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 (2016~2030) • 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 (2015~2020) • 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！