9林达 浙江储能发展与挑战对外

浙江省电网侧储能发展与挑战 Development and Challenge of Grid-side Energy Storage in Zhejiang Province 国网浙江电科院 林达 2019/5/19 主要内容 储能发展概况 浙江电网侧储能发展 储能系统集成与运行 储能发展面临的挑战 1 2 3 4 全球储能发展概况 截至 2018年 12月底，全球已投运储能项目累计装机规模 180.9GW，同比增长 3%。其中抽蓄储能规模 最大，电化学储能的累计装机规模紧随其后，规模分别为， 同比增长 121%，占比 8%，其中 锂离子电池 的 累计装机占比最大，超过 85%。 2018年电化学储能的新增投运规模为 3.5GW，同比增长 288%，其中第四 季度新增投运电化学储能规模为 1.55GW，同比增长 226%。 全球电池储能容量 主要用途分布 国内储能发展概况 截至 2018年 12月底，中国已投运储能项目累计装机规模 31.2GW，同比增长 8%。其中抽蓄储能规模 最大约30.0GW ，电化学储能的累计装机规模紧随其后，规模分别为 1.01GW ， 同比增长 159%，占比 3.2%，其中 锂离子电池 的累计装机占比最大，超过 65%，累积装机容量 3103MWh，同比增长 127%。 ESS ESS 22 0 k V 11 0 k V 1 0 k V 1 0 k V 集中发电 分布式发电 22 0 k V 输电线路 ESS辅助调频 ESS ESS ESS11 0 k V 工业 负载 1 0 k V 系统备用 平滑输出 平抑负荷 延缓投资 削峰填谷 潮流优化 电能质量控制 需求侧管理 国内储能相关政策 电改 9号文 《 关于进一步深化电力体制改革的若干意见 》 2015 要建立辅助服务分担共享新机制。适应电网调峰、调频、调压和用户可中断负荷等辅助服务新要求，完善并网发电企业辅助服务考核新机制和补偿机制。 国家能源局 《 关于推动电储能参与‘三北’地区调峰辅助服务工作的通知 》 2016 为储能开放了一个特定的电力市场 ——调峰辅助服务 国家发改委、国家能源局 《 能源技术革命创新行动计划 (2016-2030年 )》 2016 储能被列为重点任务。 《 能源发展“十三五”规划 》 2016 要求集中力量在储能与微网技术上取得突破。 国家能源局发布 《 国家电力示范项目管理办法 》《 完善电力辅助服务补偿（市场）机制工作方案 》 《 关于促进储能技术与产业发展的指导意见 (征求意见稿 )》 2017 电力示范项目将单独纳入国家电力建设规划，并对示范项目的申请、评估与优选、审批等都做了明确规定。其中，系统储能项目也包含在申报范围之内。 第一次明确了储能在我国能源产业中的战略定位，并提出未来十年储能领域的发展目标。将先进储能纳入可再生能源发展、配电网建设、智能电网等专项 基金支持范围。 提出鼓励采用竞争方式提供电力辅助服务，按需扩大电力辅助服务提供主体，鼓励储能设备、需求侧资源参与提供电力辅助服务。 各地方区域能监局 2018 国家已批复东北、附件、山东、山西、新疆、宁夏、广东、甘肃等 8个地方开展辅助服务市场建设试点工作。 国家电网有限公司 《 关于新时代改革“再出发”加快建设世界一流能源互联网企业的意见 》 2019 打造“三型”企业，建设运营好“两网”。探索利用变电站资源建设运营充换电（储能）站和数据中心站的新模式，拓展客户新空间，大力开拓电动汽车 、储能、综合能源服务等新兴业务，促进新业务与电网业务互利共生。 主要内容 储能发展概况 浙江电网侧储能发展 储能系统集成与运行 储能发展面临的挑战 1 2 3 4 浙江电网储能需求 一是 调峰调频需求 2017年 ， 浙江省社会用电量 4193亿千瓦时 ， 高用电量给电力安全稳定供应带来巨大的调峰调 频需求 。 