峰谷电储能项目规划设计方案

峰谷电储能项目规划设计方案峰谷电储能项目规划1储储能能应应用需求背景用需求背景储储能在能在电电力系力系统统的作用的作用一二三四不同不同储储能技能技术术特点分析特点分析储储能技能技术应术应用状况用状况目录目录12:38第2页五储储能技能技术发术发展展趋趋势势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23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、中国电电力需求持力需求持续续增增长长预预计计在在未未来来 20年年内内，中中 国国电电力力需需求求 仍仍将将持持续续增增 长长。IndustrialAgrCommResidentOtherUSA24.90.234.337.13.6Japan34.30.133.430.02.3Germany44.21.726.125.03.1France30.80.830.834.43.3Korea51.72.232.213.40.5China73.51.911.811.80.01600014000120001000080006000400020000196019701980199020002010201320142020 ChinaKorea Japan UK USA3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341.2、中国、中国电电力能源力能源资资源源与用与用电电需求需求逆逆向分布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。41.2、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45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1010年增年增长长100100倍倍5 5年增年增长长100100倍倍1.3、中、中国国大大规规模集中模集中式式可再可再生生能源能源接接入困入困难难5中国风电并网容量10年增长100倍，光伏5年增长100倍，5 城市电网的峰谷差率逐渐增大，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城市城市负负荷快速增荷快速增长长与与线线路路容容量瓶量瓶颈颈问题问题城市电网的峰谷差率逐渐增大，达到30%以上，而在大城市达6 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。城市峰城市峰值负值负荷快速增荷快速增长长与与线线路路容容量瓶量瓶颈颈问题问题设备重载、满载压力大；城市峰值负荷快速增长与线路容量瓶颈7分布式分布式电电源引起的配源引起的配电电网网电压电压偏差、逆向潮流偏差、逆向潮流012345678910 1 11 2131 41516171920211822232425 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中国分布式新能源中国分布式新能源利利用效用效率率不高不高分布式电源引起的配电网电压偏差、逆向潮流0123 45678FERC对需求响应的分类降低用降低用户户最大最大负负荷荷用用户侧户侧需求响需求响应问题应问题需求响应：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不稳定时，改变 自己原来的用电方式的行为。1.6、中国中国电电力用力用户户侧侧需需求求响响应应进进展展缓缓慢慢序号序号需求需求响响应应分分类类解解释释1.直接负荷控制（Direct load control）在负荷高峰时段对设备进行远程控制2.分时电价（Time of Use）通过不同时段的电价引导用户的用电 行为。3.可中断负荷（Interruptible load）通过远程中断负荷达到削减峰荷的目 标，按照合同对用户进行补偿。4.利用负荷提供容量（Load as a capacity resource）可归类为辅助服务，在负荷高峰时段 用户按照预先制定的方案削减负荷。5.紧 急 需 求 响 应（Emergency demand Response）电网出现可靠性事故时，用户自愿削 减负荷。6.尖峰电价（Critical peak pricing）动态电价的一种，在负荷高峰时段，可能是正常电价的数倍。7.需求竞价及买入（Demand bidding&buy back）用户参与供电市场竞价。8.实时电价（Real time pricing）即动态电价。9.非旋转备用（Non spinning reserve）可归类为辅助服务，用户在数十分钟 内做出响应。10.峰时折扣（Peak rebate）用户在峰时减少负荷可获得一定奖励11.旋转备用（Spinning reserve）可归类为辅助服务，用户对系统频率 进行响应。12.管制（Regulation）可归类为辅助服务，参与电网自动发电控制（AGC）。13.系统峰荷响应-输电费用（Transmission tariff）通过条例规定或费率引导用户在输电 费用较高时减少负荷。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19储储能能应应用需求背景用需求背景波动性、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波动性、间歇性可 再生能源的大规模 接入引发10储储能能应应用需求背景用需求背景储储能在能在电电力系力系统统的作用的作用一二三四不同不同储储能技能技术术特点分析特点分析储储能技能技术应术应用状况用状况目录目录12:38第11页五储储能技能技术发术发展展趋趋势势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11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12:382.2、储储能在能在电电力系力系统统的的应应用用模模式式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122017/6/30132.2、储储能在能在电电力系力系统统的的作用作用应应用用类类型型应应用名称用名称储储能的作用能的作用示范示范项项目目发电领域辅助动态运行通过储能技术快速响应速度，在进行辅助动态运行时提高火电机组的效率，减少碳排放避免动态运行对机组寿命的损害，减少设备维护和更换设备的费用美国俄亥俄州Palnesville钒电池示范项目取代或者延缓新建机组储能可以降低或延缓对新建发电机组容量的需求美国长岛拟新建发电机组，AES提出以储能替代发电机组。