吴鸣-多站合一背景下储能电站发展与应用.pdf

中国电力科学研究院 吴鸣 第二部分 . “多站融合” 第一部分 .“ 三型两网” 第三部分 . 储能电站 目录页 CONTENTS PAGE 第四部分 . 展望探讨 3 第一部分 三型两网战略部署 “三型两网” 是一流能源互联网企业的重要基础 2019年 ， 国家电网公司提出打造 “ 三型两网 ” 企业的战略目标 。 ◆ 三型 枢纽型企业 保障能源安全 、 促进能源生产和消费革命 、 引领能源行业转型发展 ， 平 台型企业 打造能源配置平台 、 综合服务平台和新业务 、 新业态 、 新模式培育发展平台 ， 共 享型企业 打造共建共治共赢的能源互联网生态圈 ◆ 两网 承载电力流的坚强智能电网与承载数据流的泛在电力物联网 ， 构成能源流 、 业务流 、 数据流 “ 三流合一 ” 的能源互联网 打造三型两网企业 | 战略提出 4 第一部分 三型两网战略部署 | 战略内涵 电网状态全自感知 运营数据全 面连接 公司业务全程在线 客户服务全新体验 能源生态开放共享 坚强智能电网 泛在电力物联网 枢纽型 平台型 共享型 世界一流能源互联网企业 “三型两网”是一个有机整体，“两网”是手段，“三型”是目标，两者是手段与目标的 关系，通过建设“两网”实现向“三型”企业转化，从而打造世界一流能源互联网企业。 5 第一部分 三型两网战略部署 “ 枢纽型 ” 体现产业属性电网公司是贯通发 电侧与需求侧的中枢 ， 是能源电力行业中 能量流 、 信息流 汇集最为密集的地方 ， 建设运营好 “ 两网 ” 能够为发电侧出力的远距离传输 、 大规模新能源并 网以及需求侧用户安全用电 、 综合能效提高提供有 效支撑 ， 在保障能源安全 、 促进能源生产和消费革 命 、 引领能源行业转型发展方面的价值作用 。 枢纽型 平台型 共享型 | 战略内涵 6 第一部分 三型两网战略部署 “ 平台型 ” 体现网络属性未来的国家电网是 具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业 ， 将以 “ 坚强智能电网 ” 和 “ 泛在电力物联网 ” 为支撑 ， 汇聚各类资源 ， 促进供需对接 、 要素重组 、 融通创 新 ， 打造能源配置平台 、 综合服务平台和新业务 、 新业态 、 新模式发展平台 ， 使平台价值开发成为培 育核心竞争优势的重要途径 。 枢纽型 平台型 共享型 | 战略内涵 7 第一部分 三型两网战略部署 “ 共享型 ” 体现社会属性随着 “ 三大改革 ” 的不断深化 ， 要求电网公司要树立开放 、 合作 、 共 赢的理念 ， 积极有序推进投资和市场开放 ， 吸引更 多社会资本和各类市场主体参与电力市场 、 能源互 联网建设和价值挖掘 ， 通过带动智能电网和电力物 联网产业链上下游共同发展 ， 打造共建共治共赢的 能源电力生态圈和能源互联网生态圈 ， 与全社会共 享发展成果 。 枢纽型 平台型 共享型 | 战略内涵 第二部分 . “多站融合” 第一部分 .“ 三型两网” 第三部分 . 储能电站 目录页 CONTENTS PAGE 第四部分 . 展望探讨 9 第二部分 “多站融合”建设 “多站融合”建设是实现“三型两网、世界一流”战略目标的重要举措 | 建设意义 综合能源站 10 金 木 土水 火 储能系统充电站 通信站 /数据 中心 综合能源系统 变电站 11 01 加快进行 “ 多站融合 ” 建设 ， 积极统筹变电站 、 储能站 、 数据中心 、 电动汽车充电站等多方面的优势资源 ， 促进能源供给 、 配送 、 服务等多方融合 ， 实现社会 、 用户 、 电网等多方共赢 。 02 03 第二部分 “多站融合”建设 “多站融合”建设促进多重价值体现 ◆土地综合利用 ◆综合能效提高 社会价值 用户价值 电网价值 ◆更加优惠的综合能源价格 ◆更加可靠的电力保障 ◆更高品质的电能质量 ◆消费绿色能源 ◆一站式综合能源服务 ◆投资优化 ◆电网更加可靠 ◆电网更加智能 ◆更深度 、 更广泛参与电力市场 ◆负荷更加均衡 ◆助力建立需求侧响应机制 ◆推动电网向综合能源服务商转型 | 建设意义 12 第二部分 “多站融合”建设 常规变电站升级为多合一能源站 供电向综合供能 供电向综合服务 需求侧向供给侧 变电站是电网枢纽节点 ， 创新变电站和能源站建设模式 ， 重点实现变电站 、 储能站 、 数据中心 、 电 动汽车充电站 、 光伏新能源集成融合与友好互动 ， 实现能源流 、 数据流 、 业务流合一 ， 提升电网综合 效率效益 ， 满足城市建设对能源 、 环境的综合要求 。 | 建设思路 13 第二部分 “多站融合”建设 | 建设方式 a. 新建变电站资源最大化利用 、 经济效益最大化 ◆ 采用模块化 、 集约化设计 ， 节省变电站土地资源 ， 实现资源最大 化利用； ◆ 新建 储能站 、 光伏 、 充电站 、 数据中心和直流微网等 。 b. 改造变电站提高供电可靠性和设备利用率 ◆ 储能配置尽量降低主变负载率 ， 提高供电可靠性和设备利用率； ◆ 新建 储能站 、 光伏 、 充电站 、 数据中心和直流微网等 。 c. 常规变电站增量资源利用和优化 ◆ 储能站 、 数据中心 、 通信基站 、 充电站和站内直流微网按需配置； ◆ 新建 储能站 、 光伏 、 充电站 、 数据中心和直流微网等 。 多合一能源站建设方式 依照不同类型变电站的特点 ， 采用不同方式建设储能站和数据中心 ， 并根据实际情况融入微电 网 、 充电桩 、 5G基站等设施 。 14 第二部分 “多站融合”建设 02 01 1 0305 06 04 综合能源服务与合同能源管理 通过冷热电三联供满足高峰负荷用电 、 利用排放余热制冷 ， 通过冰蓄冷在谷 、 平时制冰 ， 峰 、 平时供冷 。 高可靠性供电服务 对重要用户和对供电可靠 性有着较高要求的用户 ， 在大电网故障时能确保可 靠的电力供应 ， 获取高可 靠性电价收益 。 高品质电能质量服务 安装储能和无功补偿等装置 ， 为敏感用户提供无 功补偿 、 谐波补偿 、 电压暂降抑制等服务 ， 获取 高品质电能质量增值服务收益 。 电力辅助服务市场 充分利用综合能源站的储能 、 分布式 电源和需求侧管理能力 ， 参与调峰 、 黑启动等服务补偿 ， 作为独立辅助服 务提供者参与交易并获取收益 。 充电服务市场 综合常规充电 、 快充 、 慢充等方式 ， 提供电动汽车租赁及储能服务 ， 打 造新型共享经济 。 电力现货和碳交易 通过分布式光伏促进非化石能源消纳 、 减少碳排放 ， 通 过冷热电联供提高综合能效 ， 通过储能调节 ， 相应配额 可进入碳交易市场进行交易 ， 获取减碳运营收益 。 | 运营模式 多合一能源站建成后 ， 可为附近区域提供多种业务及服务 ， 包含 综合能源服务与合同能源管 理 、 电力辅助服务 、 充电服务 、 电力现货和碳交易 、 高品质电能质量服务 、 高可靠性供电服务 等 。 第二部分 . “多站融合” 第一部分 .“ 三型两网” 第三部分 . 储能电站 目录页 CONTENTS PAGE 第四部分 . 展望探讨 16 第三部分 储能电站的发展与应用 | 政策支持 “十三五”规划纲要 能源生产和消费革命战略 20162030 中国制造 2025 关于推进“互联网 ”智慧能源发展的指导意见 关于进一步深化电力体制改革的若干意见 关于促进智能电网发展的指导意见 配电网建设改造行动计划 20152020 关于加快配电网建设改造的指导意见 储能纳入国家级规划 2017年 9月 ， 五部委联合印发 关于促进储能技术与产业发展指导意见 ， 是储能行业首次出台的系统性文件 ,明确了储能在 我国能源产业中的战略定位 ， 从技术创新 、 应用示范 、 市场发展 、 行业管理等方面对我国储能产业发展进行了明确部署 。 2017年 11月 ， 能源局出台 完善电力辅助服务补偿 （ 市场 ） 机制工作方案 ， 推动辅助服务机制完善 ， 提出鼓励储能设备 、 需求侧资源参与提供电力辅助服务 ， 允许第三方参与提供电力辅助服务 。 储能调峰调频优势突出 ， 辅助服务机制完善打开储能盈 利空间 ， 有望推动储能加速发展 。 行业文件出台为储能保驾护航 辅助服务完善推动储能加速发展 2019年 2月 18日 ， 国家电网公司办公厅印发 关于促进电化学储能健康有序发展的指导意见 ， 意见明确了国家电网公司对 储能的支持和发展的思路 。 国网公司明确支持储能发展 17 第三部分 储能电站的发展与应用 | 功能定位 01 02 03 05 04 01 发电领域 提高火电机组效率，减少碳排放，延长机组寿命， 降低维护费用和设备更换费用； 取代或延缓新建机组。 04 可再生能源发电并网领域 平抑可再生能源发电出力波动，跟 踪计划出力，避免弃风、弃光； 减少其他电源的调峰压力； 减少备用电源预留量。 02 输电领域 延缓电网升级建设； 缓解输电线路阻塞； 降低网络损耗； 无功支持； 作为黑启动电源。 03 配用电领域 参与需求侧响应；改善电能质量； 作为备用电源，提高用户供电可靠性；延缓电网建设， 降低变配电变压器扩容费用； 解决分布式电源出力的间歇性问题；为孤岛微网提供 稳定的电压和频率。 