李湘旗-湖南电网侧规模化储能发展规划及应用思考

国网湖南电力公司经济技术研究院 —— 李湘旗 湖南电网侧规模化储能发展规划及应用思考 国网湖南经济技术研究院 办公室 （党委办公室） 党委党建部 （监察部） 党委组织部 （人力资源部） 计划财务部 规划评审中心 技术经济中心 设计中心（湖南经研电力设计有限公司） 国网湖南经研院 国网湖南经研院成立于 2012年 5月 ，是国网湖南省电力有限 公司直属单位，主要负责为湖南公司在 电网规划研究、能源电 力研究、评审技经把关、设计咨询业务 等方面提供全方位的技 术支撑与优质服务。 国网湖南经研院 现有 4部门 4机构 1集体企业 ， 正式员工 142 人 ， 博士研究生 14人、硕士研究生 62人，副高及以上职称 79 人 ，设计院拥有送变电工程设计、咨询和勘察“三甲”资质。 负责全省电网规划归口管理、 全省电网发展总体规 划和专项规划的研究与编制；指导地市经研所编制配 电网规划，并进行评审评价；负责智能化规划及二次 规划编制；负责主干通信网规划编制；开展配电自动 化发展规划、现代通信技术、信息技术发展趋势与电 网融合研究 电网规划研究 负责全省宏观经济、能源发展、电力需求以及公司 和电网发展战略重大问题研究，负责新能源、分布式 能源、储能技术等技术经济特性以及技术应用研究， 开展企业战略、电力体制改革、电力市场建设运营研 究。 能源电力研究 负责电源（用户）接入系统方案、省公司 35-500千 伏电网项目、技改大修、小型基建、独立二次、营销、 信息通信、科技、环保、零购、服务类项目可研和初 设的评审和结算监督 。 评审技经把关 承担全省 220千伏及以上电网工程可研、设计和电 源（用户）接入系统设计工作。 设计咨询业务 1 2 3 4 数据部 湖南电网发展概况 01 湖南电网储能发展现状 02 湖南电网储能规划思考 03 湖南电网储能发展展望 04 目 录 页 PAGE DIRECTORY 6898 万 5916 万 9603 万 4651 万 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 1 0 0 0 0 2 1 .1 8 万 1 8 .5 9 万 1 6 .7 万 1 6 .6 9 万 0 5 10 15 20 25 湖南 湖北 河南 江西 一、电网发展概况 —— 经济 长沙 株洲 湘潭 岳阳 张家界 常德 益阳 吉首 怀化 娄底 邵阳 衡阳 永州 郴州 国民经济： 湖南省总面积 21.18万平方公里 ， 占全 国国土面积 2.21%。 2018年全省地区生产总值约 3.64万亿元 （ 全国第 8位 ） ；人口约 6898万 。 湘北 湘东 湘南 湘西北 湘西 湘中 5.28 6.65 5.0 4.72 6.45 1 2 3 4 5 华中各省人均 GDP 情况 … 湖南是一个 地广、人多、经济发展较好 的华中大省 湖南 人口 面积 一、电网发展概况 —— 电源 能源资源： “缺煤、无油、乏气、水资源开发殆尽，新能源开发潜力有限”。 电源装机： 截至 2018年底 ， 湖南省内电源总装机 4522万 千瓦 ， 其中水电 （ 含抽蓄 ） 1598万千瓦 、 火电 2284万 千瓦 （ 全国第 19位 ） ， 风电 348万千瓦 、 光伏发电 292万千瓦 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 2018年全国火电装机排名 单位：万 千瓦 10367 2284 人均装机水平低（华中最后一位），火电规模小，不确定性能源比例占比高，能源对外依存度大。 46% 44% 40% 49% 59% 68% 72% 78% 0% 50% 100% 0 10000 20000 1 2 3 4 5 6 7 8 湖南能源对外依存度 一、电网发展概况 —— 负荷 用电水平： 2018年， 全社会用电量 1745.2亿 千瓦时，同比增长 10.4%（ 全国第 9位 ）；全社会最大负荷 3550万 千瓦，同比增长 12.7%。 近期用电 增速较快 ，后续提升 空间较大。 负荷特性 ：典型日负荷曲线也呈现 “双高峰” 特征， 午高峰出现在中午 11点左右，晚高峰出现在傍晚 20 点左右。高峰持续时间一般不超过 2小时 用电结构 ， 2018年湖南二产用电比重低、三产和居 民生活用电比重相对较高。随着湖南产业转型升级， 产业结构将持续优化，三产用电比重将持续上升。 