输配电领域调频通过瞬时平衡负荷和发电的差异来调节频率的波动。通过对电网中储能设备进行充放电以及控制充放电的频率，来调节频率的波动减少对火电机组的磨损BeaconPower20MW飞轮调频电站调频服务商用项目AES智利调频电站电压支撑电力系统一般通过对无功的控制来调压，但当因有功确实导致电压下降时，用储能调节效果明显调峰在用电低谷时为抽水蓄能电站蓄水，在用电高峰时释放电能，实现削峰填谷抽水蓄能已完全商业化，其他储能技术还没有专门用于调峰的示范项目备用容量备用容量应用于常规发电资源的无法预期的事故，在备用容量应用中，储能需要保持在线，并且时刻准备放电。德国Huntdoof压缩空气储能电站2017/6/30132.2、储能在电力系统的作用应用类型应132017/6/30142.1、储储能在能在电电力系力系统统的的作用作用应应用用类类型型应应用名称用名称储储能的作用能的作用示范示范项项目目输配电领域无功支持通过传感器测量线路的实际电压，调整输出的无功功率大小，进而调节整条线路的电压，使储能设备能够得到动态补偿商业项目-美国阿拉斯加电池储能项目缓解线路阻塞储能系统安装在阻塞线路的下游，储能系统会在无阻塞时段充电，在高负荷时段放电从而减少系统对输电容量的需求示范项目-纽约州电力与天然气公司高级压缩空气储能项目延缓输配电扩容升级在符合接近设备容量的输配电系统内，将储能安装在原本需要升级的输配电设备下游文职来延缓或者避免扩容。北美第一个分布式储能项目变电站直流电源变电站内的储能设备可以用于开关元件，通讯基站、控制设备的备用电源直接为直流负荷供电传统的铅酸电池已在此地领域应用用户端用户分时电价管理帮助电力用户实现分时段电价管理的手段，在电价较低时对储能系统充电，在高电价时放电河北廊坊新奥高尔夫花园智能小区示范工程，NSW澳大利亚商用智能电网容量费用管理用户在自身用电负荷较低的时段对储能设备充电，在需要高负荷时，利用储能设备放电，从而降低自己的最高负荷，达到减低容量费用的目的普能美国加州洋葱加工厂项目电能质量提高供电质量和可靠性ACTIVEPOWER中国网通UPS2017/6/30142.1、储能在电力系统的作用应用类型应14储储能能应应用需求背景用需求背景储储能在能在电电力系力系统统的作用的作用一二三四不同不同储储能技能技术术特点分析特点分析储储能技能技术应术应用状况用状况目录目录12:38第15页五储储能技能技术发术发展展趋趋势势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15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储储能技能技术现术现状状广义的储能技术12:38储能技术现状16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；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储储能技能技术现术现状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17-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$/kW优点：先发优势，积累了较多工程应用经验；能量密度大、无自放电；原材料钠、硫易得；不受场地限制。缺点：倍率性能差；成本高；存在安全隐患。工作原理：12:38储储能本体技能本体技术术-电化学储能钠硫电池钠硫电池工作原理图在高温环境下（3018典型工程应用：国际：日本NGK公司、美国通用公司等国内：中科院上海硅酸盐研究所主要研究单位：发展趋势：提高电池安全性 改善倍率性能 降低成本 延长寿命成本预期目标：日本美 国日本青森县34MW钠硫电池系统-平滑51MW风电场出力12:38储储能本体技能本体技术术2010-20152015-20202020-20252025-203025000元/kW15000元/kW6000元/kW3000元/kW20122014202020303000$/kW-2000$/kW1500$/kW典型工程应用：国际：日本NGK公司、美国通用公司等国内：中科19-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储储能本体技能本体技术术-电化学储能液流电池液流电池工作原理图技术经济指标：能20-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储储能本体技能本体技术术2012201520202030中国15000元/kW8000元/kW日本15000元/kW6000元/kW3000元/kW美国12001500元/kWh9001200元/kWh600900元/kWh-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21-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 收利用率高放放电电 充充电电P Pb bO O2 2 +PbPb +2 2H H2 2S SO O4 42 2P Pb bS SO O4 4 +2 2H H2 2O O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储储能本体技能本体技术术-电化学储能铅酸（碳）电池图1 铅炭电池原理图性能指标优22EastPenn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EastPeen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储储能本体技能本体技术术-电化学储能铅酸（碳）电池East Penn电池模块和电池柜 