11.王巍-能源互联网中的电化学侧储能解决方案323_优化.pdf

能源互联网 中 的 电化学储能 解决方案 汇报人刘佳璐 能源互联网 与泛在电力物联网 储能 在泛在电力物联网的价值 科陆储能关键技术 储能案例分享 目 录 1 2 3 4 能源互联网与泛在电力物联网01 能源互联网的背景 电网业务市场 激烈，企业经营 遇到瓶颈 互联网通过平台 对接供需双方， 给电网带来 挑战 电网越来越 复杂，安全运 行压力加大 在 2019年 1月 13日发布的国家电网有限公司 2019年 1号文件中，排在年度重点工作 首位的就是推动电网与互联网深度融合，着力构建能源互联网。 能源互联网的目的新能源消纳 电网运行的安全、 高效、可控 多能互补 最终实现新型供能方式与用能方式的高效协同 szclou.com 将泛在电力物联网概念融入前期建设的坚强智能电网中，实现深度信息物理融合， 智能电网更强调 源网荷储 的协同作用。以互联网思维打造电力系统 新业务、新业态 和新模式 能源互联网的构建 szclou.com 能源互联网 传统信息网的信息流动限制较少，可以自由的进行交换，信息阻塞等问题不 会带来严重后果，而电网则需要考虑实时调度（满足基尔霍夫定律） 。 能源互联网与传统的信息互联网有很大的不同，其无法做到完全的去中心化，因此不能完全照搬已有 的信息互联网技术，必须根据能源互联网的需求，使信息技术融入能源网络。 传统信息网承载的为信息流，信息通过地址和编码可实现来源追溯，而能源 互联网承载为能源流，来源无法追溯。 信息存储相对容易，而电网运行且需要实时平衡，且大规模存储困难，因此 有较为严格的限制 。 szclou.com 智能电网与泛在物联网 的关系 通过智能电网与泛在物联网的互联互通、互相融合，共同促进新业务、新业态、新模 式的出现和发展。 泛在物联网 全面感知 要素互联 信息共享 云端服务 数据驱动 互联生态 实现智能电网运行状态的全面检测和实时调控 提高智能电网节点和物联网的互动能力 消除智能电网监控盲点，实现横向、纵向信息贯通 提升电网集中和分布式运算、决策能力 数据信息增值服务、数据共享、大数据分析 产生新业务、新模式、新业务，增加新效益 智能电网 szclou.com 能源互联网 泛在电力物联网将电力用户及其设备，电网企业及其设备，发电企业及其设备，供应 商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和 政府社会服务；发挥电网为 枢纽、平台和共享 作用 。 越来越多的新能源 越来越多的新业务 泛在电力物联网 szclou.com szclou.com 泛在电力物联网 状态全面感知 信息高效处理 应用便捷灵活 万物互联人机交互 培育发展 战略性 新兴产业 改善服务质量 提高经营绩效 电网安全经济运行 泛在电力物联网 数据资源支撑 泛在电力物联网要打造最大的物联网平台 接入 设备量最大 的 物联网生态圈 泛在电力物联网 szclou.com 储能在泛 在能源互联网 中的价值02 电力储能应用场景 调频 应用 在电网重要 节点，平抑电网 波动 调峰 类似抽水蓄能电 站，直接参与电网 调峰 虚拟电厂 运用先进调控技术及物联 网技术，将储能与多种能 源整合调控 参与电网运行 弃光弃风 应用在新能源发电 侧，解决弃光弃风 电能质量 无电地区、网架薄 弱地区 备用电源 类似 UPS电源， 充当后备电源 储能 应用 储能是“源、网、荷、 储 ”智能电网的 重要环节 szclou.com 2.1 火电储能联合调频技术 电 网 电 网 调 度 中 心 2 2 0 k V 双 回 路 线 路 A G C 指 令 A G C 指 令 A G C 指 令 电 厂 R T U 机 组 D C S2 机 组1 机 组 储 能 辅 助 调 频 控 制 系 统 4 . 