详细的分析,验证了所提出当场控制与协同控制相联合的能量管理系统在平抑新能源发电方面的有效性。如安在平滑新能源着力颠簸的同时思量储能单位充放电特点,保障电池的康健稳定运行则是大规模电池储能系统经济运行的须要条件。文献[18-19]针对风电、光伏大规模会合接入电网引起的功率颠簸问题,分别基于模型预测控制(model predictive control,MPC)和颠簸率智能化分段控制平滑时间常数提出了相应的储能系统控制计谋,且在控制过程中均引入电池充电状态(state of ge,SOC)等参数,以确保储能单位的康健和稳定。
从现有研究结果可知,电池储能系统对于平抑新能源发电着力颠簸具有显著效果,而新能源发电并网运行时,电网对其着力颠簸率的稽核指标是公道制定控制计谋的焦点问题。因此将着力颠簸率作为输入变量,举行闭环控制是办理其优化控制问题的关键。如文献[20]对新能源发电着力颠簸效果举行了反馈控制,基于自适应动态规划理论进一步优化了平滑发电的控制效果,到达了预期控制目标。目前电网对风电、光伏发电等新能源发电并网时的着力颠簸率稽核指标相对宽松(详细拜见国家尺度[21-22]),将着力颠簸率作为约束条件之一,与跟踪发电筹划着力偏差等新能源发电的其他并网约束条件复合思量,开展储能系统优化控制方法研究,并提出经济可靠的运行控制与能量管理方法是该范畴未来需要重点研究的问题。
2.2 跟踪着力和经济调理
新能源发电系统的着力普遍出现出极强的间歇性,且极难准确预测[23-24],如何制定科学公道的日前、日内及超短期(实时)着力筹划,在满意调理及储能约束的前提下包管新能源的高效输出是该问题的关键所在。
在着力筹划跟踪方面,当前研究主要可分为日前、日内以及实时着力筹划跟踪3个方面。针对日前着力筹划,大量文献分别针对有功功率筹划和无功功率筹划提出了储能装置对新能源发电着力的赔偿控制方法,取得了削峰填谷,改善潮水的精良效果[25-26]。针对日内着力筹划,主要工作会合在如何引入基于实时电价、负载需求和新能源着力等因素构建出最优性能指标函数,在最大水平跟踪着力筹划的同时实现延长电池使用寿命等附加目标[27]。而针对实时着力筹划的跟踪方案,则更多地将淘汰日前短期新能源着力预测误差作为其控制目标[28-29]。
电池储能系统对于提高新能源发电的调理筹划跟踪能力、提高新能源使用率具有重要的作用,如何将差别时间标准的着力筹划跟踪控制计谋举行有效协调融合,提高电池储能系统筹划跟踪性能是该范畴需要进一步探索的研究方向。
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