澳大利亚汉普顿风力发电场23-电化学储能锂离子电池2412:38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：储储能本体技能本体技术术-电化学储能锂离子电池2412:38以稳定地进行锂离子嵌24-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储能本体技能本体技术术-电化学储能锂离子电池12:38国内：中国电科院、比亚迪25-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：成本高储储能本体技能本体技术术201020162019成本0.9元/kWh次0.6元/kWh次0.3元/kWh次寿命10000次12000次15000次-电化学储能钛酸锂电池主要研究单位：钛酸锂电池（应用性研26-电化学储能钠系电池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储储能本体技能本体技术术201020162019寿命100次300次1000次-电化学储能钠系电池27钠系电池（基础性研究）破解资源27-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/电解质界面技术发展趋势：储储能本体技能本体技术术201020162019界面电阻10mm28mm25mm2寿命500次1000次2000次-电化学储能全固态电池发展规划：全固态电池（基础性研究）28-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储储能本体技能本体技术术-抽水蓄能抽水蓄能电站工作原理图技术经济指标：工作原理：129-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12:3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储能本体技能本体技术术-抽水蓄能典型工程应用：国际：阿尔斯通、日立、东芝公司等国30-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储能本体技能本体技术术-压缩空气储能技术经济指标：空气的内能和电能相互转换。工作31-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。储储能本体技能本体技术术-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32-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储能本体技能本体技术术-熔融盐蓄热储能熔融盐蓄热储能成本较高国内外研究现状槽式33-氢储能氢储能技术优势 氢是高能燃料，且不产生污染物；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、同济大学储储能本体技能本体技术术-氢储能氢储能储能本体技术34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储储能本体技能本体技术术超导磁储能功率特性好，适合在提高电几乎不需运行维护，35储储能能应应用需求背景用需求背景储储能在能在电电力系力系统统的作用的作用一二三四不同不同储储能技能技术术特点分析特点分析储储能技能技术应术应用状况用状况目录目录12:38第36页五储储能技能技术发术发展展趋趋势势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3637国内外国内外储储能技能技术应术应用状况用状况统计统计与分析与分析储储能能应应用状况用状况Storage TypeDemo NumberLarge Scale DemoBatt ery Stoa rgeLi-ion battery4620MW/20min(智利2010年)14MW/63MWh(中国2011年)Lead-acid1115MW/15min(美国2011年)Nas Battery1734MW/6h(日本2009年)VRB825MW/3h(美国2012年)Zebra51MW/4h(美国2013年)CdNi battery227MW/15min（美国2004年）Hydrogen22MW（德国2014年初）Other Battery820MW/20min(智利2010年)相相变变 储储能能Ice/chill water2090MW/12h(美国2009年)融盐储能3050MW/8h(西班牙2013年)Thermal1172MW/30min(美国2010年)机械机械 储储能能Fly-wheel1120MW/15min(美国2012年)小型压缩空气储能62MW/250h（美国2011年）电电磁磁 储储能能SMES32.5MW/3s(美国2012年)37国内外储能技术应用状况统计与分析储能应用状况Storag3738国内外国内外储储能技能技术应术应用状况用状况统计统计与分析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2010201120122013时间(年)201420152016150100500200250300锂离子电池储能 铅酸电池储能规规模化模化电电化学化学储储能装容量能装容量（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储储能能应应用状况用状况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38不同不同应应用用领领域域储储能装机容能装机容量量(MW)不同不同应应用用领领域域项项目数目数量量(个个)时间时间(年年)201020112012201320142015各应用领域中装时间机(年)容量占比20160100020500150020002500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02010201120122013201420152016406080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国内外储储能技能技术应术应用状况用状况统计统计与分析与分析储储能能应应用状况用状况不同应用领域储能装机容量(MW)不同应用领域项目数量(个)时39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储储能典型能典型应应用案例用案例风光储输示范工程一期，风电98.5MW，光伏 40MW,电40国家国家风风光光储输储输示范工程示范工程（一期）一期）示范示范工工程程（一期（一期）电电池池储储能配置能配置情况情况技技术术要求：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。