远期来看 ， 浙江省调峰项目仍将以抽水蓄能为主 ， 参与快速调频的电池储能有望逐步放开 。 二是 分布式发电及微网储能需求 基于 岛屿的分布式发电配套储能 是解决岛屿地区供电可靠性的重要途径之一，已投运的电池储 能项目中 ，多数都为分布式及微网领域的储能项目。随着光伏发电和储能成本的继续降低， 分布式 发电及储能商业模式 的逐渐清晰，浙江省工商业分布式储能将快速崛起。 三是 电动汽车充换电站储能的需求 2016年 10月浙江省人民政府办公厅下发 《 关于加快电动汽车充电基础设施建设的实施意见 》 ， 意见指出到 2020年 ， 新建集中式充换电站 800座 以上 。 四是 供电可靠性的需求 以 台区微电网 形式提高台区负荷的供电可靠性，以 移动式储能 形式快速响应用户需求， 适用于重要负荷保电，应急供电需求。 主要内容 储能发展概况 浙江电网侧储能发展 储能系统集成与运行 储能发展面临的挑战 1 2 3 4 储能系统集成 大电网 手机 A P P 监控通讯网 主功率回路 控制通讯 A 网 B M S . MW 级储能单元 B M S P M S * 2 P C S B M S B M S P C S B M S . MW 级储能单元 B M S P M S * 2 P C S B M S B M S P C S . 工作站工作站 大屏幕SCADA 监控 高级应用 系统控制 管理服务器 运行管理 隔离装置 Web 服务器 In t e r n e t 控制通讯 B 网 储 能 系 统 软 硬 件 构 架 储能系统集成 布置方式 室内布置 户外集装箱布置 电池集装箱 PCS集装箱 变电站  优化布置，空间利用率高  防护等级较低，降低成本  消防等级较高  与建筑融为一体，整体美观  标准集装箱，交钥匙系统  高效散热，保温，防水防尘  模块隔离，事故损失小  运输、安装、维护方便 储能系统集成 并网逆变器 ——拓扑 两电平 三电平 链式 项目 两电平 /三电平 链式中压直挂 性能 1、存在多机谐振等并联一致性协调控制问题； 2、需要通过高速通讯达到整体快速响应； 3、 SVG功能实现较为困难。 1、单机集中控制，无并联一致性问题； 2、多目标复合控制易于实现； 3、 SVG功能实现简单，并能够分相控制。 运行检修 1、多机分散接入，控制简单，冗余性高； 2、电池电压较低，检修隔离方便。 1、电池分散接入，控制复杂，模块冗余设计； 2、电池模块带有高压，运行检修压力大。 经济性 1、占地面积大，大容量系统建设成本高； 2、需配置 SVG； 3、低压线路损耗大。 1、 5MW以上系统建设成本有优势； 2、无隔离变； 3、中压线路损耗小。 储能系统集成 变流与升压系统集装箱 电池集装箱 电池堆 直流柜 环境控制 升压变 变流器 电池单元 电池堆 集装箱储能系统集成 储能系统集成 低压侧并联，通过双绕组变压器并网， PCS间需 要同步，降低 10-15%成本 传统方式， PCS通过双分裂变压器并网 大容量储能单元集成 1 # 1 M W h P C S P C S 电池 2 # 1 M W h 电池 Y Δ Y 9 # 1 M W h P C S P C S 电池 10 # 1 M W h 电池 Y Δ Y …… 13 # 1 M W h P C S P C S 电池 14 # 1 M W h 电池 Y Δ Y 19 # 1 M W h P C S P C S 电池 20 # 1 M W h 电池 Y Δ Y …… 10 kV I I 段 升压变 110 KV / 10 kV 升压变 10 KV /0 .4 KV 1250 K VA 10 kV I 段 升压变 10 KV / 0 . 