4 7 8 M W h 磷 酸 铁 锂 功 率 型 电 池 9 M W 2 0 k V / 6 k V 6 k V 厂 用 电 母 线 联合调频原理 利用电池储能系统快速、精确响应的特点 辅助发电机组进行 AGC方式下的负荷调整 提高发电机组的调节性能 不对机组自身的调节带来扰动 联合调频控制原理 电网调度发送 AGC指令给到电厂 RTU 储能主控单元和发电机组 DCS接收 RTU转发 AGC指令 发电机组按常规流程响应 AGC指令 储能主控单元根据 AGC指令和机组并行运行状态信号，控制储能系 统自动补偿机组出力偏差 联合调频价值 提升电厂 AGC调频性能 Kp，获得更多补偿 减少机组设备磨损，延长设备寿命 减少机组频繁变化处理，降低煤耗 提升机组整体的 AGC调频能力，改善机组运行的可靠性和安全性 2.2 用户侧 -盈利模式 用户侧盈利模式 赚取峰谷价差 削减需量电费 减少后备电源投 资 延缓变压器增容 投资 2.3 电力市场中的储能价值 负荷中心发电资源稀缺，发电成本高，电源 中心发电资源丰富，发电成本低，在阻塞断 面布置储能改变电力潮流 发电资源丰富 发电资源稀缺 潮流方向出现阻塞 ⚫不同地区的电力资源供求关系不同 ⚫节点 /分区电价反应不同地区的边际机组发电价格 电力空间价值 价 格 下 降 价 格 上 升 ⚫储能改善阻塞，延缓升级改造 2.4 电化学储能在泛在电网的价值 新能源并网问题 ⚫新能源快速发展，区域电网断面阻塞风险逐年加大 ⚫新能大规模并网导致本地区电网调节需求大幅增加 区外送电带来的问题 ⚫区外送电导致安全供电风险增加 ⚫区外送电导致本地区电网调节需求增加 用电负荷持续增长，存在电力缺口 ⚫变压器高峰容量不足 ⚫本地落后机组退役 ⚫迎峰度夏、迎峰度冬 变电站作为链接骨干电网与中压配电网 的重要枢纽，负担承上启下的作用，接 入储能系统及数据中心可以发挥电网对 下级供电区域的有效调节能力。 szclou.com 电网侧储能在泛在电力物联网的价值 随着 IOT、 AI、大数据、云等新技术，应用在变电站枢纽环节，能够用这些新技术帮 助电力客户提升千分之一的效率，会给整个行业带来巨大的价值。 聚合用户侧可控负荷，提高电网可 调控容 量占比 新能源聚合成一个实体，通过协调控制、智 能计算和源荷预测，解决分布式新能源接入 成本高和无序并网的问题 聚集分布式电源、储能设备和可控负荷，实 现冷、热、电整体能源供应效益最大化，促 进清洁能源消纳和能源转化 szclou.com 将传统变电站打造成为多站合一的局域中枢 新型变电站除了“变电站、储能站和数据中心”外，额外的新功能真正发挥了 枢纽、 共享、平台 的作用。 通迅卫星基站 新型变 电站 传统变 电站 数据中心 储能 站 充换 电站 分布 式能 源站 szclou.com 电力市场发展概况 电力时间价值 负荷高的时刻发电成本高，负 荷低的时刻发电成本低，电力 具有时间价值，储能体现宝贵 现货价值 ⚫一天内不同时刻负荷大小不同 ⚫分时电价反应不同时段的机组发电价 格 现货市场 中不同时 间，不同 负荷，市 场价格不 同 现货市场中不同时间，不同负荷，市场价格不同 科陆储能系统关键技术03 主要设备及关键技术 -先进的系统集成能力 储能电池系统 BMS 热管理设计 消防设计 结构设计 电气设计 电池系统 系统特色 科陆储能可实现黑启动，四象限运行等功能，具备源荷双重特征，是国网的源、网、荷、储协同控 制示范工程建设的重要组成部分，也是 IoT-E、边缘计算的核心操作层。 