储储能典型能典型应应用案例用案例系系统统名称名称总总容量容量额额定功率定功率PCS额额定定功率功率及数量及数量状状态态磷酸磷酸铁铁锂电锂电池池储储能能14MW/63MWh14MW46台500kWPCS全部投运全全钒钒液液流流电电池池2MW/8MWh2MW10台200kW鈦酸鈦酸锂锂电电池池储储能能1MW/500kWh2MW4台500kW安装胶体胶体铅铅酸酸电电池池储储能能2MW/12MWh2MW4台500kW安装钠钠硫硫电电池池1MW/6MWh1MW未招标国家风光储输示范工程（一期）储能典型应用案例系统名称总容量额41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）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35kV380V380V380V380V就 地 监测 系 统就 地 监测 系 统就 地 监测 系 统就 地 监测 系 统储储能能电电站接入站接入结结构构储储能典型能典型应应用案例用案例实时/历史服务器研究数据库服 务器运行人员工作站-2工程师 42储储能能电电站站监监控系控系统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。储储能典型能典型应应用案例用案例储能电站监控系统储能典型应用案例4344储储能能电电站能量管理站能量管理功能列表储储能典型能典型应应用案例用案例序序号号功功能能名名称称1跟踪跟踪计计划功能划功能2支持支持AGC调频调频功能功能3削峰填谷功能削峰填谷功能4平滑出力功能平滑出力功能5电电池功率分配功能池功率分配功能44储能电站能量管理储能典型应用案例序 号功 能 名 446MW 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。储储能能电电站整体出力控制站整体出力控制效效果果储储能典型能典型应应用案例用案例6MW 放电3MW 充电储能电站实际出力（橙色曲线）有效响应45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。储储能能电电站参与平抑站参与平抑风风光光联联合出合出力力波波动动效效果果储储能典型能典型应应用案例用案例浅蓝色、黄色、橙色曲线分别表示风、光、储实时功率，绿色曲线表4660MW计计划划50MW计计划划45MW计计划划储储能能电电站跟踪站跟踪调调度度计计划划出出力运力运行行效果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。国家国家电电网公司示范工程网公司示范工程简简介介60MW计划50MW计划45MW计划储能电站跟踪调度计划出力47削峰填谷运行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。国家国家电电网公司示范工程网公司示范工程简简介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48储储能典型能典型应应用案例用案例储能典型应用案例49储储能典型能典型应应用案例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；张北电池储能并网试验示范基地12:3850储能典型应用案例主要开展工作：建成于2010年，锂离子电池、50磷酸磷酸铁锂电铁锂电池系池系统统可以可以 额额定功率在定功率在电电池系池系统统 SOC的的0-100%区域区域进进行行 充放，充放充放，充放电对电对称性好称性好；从接入从接入侧侧看，看，储储能能单单元元 设备设备的能量的能量转换转换效率大效率大 于于91%；电电池系池系统统的自放的自放电电率率为为3%/月。月。-150-100-50050100150Time 0:15:550:31:520:47:481:03:441:19:401:35:351:51:312:07:272:23:232:39:192:55:153:11:113:27:073:43:043:59:004:14:564:30:524:46:485:02:445:18:405:34:365:50:326:06:286:22:246:38:216:54:187:10:147:26:107:42:067:58:028:13:578:29:538:45:49电电科科院院（A AT TL L）3 3t ta an nk k 10100 0kwkw*4 4h h 充放充放电电运行运行状状况况PCS1_Yes_Power SYS_SOC-150-100-50010050150200860840820800780760740720700Time0:14:540:29:500:44:450:59:401:14:351:29:301:44:241:59:192:14:132:29:082:44:042:58:593:13:543:28:493:43:443:58:394:13:354:28:294:43:244:58:195:13:145:28:095:43:055:58:006:12:556:27:506:42:466:57:417:12:367:27:317:42:267:57:218:12:168:27:108:42:05直流直流侧电侧电流流电电压压S SOCOC曲曲线线SYS_Vol SYS_ISYS_SOC电电池池储储能并网特性（能并网特性（1）磷磷酸酸铁铁锂锂电电池池储储能能储储能典型能典型应应用案例用案例磷酸铁锂电池系统可以 额定功率在电池系统 SOC的0-1051液流液流电电池池系系统统以以额额定功定功率充率充 电电只只能充能充至至SOC的的60%，但可，但可 以以在在0-100%的的SOC范范围进围进行行 放放电电，充，充放放电电对对称性不称性不好；好；液液流流电电池池系系统统可可以以0.6P额额定定 在在0-100%的的SOC范范围围进进行行放放 充放；充放；从接入从接入侧侧看，看，储储能能单单元元设备设备 的能的能量量转换转换效效率只率只有有约约62%；电电池系池系统统怠机怠机自放自放电电率率 100%/7天（不天（不含含泵泵与制与制冷冷机机部部 分用分用电电）；）；电电池池储储能并网特性（能并网特性（2）全全钒钒液液流流电电池池储储能能储储能典型能典型应应用案例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 52胶体胶体铅铅酸酸电电池池系系统统可可以以1/6C倍倍 率在率在30-90%的的SOC范范围进围进行行充充放放 电电，充放充放电电对对称性称性较较好，好，在在SOC 的的0-30%以及以及90-100%需要需要降降倍倍 率率进进行充行充放放电电；从接入从接入侧侧看，看，储储能能单单元元设备设备能能量量 转换转换效率效率约为约为90%（在（在30-90%的的 SOC区区间间），82%（在（在0-100%的的 SOC区区间间）；电电池池系系统统自自放放电电率率1.5%/月。