一、电网发展概况 —— 网架 至葛换 岗市 至 江陵 澧州 韶山换 甘肃酒泉 对外联络： 经葛换～岗市、孱陵～澧州双回等 3回 500千伏联络线与湖北电网联系；祁韶特高压直流 投运，与甘肃电网点对点联络。 受现有网架结构的制约， 2019年祁韶直流最大受电 能力为 5500兆瓦 ，湖南地区最大外受电能力不足 6000兆瓦 , 还远不足终期最大受电规模。 一、电网发展概况 —— 运行 电网运行特性： 湖南电网水电装机占比较高，且水电、 风电等清洁能源大多位于西部地区，湖南 电网存在 水、火两张网 的 季节运行特性 ； 电源和负荷分布不均衡， 丰水期 “ 西电 东送 ”、 枯水期 “ 北电南送 ”特征明显， 电网建设和运行压力较大。 水电大发月份（ 4、 5、 6月）， 调峰与 外送 压力大 ；大负荷月份（ 7、 8、 12、 1 月）， 保供 压力大。 益阳市 长沙市 湘潭市 常德市 株洲市 郴州 市 岳阳市 永州市 衡阳市 娄底市 邵阳市 怀化市 湘西自治州 张家界市 西部地区 负荷占比 33%电源占 比 63% 东部地区 负荷占比 67% 电源占比 37%  2018年电网最大峰谷差为 14830兆瓦 （ 12月 29日 ） ， 平均峰谷差 8008兆瓦 ， 最大峰 谷差率达 54.69％ ； 2018年最大错避峰负荷 2010兆瓦 （ 1月 29日 ） ， 2018年有序用电 总电量为 22011万千瓦时 。 湖南地区调峰缺口 、 电力供应缺口并存的问题严重 。  在考虑煤电灵活性改造 、 直流深度调峰后 ， 2025年湖南电网仍存在 160万千瓦的调峰 缺口 ， 电力缺口规模则更大 。  湖南中长期调峰思路： 一是 进一步挖掘本省统调水电调峰能力。 二是 推进本省煤电机 组灵活性改造 。 三是 要求外电深入参与调峰。 四是 适时启动抽水蓄能电站建设。 五是 适时分批次启动电化学储能建设 。 一、电网发展概况 —— 运行 湖南电网发展概况 01 湖南电网储能发展现状 02 湖南电网储能规划思考 03 湖南电网储能发展展望 04 目 录 页 PAGE DIRECTORY 2018年省公司策划并启动电网侧储能建设项目 7月 江苏调研储能建设情况， 湖南正式启动电网侧储能 建设项目 《长沙电网电池储能示 范工程》，可研和初步 设计 。 长沙储能一期示范工程 设备租赁和采购招标 长沙储能一期示范工程 正式开工 （ 榔梨 、 芙蓉 、 延农） 1月 27日 ， 榔梨储 能 站 成 功 实 现 10kV并网 7月 -8月 6月底 编制策划 《 湖南电网电池储 能技术应用总体方案 》 、 《 长沙电网电池储能示范工 程初步实施方案 》 和 《 湖南 公司电网侧电池储能示范工 程投资分析报告 》 三项成果 9月 10月 18日 1月 二、储能发展现状 4月 ， 榔梨 、 延农 、 芙蓉全部并网 4月 6月 20日 省委书记调研湖南 省电力有限公司 芙蓉站（ 26MW/52MWh） 榔梨站（ 24MW/48MWh） 延农站（ 10MW/20MWh） 二、储能发展现状 二、储能发展现状 湖南首批电网侧电池储能站 国内首次采用电池租赁建设 电网侧首次采用全室内布置 目前单体容量最大 功能最全面的电池储能站毫 秒级电源响应系统 项目特点 总容量： 60MW/120MWh（芙蓉，榔梨，延农） 功 能：提高长沙电网调峰能力、提升新能源消纳能 力、提升祁韶直流消纳能力和直流闭锁时电网应对能 力。 序号 所属地区 工程名称 站址位置 建设规模 1 五一商圈 芙蓉储能 站 220kV芙蓉变旁空地 26MW/52MWh 2 星沙 榔梨储能 站 220kV榔梨变旁防灾减灾中心停车场 24MW/48MWh 3 岳麓区 延农储能 站 220kV延农变内空地 10MW/20MWh 总计 60MW/120MWh 长沙电池储能站一期示范工程 湖南电网发展概况 01 湖南电网储能发展现状 02 湖南电网储能规划思考 03 湖南电网储能发展展望 04 目 录 页 PAGE DIRECTORY 三、湖南电网储能规划思考  提高高峰负荷供电能力 ；  提高新能源的消纳 ；  提高系统调峰能力 ；  替代传统电力设备。  提高暂态电压稳定 ；  提高频率支撑能力 ；  提高功角稳定 ；  提高断面输电极限。 三、湖南电网储能规划思考  自动发电控制（ AGC） ;  自动电压控制（ AVC） ;  辅助二次调频（ ACC）。 02 04 01 双向匹配 电网需求 电池特性 加强适应电网需求的储能电池技术路线的研究筛选 ， 重点推动符合电网不同应用场景性能要求的电 池及其能量管理系统的研究、应用，推动其成本的降低，而 非被动的选择市场上推销给电网公司的产 品。 