电池柜电池模块电池单体 szclou.com 科 陆软包电池 -核心优势 安全性 科能软包装产品彻底解决安全隐 患，没有易燃易爆问题 寿命长 单体电芯 7500次，系统 5000次以上循环 寿命，解决寿命隐忧 高功率密度 电池薄，散热均匀、高效； 单芯最大 5C充放电倍率，已开发 3C储能 系统； 高能量密度 依托国能产品的高能量密度和系统优化设 计，可以提供行业能量密度最高磷酸铁锂电 池系统。 顶级封口工艺 采用了分步封口工艺，电池真空状态； 电池滥用引起鼓包时，电池不漏液； 性能稳定 多年国能 科能储能电站应用经验， 产品性能优越 szclou.com 电网侧调峰 -方案优势 年可用率 90 系统寿命 10年 平均占地 100㎡ /MWh szclou.com ● 电网峰谷差大，调峰容量不足 ● 发输变配设备损耗大，利用率低 ● 电网迎峰度夏压力大，供电不足 ● 大规模可再生能源并网，消纳 困难 ● 电动汽车普及，供电紧张的城区无序充电 带来电网巨大波动 电网调峰现状及解决方案 A B 电网现状A ● 火电机组深度调峰 ● 抽水蓄能调峰 ● 错峰用电调峰 ● 拉闸限电 现有解决方案B 新能源接入，电网峰谷差加大，调峰能力有限 szclou.com 科陆电网调峰解决方案 电化学储能 电站调峰价值 ● 减少发输变配设备扩建 ● 提高电网设备利用率 ● 减小火电机组调峰，环境友好 ● 平缓峰谷，减少线损 ● 提高新能源消纳能力 ● 储能电站增加电网优质资产 ● 经济效益和社会效益明显 调频，调压、调峰 备用、黑启动 ⚫ 调频响应速度 100ms内对电网的频率做出响应 ⚫ 调频调节精度达到 99的准确度 ⚫ MW级储能模块，根据需求灵活搭配 szclou.com 主要设备及关键技术 -储能云平台（架构） ⚫ 储能管理云平台基于阿里云架构，具有弹性计算和负载均衡等特性，能够根据实际储能电站接入工作量分 配合理的计算和存储能力； ⚫ 采用 mongdb数据库，实现更高的数据吞吐量，满足当前多个储能电站、大数据存储的实际运行环境。 保证储能电站安全运行 （保护监测） 实时监测全国各地储能电站的运行情况 告警信息短信推动 诊断电池运行状况和使用寿命 支持储能电站最优运营 （运营分析） 对各储能电站海量运行数据进行分析 设备运行状态 电站投资回报情况 收益分布情况 优化电站运营策略 支持储能电站海量数据接入 （数据采集） 电池包、电池簇、电池堆、 PCS、消防、空调及环境温湿度等 储能云平台采用 MONGDB分布式文件存储，实现多个储能电站海量数据的接 收存储 szclou.com 主要设备及关键技术 -储能云平台 档案运维数据分析运营分析 组态绘图实时监控 储能管理云平台 云架构 日、月、年充放电量 转化效率 电站收益 多电站横向比较分析 电压、电流、功率 电池状态数据 开关、消防状态 查询和下载历史数据 输出运行报表 电站接入流程化 编码电池 ID信息 电价及费率时段维护 运行数据直观化展示 开关量列表 储能云 阿里云 szclou.com 科陆储能案例分享04 科陆玉门 风光储电网融合（ VPP）示范基地 项目地点甘肃省玉门市 项目时间 2015年 风机装机容量 10MW 光伏装机容量 15MWp 储能容量 10MW 应用场景平滑波动 /计划曲 线跟踪 szclou.com 科陆虚拟电厂 VPP 利用 储能双向功率的交互 和 可调负荷的调 节 特性，将各种具有间歇性和波动性特征 的风电、光伏等新能源整合成一个对外 输 出计划功率 ，并且具有 可预测 、 可控制 、 可调度 特性的 等效电厂 ，实现虚拟电厂 。 核心技术 ⚫ 功率预测 ⚫ 能量实时管理控制 ⚫ 多种综合储能技术集中示范 szclou.com