4 KV 1250 K V A 升压变 10 KV /0 .4 KV 1250 K V A 升压变 10 KV / 0 . 4 KV 1250 K V A 110 KV 10MW/20MWh储能系统 储能系统集成 协调控制 储能 控制器 电网 调度 储能监控云平台 AGC/ AVC 防火墙 电池组 PC S 空调 电表 监控 保护 负荷 服务器 监控终端 储能电站能量监控系统 （S D AD A+ EMS ） 站级监控 信息 集中器 MMS 、 104 GOO S E 、 104 、 Modbu s MODBUS 、 CAN 、 . 储能监控系统  就地控制、协调 控制、站级控制 和云平台 四层控 制架构  信息与控制分离 ， 保证了在海量检 测数据下控制系 统的 高性能  通过远动、 AVC、 AGC等设备与电 网 双向互动 储能系统集成 储能协调控制器  采集 PCC点电压，计算并网点频率 和电压  与 PCS集群之间采用高速网络通讯 ， ms级 延时  完成一次调频和调压快速控制功能  实现电源出力平滑，阻尼振荡控制 等功能 1 容性无功从0 调节至203kVar 2 容性无功从203kVar 调节至0 3 感性无功从0 调节至630kVar 储能控制器检测电网电压，完成电压外环 控制，生成无功指令，分配给 PCS集群 储能控制器与 PCS集群间采用高速网络通 讯， ms级延时 整个电压调节过程小于 30ms 储能系统集成 消防安全关键问题： 1. 灭火剂的选择： 针对锂离子电池火灾的高效灭火剂 2.火灾探测报警器的确定 ： 对锂离子电池火灾及时准确响应的探测器 3. 消防系统方案设计 ： 火灾报警系统的设计 、 安装，灭火系统的设计 ， 管网布局 4.消防系统中相关参数的确定示例 ： 灭火剂量、灭火剂喷放时间、喷放压力 5.整体土建要求： 防火间距、耐火等级、平面布置、建筑构件、灭火救援 等要求 环境监控系统 储能系统集成 1 主要内容 储能发展概况 浙江电网侧储能发展 储能系统集成与运行 储能发展面临的挑战 1 2 3 4 挑战 1—储能系统 的评估和盈利模式  储能系统特性 • 内外特性耦合且受多因素影响，难以建立电池等效 模型，实现电池的本征安全预警体系 • 寿命 衰减机理复杂难以准确估计，受运行方式影响 ，难以估计寿命损耗成本 • 储能数据量化到应用收益，完善储能电站的健康状 态评价体系  盈利模式不完备 • 有利于 储能发挥技术优势的电力市场机制尚未形成 • 多元应用价值未完全体现 • 多功能集成应用情况下储能的经济优化问题复杂， 如何充分利用储能实现最大化盈利 • 电网侧储能电站投资效益评估难以量化 储能价值流 挑战 2—储能系统 的需求详细分析 电网 侧储能的主要目的是促 进可再生能源消纳、减缓网络输 电阻塞、调峰调频及可靠性 。为 了准确的进行定址定容需要做一 下工作：  可再生能源消纳配置需求  网络结构与调峰配置需求  调频配置需求  可靠性薄弱点确定  储能需求分析过于简化 挑战 3—储能 系统并网运行  储能系统集成有待优化 • 实现部件易维护设计，即插即用，便于更换维护 • 模块拼接、组合布局优化 • 采用三级防护系统个，通过消防联动，防火分区等 提高安全防护等级 • 提高系统能效，缩短建设周期，减少多余环节  储能 设备并网运行相关标准和安全规范不健全 • 加快储能设施涉网相关技术标准和安全规范的建立 • 加强储能安全与环保政策法规及标准体系建设 • 加强储能安全与环保政策法规及标准体系建设电网 • 利用大数据平台实现储能电站的智能运维体系 • 实现准确的故障预警和诊断 挑战 4—综合能源产业生态圈建立 谢谢 Thanks for Your Time