面向新能源应用的储能技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,面向新能源应用的储能技术,第,470,次香山科学会议,华中科技大学,2013.10.17,文劲宇,1,汇报提纲,?,新能源定义与规划,?,新能源并网中的科学问题,?,基于储能的解决方法,?,一些认识,2,以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源,得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的,可再生能源，取代资源有限、对环境有污染的化石能,源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地,热能、氢能和核能,新能源定义,?,联合国新能源和可再生能源会议（,1980,年）,3,?,欧洲的目标,20:20:20,20% reduction in emissions,排放减少,20% renewable energy,新能源利用,By 2020 compared to 1990,新能源规划,4,?,美国,新能源规划,?,能源部：,2030,年，风能为美国提供,20%,的能源,?,WWF,：,2050,年，,100%,的可再生能源,5,?,中国：可再生能源发展,“,十二五,”,规划,新能源规划,?,主要指标（,2/4,）,1.,可再生能源发电在电力体系中上升,为重要电源，,2015,年电量达到,20%,以上；,4.,分布式可再,生能源应用形成较大规模，,30,个新能源微网,?,2020,年，累计并网风电装机达到,2,亿千瓦，年发电量超,过,3900,亿千瓦时，其中海上风电装机达到,3000,万千瓦，,风电成为电力系统的重要电源,?,2020,年，太阳能发电装机达到,5000,万千瓦，太阳能热,利用累计集热面积达到,8,亿平方米,6,汇报提纲,?,新能源定义与规划,?,新能源并网中的科学问题,?,基于储能的解决方法,?,一些认识,7,?,新能源发电的大规模应用：,并入电网,?,可再生能源法：,全额收购,可再生能源法修正案：,全额保障性收购,?,过去：电网能接纳多大比例的风电,现在：在高比例新能源发电并网条件下,如何保证电力系统,可靠运行,?,对电网的影响：,风电、太阳能,特点：,波动，随机（但部分可预测）,新能源并网,8,发电,输电、变电、配电,用电,?,电能难以大规模存储,?,发出电能需即时传输,?,发电负荷实时平衡,电力系统的特点,电力系统：,刚性,（充裕性、稳定性）,调度,9,发电,（稳定、可控）,输电、变电、配电,用电,（随机、不可控、可预测）,?,充裕性,：发电侧输出功率稳定且可控，用电侧负荷随机性大,?,稳定性,：以同步发电机为基础，同步运行，,3000r/min,火电,水电,核电,传统电力系统的特点,调度,10,传统电力系统的特点（续）,传统电力系统一直在解决,负荷的波动性和随机性,问题！,?,充裕性：,一组可控变量跟随一组随机变量,调频，调峰,11,传统电力系统的特点（续）,传统电力系统必须应对,一台机组脱网或更严重的故障,！,?,稳定性：,惯性稳定,（发电机转子惯性，自稳）,电压稳定,（无功控制）,振荡稳定,、,功角稳定,（有功控制）,严重故障,（切机切负荷,解列，,被动致稳,）,12,发电,（稳定、可控）,输电、变电、配电,用电,（随机、不可控、可预测）,火电,水电,核电,新能源电力系统的特点,大规模风电并网：,对电力系统的运行特性有深刻影响,调度,千万千瓦级大型,风电基地并网,大规模分布式,风电场并网,风电,（随机、不可控、难预测）,13,负荷与风电：,两组随机变量的平衡,问题！,?,充裕性：,波动范围增大，爬坡增大，不确定性增大,新能源电力系统的特点（续）,2,周内的单日波动范,围从,19.3GW/,天增,大到,26.2GW/,天）,风电的不确定性,增大了净负荷的,不确定性,净负荷爬坡（从,4052MW/h,增大,到,4560MW/h,）,14,通过变频器控制，,风电机组特性可优于同步发电机,！,?,稳定性：,惯性稳定,（风轮惯性；光伏发电单元无惯性，储能？）,电压稳定,（可有帮助）,振荡稳定,、,功角稳定,（可有帮助）,脱网故障,（单机风场,/,群，与常规电网类似）,新能源电力系统的特点（续）,15,发电,（稳定、可控）,输电、变电、配电,用电,（随机、不可控、可预测）,火电,水电,核电,未来电力系统：,多组随机变量的平衡,！