电网关键节点共享储能的优化配置研究

期刊: 环球科学 2023年第13期 DOI: PDF下载

吕志荣 赵乌云高娃 刘东旭 杜培珍

内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司 内蒙古呼和浩特市 010000

摘要

在电力系统中电网关键节点配置共享储能是提升新能源的高比例消纳、减少系统调峰、减少电网调度压力的重要途径之一,鉴于目前储能电站处于发展初期,储能的高投资成本是限制其规模化发展的主要障碍,合理配置储能容量、使共享储能经济效益最优,本文对共享储能电站节点及容量选择提出思路和建议,有利于提升新能源综合利用率和电网安全稳定运行水平,对于构建以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。


关键词

关键节点;共享储能;优化配置;新型电力系统

正文


一、背景

“双碳”目标下,中国能源调整结构进行调整,电力系统要求增强稳定性,促使储能的实际应用越来越重要。当今,中国储能产业正经历标准及各项地方、国家政策陆续发布,单一新能源电站储能及共享储能实际运营不断产生,相比于新能源电站单独建设储能,在多个新能源电站的条件下,共享储能能有效提高储能设备的利用率。

二、共享储能的建设必要性

1.提升新能源消纳减少发电企业限电率

新能源与储能联合部署运行,可显著平缓电源的出力波动,提高线路利用率及外送能力,提升清洁能源电源聚集区的调峰能力,新能源受自身特性限制,出力会呈现较大的周期性起伏,利用配合储能设施能够及时存储高峰期电能并在低谷期释放,及时消纳大规模清洁能源,有效降低发电企业限电率。

2.提高电网调频调峰能力,降低电网调度压力,助力构建新型电力系统

电化学储能够以毫秒级的速度,快速响应电网需求,并可实时、精确控制充放电过程,同时以非常经济的成本实现容量调节,可与煤电、抽水蓄能等方式配合,有效提高大电网的调峰调频能力。并有效缓解调度在用电高峰期的调峰压力。储能电站通过共享储能等创新模式,实现大规模集中统一调度,可有效缓解部分地区峰度夏供电紧张、区域内调峰能力偏低等问题。

3.提高储能利用率,使共享储能电站经济效益最优,助力储能电站规模化发展

储能安装在发电侧,能平滑风电、光伏等清洁能源发电的输出。安装在电网侧,储能系统对电网的安全稳定运行也将起到重要作用。在制定电网输配电发展规划时,同步考虑储能电站建设并纳入电网统一调度,参与电力辅助服务,考虑充分使用储能电站,最大限度地发挥电化学储能的社会经济价值。电网企业积极参与共享储能电站的规划及建设,使共享储能电站经济效益最优,助力储能电站规模化发展。

三、共享储能配置节点及容量选择

1.共享储能配置节点选择

根据共享储能配置原则,解决地区的规划新能源接入及消纳;电网调峰及电网安全稳定运行,并因地适宜规划共享储能建设区域,根据地区电网条件,拟在关键场站配置共享储能电站。

2.共享储能配置容量选择

关键节点配置独立共享储能电站,采用基于层次分析法,以储能系统的静态总投资收益率最大为目标函数,为地区提供调峰辅助服务的同时满足储能电站的运行约束等条件下,建立优化配置模型,解决储能电站容量、功率、年充放电次数问题。

1)目标层:

目标函数为:

静态总投资收益率=(Qf+Qb-Qc/mix0y0

mi1Wh储能电站的综合造价;

x0:储能电站的建设容量;

y0:储能电站的充满电的小时数;

Qf:储能电站放电收益;

Qb:储能电站补贴收益;

Qc:储能电站充电收益;

利用规划求解法解目标函数最大值的(x0y0)。

2)准则层

(1)以赤峰北部电网为例,考虑地区电网有双高峰,年充放电次数最大按不大于720次。

(2)考虑各储能电池单位造价差别较大,暂按磷酸铁锂储能按照1.1元/Wh考虑。

(3)根据目前相关政策,放电电价按0.326元/kWh;充电电价(谷电价)按0.147元/kWh;补贴电价按0.35元/kWh

(4)电池充放电损耗按0.9。

(5)年充电量规模按赤峰北部地区电网主变(3台750MVA)N-1时的年弃电装机最大700MW为假设,风电弃电小时数为812h,地区电网年弃电量为5.68亿kWh。

3)结果:

经计算,储能电站建设容量约为272MW(2.9h),充放电次数约719次;考虑建设容量取整,建议280MW/840MWh,年充放电次数为720次。

四、推动共享储能发展的思考

1.多元化提高储能建设的参与方

电网企业应成为储能的重要建设者和推动力,联合投资是一种比较适合电网企业与社会资本合作的共享储能投资模式。在该模式下,电网企业可以充分发挥自身的资金优势、技术优势和人才优势。电网企业应积极参与共享储能投资建设,或作为运营服务商,充分吸引社会资本参与电网建设,提高储能市场规模,实现多方共赢。

2.协商选择合适的建设方式

电网企业应积极参与共享储能投资建设,或作为运营服务商,充分吸引社会资本参与电网建设,提高储能市场规模,实现多方共赢。随着电力改革深入,越来越多的市场主体参与到储能行业,相互之间的关系也愈加紧密。各市场主体需要通力合作,充分调动各自的技术、资本优势以及市场经验,从满足自身需求出发,在法律既定的框架内探索储能系统的创新管理体系与商业模式,形成具有中国市场特点的商业化运营模式。

本文采用层次分析法基础上,利用规划求解法对电网共享储能优化定容进行研究,建立储能收益为最大目标函数,在多条件约束下,实现共享储能的容量、功率配置,并提出年充放电次数预测。本文对共享储能电站节点及容量选择提出思路和建议,推动共享储能电站规模化发展,有利于提升新能源综合利用率和电网安全稳定运行水平,对于构建以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。

参考文献

[1]李春来.青海省规模化电网侧共享储能发展分析.青海科技,2022.

[2]冼钟业.双碳目标下的电网共享储能技术研究.工业加热,2022.11.

[3]金辰.储能与共享储能商业化现状分析及建议.科技创新与应用,2022,167-169.


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