月。Cell Voltage during HRPSoC Cycling2.001.602.403.202.80 020406080time/s100120140voltage/VControl Pb-C电电池池储储能并网特性（能并网特性（3）管管式胶式胶体体铅铅酸酸电电池池储储能典型能典型应应用案例用案例胶体铅酸电池系统可以1/6C倍 率在30-90%的SOC范53电电池池储储能运行可靠性分析能运行可靠性分析磷酸磷酸铁锂电铁锂电池池储储能能 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。管式胶体管式胶体铅铅酸酸电电池池储储能能 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；全全钒钒液流液流电电池池储储能能 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。储储能典型能典型应应用案例用案例电池储能运行可靠性分析磷酸铁锂电池储能储能典型应用案例54不同不同类类型型电电池池储储能系能系统统的的运运维维便便利性利性情情况况磷酸磷酸铁锂铁锂电电池池储储能能 运行状况可自动化监测；每三个月左右需要进行一次慢速满充维护管理；管式胶体管式胶体铅铅酸酸电电池池储储能能 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。全全钒钒液流液流电电池池储储能能 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。储储能典型能典型应应用案例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储能典型552011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典型储储能能应应用示范案用示范案例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。2011年1月投运，国内首座MW级储能站，LFP电池4MW56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效益效益类类型型单单位容量年效益位容量年效益（￥（￥/kW-/kW-年）年）容量分配容量分配（kWkW）备用电源7713.47500延缓发电装机（削峰填谷）141.563750延缓配电升级（削峰填谷）693.33旋转备用4380500负荷跟踪141.56避免闪动2100250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%典型典型储储能能应应用示范案例用示范案例深圳宝清电池储能电站一年综合效益约为970万元（以5MW计）57Time2/5/9 11:00:002012/5/9 11:08:002012/5/9 11:16:002012/5/9 11:24:00340320300280260240220200180160140120100806040200-20-40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储储能典型能典型应应用案例用案例Time2/5/9 11:00:002012/5/9 11:58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605KWp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59h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h柴油发电机100kW锂电池储能系统200KWh光伏逆变器系60G r i d6 0 5 k W p 光 伏 系 统并 网 开 关2 0 0 k W h 电 池 储 能2 5 0 k W变 流 器1 0 0 k W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 量光伏与光伏与PCC点功率点功率电电池池储储能功率能功率飞轮储飞轮储能功率能功率混合混合储储能能联联合合平平抑抑光光伏伏波波动动试试验验实际运行效果P C C 点保定英利工业园区光储微网示范工程Grid605kWp 光伏系 统并网开关200kWh 电池储61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并离网切换时间15.2ms离网运行电压波动10%离网运行频62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63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64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10ms计划性并离网切换时间9.8ms实际运行效果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6525kW负负荷荷光光伏伏与与储储能能对应对应曲曲线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、储能系统功率每每10分分钟钟加加载载25kW对应对应光光伏伏储储能能功率功率曲曲线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25kW负荷光伏与储能对应曲线光伏功率限制小于250kW，当66储储能能应应用需求背景用需求背景储储能在能在电电力系力系统统的作用的作用一二三四不同不同储储能技能技术术特点分析特点分析储储能技能技术应术应用状况用状况目录目录12:38第67页五储储能技能技术发术发展展趋趋势势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67 