,风光电、微网的高渗透将使电力系统运行方式发生深刻变化！,调度,大规模风电、太阳能,（随机、不稳定、,难预测、难控制）,电动汽车、新能源微网,（随机、移动、,不可控、难预测）,未来电力系统的特点,16,汇报提纲,?,新能源定义与规划,?,新能源并网中的科学问题,?,基于储能的解决方法,?,一些认识,17,发电,（,灵活,可控）,大电网,用电,（,部分,可控）,火电,水电,核电,储能：,多种应对方法中的一种,！,优化,调度,大规模风电、太阳能,（,提高,预测精度）,电动汽车、新能源微网,（随机、移动、,不可控、难预测）,应对大规模风电并网的方法,储能,18,?,电力系统的主要控制：有功功率，无功功率,?,传统控制设备：发电机,?,FACTS,设备：无功，分散布置,?,电力系统储能：有功,+,无功，,“,全能,”,，,主动致稳,储能对电力系统的作用,储能,使传统的,“,刚性,”,电力系统变得,“,柔性,”,！,19,?,储能把发电与用电从时间和空间上分隔开来,?,发出的电力不再需要即时传输,?,用电和发电不再需要实时平衡,电力系统储能带来的根本变化,储能,将使电力系统运行方式发生根本变革,！,20,储能作用示例：风电参与调频,?,模拟惯量控制,?,下垂控制,?,转子转速控制,?,转子桨距角控制,?,综合控制（对应不同风速）,?,储能（,case,：必须最大功率跟踪；风电场参与调频）,Pitch,angle,R,o,t,o,r,s,p,e,e,d,M,a,x,i,m,u,m,p,o,w,e,r,max,r,?,min,r,?,N,P,r,P,?,?,Zone 1,Zone 4,Zone 3,Zone 2,min,v,v,21,储能作用示例：风电波动抑制,?,综合控制（对应不同风速）,?,储能（,case,：必须最大功率跟踪）,?,大范围消纳可平抑波动,?,波动范围限值是否合理？为何必须最大功率跟踪？,风电场装机容量,10min,最大变化,1min,最大变化,150,100,30,风电场出力波动限值（,MW,）,22,储能辅助提高负荷跟踪机组,载荷水平示意图,储能作用示例：调峰,23,储能辅助提高负荷跟踪机组,载荷水平示意图,储能的作用示例：调峰（续）,储能辅助提高基荷机组运行,容量示意图,24,储能辅助提高负荷跟踪机组,载荷水平示意图,储能的作用示例：调峰（续）,储能辅助提高基荷机组运行,容量示意图,（,1,）提高常规机组调控能力,（,2,）利用储能,哪个更经济？,25,系,统,功,率,（,M,W,）,时间（,h,）,4,8,12,16,20,24,0,数分钟,-,小时,秒,-,分钟,数小时,-,天,调节,负荷跟随,调度,飞轮电池,电池抽水蓄能,抽水蓄能,惯性、稳定性、波动,波动、爬坡、调频,负荷跟随、调峰,储能需求分析：大电网应用,电力系统储能：,多元复合储能（功率型，能量型）,26,太阳,能,储能,装置,风电,光伏,储能,冷热电联供,冷热电联供,微网,边界,热、冷,热、冷,中央,控制,输电,网络,高压配网,110KV,G,G,G,G,中压配网,35/10KV,低压配网,0.4KV,负荷,负荷,MG,MG,MG,MG,MG,微网可独立运行,储能需求分析：微网应用,储能可能将首先在微网中得到广泛应用！,27,?,风电的装机与出力变化特性,?,并入电网与其他电网的互联状况及相互支援能力,?,常规备用容量状况,?,需求侧管理状况,?,辅助服务（备用、电能质量等）的成本,?,能源市场中的时移套利可能性,?,各种可用储能技术的特性,?,储能需求分析：需要考虑的因素,28,汇报提纲,?,新能源定义与规划,?,新能源并网中的科学问题,?,基于储能的解决方法,?,一些认识,29,?,大规模风电、太阳能并网为储能在电力系统中的规模化应用,提供了新的机遇，但目前还不明确是否存在储能在解决某些,问题上的,不可替代性,?,长远来看，风电在电网中的渗透率能够达到什么水平最终取,决于,风电出力与负荷的相关性,及,降低电网中常规发电机组出,力的能力,?,在储能的规模化应用之前，势必存在,常规发电机组装机容量,过大,及,过度限制风电出力,的问题,一些认识,30,?,在风电、太阳能渗透率达到什么水平时储能才会成为,最为经,济的解决措施,目前尚不存在简单的答案,?,储能的规模化应用将最终取决于,个关键因素,：,储能的各种功能对于电网的经济价值的量化；,储能技术本身可靠性的提高及成本的降低,总结,31,谢,谢！,欢迎来,华中科技大学,参观指导,32,