三、湖南电网储能规划思考 -合适的电池干合适的事 新能源 +储能 水火电厂 +储能 输配电网 +储能 储能集中控制中心 平抑发电波动 提升发电效率 降低弃风弃光 提升稳定特性 调峰调频调压 动态无功支撑 电网紧急控制 发电跟踪控制 提升供电能力 抵御换相失败 电网紧急控制 事故备用容量 多场景融合 功率能量分配 响应时间要求 规模化发展 在储能多场景融合应用 情况下，根据电网安全、稳 定、经济、可靠运行要求， 储能集中控制中心下发控制 命令（功率、能量、响应时 间、控制需求），各储能电 站接受命令之后立刻下发至 PCS执行。 三、湖南电网储能规划思考 -多场景融合 2019年 4月 ， 国家发改委 《 输配电定价 成本监审办法 （ 修订征求意见稿 ） 》 公开征 求意见 ， 明确指出 “ 抽水蓄能电站 、 电储能 设施 ” 是属于电网企业输配电业务无关的费 用 。 储能不列入输配电价成本无疑是会影响 电网投资热情 ， 但绝不是阻止储能前进的因 素 ， 反而还具有激发电网企业做出更多 、 更 深 、 更实 、 更满工作业绩的作用 。 三、湖南电网储能规划思考 -经济性评价与价值模式 发电侧 电网侧 用户侧 储能投资成本增加 电源隐形效益提升 发电成本降低 储能投资成本增加 电网隐形效益提升 输配电成本降低 电能质量提升 供电服务提升 安全稳定提升 电 价 体 现 挖 掘 价 值 量 化 分 析 储能经济社会效益 政府认可 公众认可 投资认可 用户认可 目 标 储能是电力 系统重要组 成部分 推 动 储 能 纳 入 输 配 电 成 本 从储能投资、隐形效益、输电成本、供电服务等角度考虑储能在发电侧、电网侧和用户侧 的经济社会效益， 挖掘储能价值并量化分析其对销售电价的影响 ，达到政府和社会各界认可储 能是电力系统重要组成部分的目标，推动储能投资纳入输配电价成本，鼓励电网企业加大储能 投资建设，促进储能规模化发展。 三、湖南电网储能规划思考 -经济性评价与价值模式 锂电回收还没有很好的办法， 储能规模化发展后，无法回收 的退役电池会造成同样会造成 污染 安全性 稳定性 环保性 稳定性不够会导致的储能难以 在电网持续稳定的发挥作用， 同时，会导致后期维护、更换 电池的成本过高 三、湖南电网储能规划思考 -最担心的问题 据媒体报道，韩国、美国、国内江苏 /山西 /北京发生了多起电池燃烧事 故，美国电网侧储能着火爆炸事件甚 至造成了多名消防人员受伤 湖南电网发展概况 01 湖南电网储能发展现状 02 湖南电网储能规划思考 03 湖南电网储能发展展望 04 目 录 页 PAGE DIRECTORY 电化学储能 抽水蓄能 投资成本低、安全性 高，便于集中调度 选址灵活、建设周 期短、响应速度快  积极推动平江抽蓄 、 安化抽蓄等项目建设 ，发挥抽水蓄能电站投运后规模化效益；  继续积极探索电池储能技术的示范应用，积极推进长沙储能二期示范工程， 容量 60MW/120MWh， 分布在 6个现有 110千伏变电站 。 协同发展、互相补充 四、湖南电网储能发展展望 抽水蓄能 or 电化学储 能？ 合建模式 分建模式 储能电站作为独立主体，通 过变电站接入系统。 储能投资纳入变电站本体投资 储能站建在变电站内部 ， 控制系 统与变电站融合 ， 储能装置属于 变电站的一部分 ， 与变电站同步 核准、 同步建设。 可建规模小 ，一般不宜超过本体 投资 20%， 原站站址需扩征地 。 不对原变电站的立项造成影响 ， 建设规模可根据需求 、 场地确定 。 难以核准 ，现阶段只能示范为主。 长沙储能示范工程采用分建模式，“三站合一”试点项目为分建模式 四、湖南电网储能发展展望 合建模式 or 分建模式？ 01 湖南电网侧储能 主要配置 用于 削峰 填谷 的储能站， 适当配置 用于 事故 备用 的储能站， 少量发展 用于 平抑 波动 的储能站 应用场景 03 按照 标准化 、 模块化 、 序列化 思 路，可配置非固定式储能 技术路线 02 2019-2021年间，以 锂电池 为主， 以 全钒液流 电池为辅，可考虑采用 混合型电池 方案 电池选型 04 削峰填谷： 能量型 电池，充放电时间 2-4h； 事故备用： 高功率型 电池，倍率特性 2- 5C； 平抑波动： 功率型 电池，倍率特性 1-2C。 技术指标 四、湖南电网储能发展展望 演示完毕，感谢您的聆听 汇报人：李湘旗