为了促进能源结构的转型升级、实现清洁低碳发展,我国大力发展清洁能源,装机容量占比日益提高,随着清洁能源高速发展的同时,在电源侧布置储能系统能有效地改善电能质量,我们总结了在电源侧储能电站可以实现的多个功能:一是快速响应调频调压;二是平滑功率输出;三是跟踪计划出力;四是削峰填谷。
储能与风光发电联合应用提升了新能源发电的并网友好性,同时也可参与系统调频/调压等。主要应用模式有:①平滑新能源发电;②跟踪发电计划;③参与站级调频/调压;④削峰填谷。
2009年,科技部、财政部、国家能源局和国家电网公司联合推出的“金太阳工程”首个重点项目——国家风光储输示范工程落户张北(见图2-26)。该工程是国家电网公司建设坚强智能电网首批重点工程中唯一的电源项目,总投资额达10亿元。
图2-26 张北风光储输示范工程项目
张北风光储输示范工程投产后,风光储输示范项目在智能电网的技术框架下,有针对性地进行了新能源并网的难点、重点科技攻关,初步实现了将风、光电源变成优质的绿色电源并接入大电网,主要用于平滑风光功率输出、跟踪计划发电、削峰填谷、参与系统频率等功能。
近期国家能源局公布风电平价上网示范项目名单,13个项目(总计70.7万kW)完成签约,风电平价上网的探索终于迈出了实质性的步伐。几乎在同时,“业精于风”的国际风电巨头Vestas走出了战略转型的重要一步,宣布与Tesla展开风电场储能应用合作,以求降低整体发电成本。苏格兰电力可再生能源公司(ScottishPower Renewables)项目管理主管托尼·甘农(Tony Gannon)在Solar Media 2021年的储能峰会上解释了该公司是如何选择利用其539MW怀特利(Whitelee)风电场的诸多效率的。Whitelee是一个50MW/50MWh的储能项目,该项目将液冷锂离子电池与苏格兰格拉斯哥附近英国最大的陆上风电场进行结合。2019年6月,苏格兰政府批准了该电池计划,2020年7月,逆变器制造商英格泰姆宣布成为电力电子技术提供商,而使用的电池是来自中国制造商宁德时代的磷酸铁锂(LFP)电池。
光伏储能系统是将光伏发电系统与储能电池系统相结合,主要在电网工作应用中起到负荷调节、存储电量、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷等作用。通俗来说,可以将储能电站比喻为一个蓄水池,可以把用电低谷期富余的水存储起来,在用电高峰时再拿出来用,这样就减少了电能的浪费;此外储能电站还能减少线损,增加线路和设备的使用寿命。
储能电站(系统)主要配合光伏并网发电应用,因此,整个系统是包括光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统(BMS)、逆变器以及相应的储能电站联合控制调度系统等在内的发电系统。大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史,早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。太阳能电池板吸收太阳光,产生直流电,经过储能逆变器逆变为市电优先供给家庭负载,再供给蓄电池,充满电后多余电能并入国家电网产生收益,也可根据当地峰谷电差时间设置削峰填谷产生收益。储能技术是构建能源互联网,促进能源新业态发展的核心基础,未来三大新兴产业——新能源并网、智能电网、电动汽车的发展瓶颈都指向储能技术,市场潜力巨大。