05 辅助服务领域 二次调频服务； 电压支持； 调峰服务； 提供备用容量。 18 第三部分 储能电站的发展与应用 | 系统框架及组成 BMS 电池组 储 能 电 池 组 单 元 BMS 电池组 储 能 电 池 组 单 元 BMS 电池组 储 能 电 池 组 单 元 BMS 电池组 储 能 电 池 组 单 元 PCS PCS 低压开关 中压开关 储能电池集装箱 变压器 10 kV / 0 . 4 kV PCS 集装箱 储 能 单 元 测 控 保 护 系 统 BMS 电池组 储 能 电 池 组 单 元 BMS 电池组 储 能 电 池 组 单 元 BMS 电池组 储 能 电 池 组 单 元 BMS 电池组 储 能 电 池 组 单 元 PCS PCS 低压开关 中压开关 储能电池集装箱 变压器 10 kV / 0 . 4 kV PCS 集装箱 储 能 单 元 测 控 保 护 系 统 10 kV 母线 储能监控系统 （ 集成能量管理系统 EMS ） 调度控制中心 ⚫ 储能电池成组 电池组、电池组监测装置、电池管 理系统 ⚫ 双向储能变流系统（ PCS） 多种控制模式 PQ控制模式、 VF控 制模式、下垂控制模式、 VSG模式 ⚫ 智能测量控制与保护系统 联络线功率控制、频率调节、电压 调节、功率平滑控制、频率电压紧 急控制、运行模式切换、离网监测 及稳定控制、并网保护 ⚫ 能量管理系统 管理储能系统的工作及应用模式， 管理系统内的能量分配 19 第三部分 储能电站的发展与应用 | 典型应用场景 构建多合一站内交直流微电网 ， 统筹多合一站其他能源和负载 ， 以直流微网 400V馈线作为数据中心的主供 电源 ， 以储能电站 、 变电站交流馈线作为备用电源 ， 一供两备确保数据中心的可靠供电 。 同时接入变电站光伏 、 直流充电桩 ， 促进多站融合 。 微网控制系统接受配网调度指令 ， 中央控制器负责协调微网可靠供电 。 光伏 交直流混合微网 变电站 直流充电桩 储能站 1 DC 400 V AC / DC AC 10 kV AC 380 V 数据中心 并网点 快速开关 － AC 10 kV 配电网调度层 微网集中控制层 就地控制层 － AC / DC 储能站 2 DC /DC DC /DC DC /DC 交流充电桩 DC /DC AC / DC ① 基于储能构建多合一站内交直流微网，保障数据中心可靠供电 20 第三部分 储能电站的发展与应用 | 典型应用场景 在高电压等级变电站处构建集成变电站 、 大规模储能及数据中心的三合一站 ， 能够充分发挥大规模储能对 电网的削峰填谷以及对电压频率的优化调节作用；数据中心可为变电站数据存储提供充足空间 ， 并为储能电站 的运行控制提供算力保障 。 ② 储能参与电网削峰填谷，优化电网电压频率 储能参与削峰填谷 储能参与电网调频 21 第三部分 储能电站的发展与应用 | 典型应用场景 在变电站附近建设大规模电动汽车充电场站 ， 并配置储能电站作为充电站的后备电源 ， 保证电动汽车充电 站的可靠供电 。 当充电站内产生大规模 、 高密度的电动汽车充电负荷时 ， 储能电站可快速响应放电 ， 可有效避 免 /缓解尖峰负荷对电网的冲击 。 ③ 储能为大规模电动汽车充电提供保障 储能站 变电站 电动汽车充电站 第二部分 . “多站融合” 第一部分 .“ 三型两网” 第三部分 . 储能电站 目录页 CONTENTS PAGE 第四部分 . 展望探讨 23 第四部分 展望 “三型两网”战略的提出与不断深入建设，承载电力流的坚强智能电网将与承载数 据流的泛在电力物联网相辅相成、融合发展，形成强大的价值创造平台，共同构成 能源流 、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。 “多站融合” 是泛在电力物联网建设的重要内容 ，能够提高变电站空间资源利用率， 拓展新兴业务领域，在传统变电站的基础上，融合 储能站 和数据中心等功能，实现 能源流、业务流、数据流“三流合一”。 “多站融合”中必不可少的组成元素， 储能电站 将在“三型两网”建设中发挥重要 作用；储能技术的发展与进步，将不断推动储能电站面向安全、可靠、高效、经济 的方向发展。 第四部分 总结期待您的加入 能源局行业标准 馈能装置接入配电网技术要求 （能源 20180686） 储 能场景真泛在， 细 分领域不平凡。 电 价核定非霹雳， 质 量效率是关键。 发 输配用皆互联， 持 续攻坚核心术。 力 求模式多样化， 久 久努力功自成。 谢谢