锂离子电池储能是目前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 属于环保类产品锂锂离子离子电电池将是池将是储储能市能市场场的先的先锋锋 锂离子电池储能是目前转换效率最高的储能方式；钴酸锂68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（arbitrary），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。692010年年2012年年2014年年2015年年2017年年预计预计2020年年预计预计LFP电电池系池系统统售价售价(元元/kWh)37503250275021501800600010000储储能能PCS售价售价（元（元/kW）25002000125090091%电电池系池系统统度度电电成本成本（元（元/kWh次次）2.131.460.930.530.300.15工程建工程建设设与运行成本与运行成本（元（元/kWh）0.40.350.250.200.100.1电电池池储储能能综综合度合度电电成本成本（元（元/kWh次次）2.421.811.180.7310000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71不同省份工不同省份工业业用用电电价格表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业用户的峰谷电价也不同。72尖峰尖峰峰峰值电值电价价平平值电值电价价谷谷值电值电价价峰谷价差峰谷价差北京北京普通工普通工业业1.49951.37120.85250.35881.0124大工大工业业1.07910.99040.68500.38860.6018上海上海夏季夏季1.2010.7470.2820.919非夏季非夏季1.1660.7120.3470.819江江苏苏普通工普通工业业1.38150.82890.37631.0052大工大工业业1.17521.07520.64500.31500.7602天津天津普通工普通工业业1.31410.86860.44310.871大工大工业业0.96890.69090.42690.5393浙江浙江普通工普通工业业1.32691.03220.52620.8007大工大工业业1.08930.90930.43260.6567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）普通工普通工业业用基于峰谷用基于峰谷电电价差异的运价差异的运行行收益收益（江江苏苏）73时时段段电电价价（元）（元）电电量量（kWh）收益收益(元元)实际实际可行性可行性22:00-8:00（充）（充）0.37434400-16478:00-12:00（放）（放）1.37154000588612:00-17:00（充）（充）0.82294400-362117:00-21:00（放）（放）1.371540005886日累日累计计65047900年累年累计计全年取260-330天256-355万205-284万元储储能能电电池池系系统统售售价价（含（含电电池柜）池柜）800万元（2000元/kWh）980万储储能能变变流流器器售价售价（含含监监控控装置）装置）100万元改造改造、接接入入、安安装装费费用用（含含辅辅材材）50万元运运维维费费用用（含含设设备备空空调调费费用）用）30万元回回报报期（期（回回报报期期电电池循池循环环次次数数3960）6年（5.8年）7.59年普通工业客户利用储能装置调峰填谷套利模式（1MW/4MWh储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）大工大工业业用基于峰谷用基于峰谷电电价差异的运行价差异的运行收收益（益（江江苏苏）74时时段段电电价（元价（元）电电量量（kWh）收益收益(元元)实际实际可操作可操作22:00-8:00（充）（充）0.31504400-13868:00-12:00（放）（放）1.07524000430012:00-17:00（充）（充）0.64514400-283817:00-21:00（放）（放）1.371240004300日累日累计计4377年累年累计计330天-360天255-278万204-222万元储储能能电电池池系系统统售售价价（含含电电池池柜柜）980万元储储能能变变流流器器售价售价（含含监监控控装置）装置）改造改造、接、接入入、安、安装装费费用用（含含辅辅材材）运运维维费费用用回回报报期（期（回回报报期期循循环环次次数数5900）9年（8.6年）9.3-10.3大工业用户用电客户利用储能装置调峰填谷套利模式（1MW/4M7475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）储储能在用能在用户侧户侧的的应应用用趋势趋势时时段段电电价价（元）（元）电电量量（kWh）收益收益(元元)夏季夏季22:00-6:00（充）（充）0.2823300-9318:00-11:00（放）（放）1.2013000360311:00-13:00（充充）0.7473300-246513:00-15:00（放）（放）1.2013000360315:00-18:00（充）（充）0.7473300-246518:00-21:00（放）（放）1.20130003603日累日累计计4948夏季夏季45.5万92天非夏季非夏季22:00-6:00（充）（充）0.3473300-11458:00-11:00（放）（放）1.1663000349811:00-18:00（放放）0.7123300-235018:00-21:00（放）（放）1.16630003498日累日累计计3500非夏季非夏季91万元260天全年全年收益收益136万元=110+34+65=209150-190储储能能电电池池系系统统售价售价645万