新能源发电侧储能技术应用分析

新能源发电侧储能技术应用分析

胡瑞东

龙源西藏新能源有限公司 西藏自治区拉萨市 850000

摘要：目前，国内外在新能源侧储能配置领域已获得许多有价值的阶段性成果。储能配置主要明确应用场景、技术需求分析、应用模式、各应用模式下的技术性目标和经济性目标、技术类型、储能系统的控制策略或运行边界、优化配置模型及求解，最后通过对储能配置效果进行预评估形成配置工作的闭环。

关键词：新能源发电；侧储能技术；应用

前言

新能源发电具有随机波动性、间歇性，且相较于同步发电机，不具备阻尼特性。新能源机组的渗透率不断增加，给电力系统的安全稳定运行带来了严峻挑战。储能系统具有能量时移、快速响应及灵活布置等特点，是促进新能源消纳、提升新能源主动支撑能力的重要技术手段。近年来，新能源侧配置储能逐渐成为研究热点。目前，已有超过20个省份从消纳和一次调频角度发文鼓励新能源场站配置储能。伴随“碳达峰碳中和”的提出，能源转型的进一步推进，“新能源+储能”将成为新能源发展的主流模式。

1储能技术应用于可再生能源发电领域的重要性

（1）考虑到储能装置在风能和光能输出预测中的作用，可以有效地提高预测精度。（2）储能设备在一定程度上增加可再生能源发电与变电站设备容量的协调性，提高了系统利用率和供电利用率。（3）储能装置的应用可以对分布式电源本身的出力进行调节，平滑其波动，减小对电能质量的影响。（4）储能装置的应用可以调节分布式电源的输出，平滑波动，减少对电能质量的影响。（5）在分布式发电的前提下，储能装置的输出增加了分布式发电的可控性，实现灵活调度。

2可再生能源配套储能的基本原则

2.1集中共享原则

鉴于光伏网络连接和不同地区风电网络连接之间存在互补性的可能性，随着新能源分布的增加，这种互补性将更加明显。因此，应尽量集中使用的原则，提高公共资源的使用效率，降低设备成本。

2.2并网质量主导原则

除了根据新能源和储能功能的特点确定储能配置系统外，相关部门还对可再生能源的网络连接质量提出了要求。是否根据质量要求并结合储能系统的安全性和成本效益的综合考虑来配置储能或如何配置大的储能。为了迫使发电机适应储能容量，这是不可取的，容易导致储能系统性能指标失真，不利于储能行业的健康可持续发展。

2.3循序递进原则

以前的匹配原则是未来实现大幅度降低储能成本的理想目标，但目前的储能成本还不足以支持所期望的目标的实现，因此，从长远来看中短期（5～8年）可根据储能系统的不同技术价值以及可再生能源系统可接受的成本限制，根据备用模式电源类型（平滑振荡电源，调频），电源类型（平滑振荡电源，临时峰值输出不超过1h），容量类型（峰谷满4h以上）逐步达到应用范围的目的。

2.4理想目标匹配原则

水力主要受雨季和旱季的影响。在储能方面，应以季节性储能为主，或采取补充风水方案，风浪流动性大，吸收平衡差，连续数日有风或无风天气。风电储能联合应用的关键是通过适当的容量配置和运行策略，抑制波动和干扰造成的系统碰撞；长储系统配置10小时以上，能相对有效应对风浪的动态和间歇性问题，光伏发电主要表现为日差和短期波动，峰值特征明显，储能技术在光伏电站中的应用可以提供平滑电流、调峰和填谷的功能，实现频率调制和电压控制。从理论上讲，有必要配置超过四小时的储能容量，并具有平滑波动的功能。

3可再生能源配套储能技术的措施

储能技术可以实现电能的储能，打破了传统发电和地方用电的特点，并在许多领域得到应用。目前，储能技术广泛应用于发电和其他行业。储能技术广泛应用于能源系统，储能技术的研究和示范工程的建设有力地推动了储能技术的快速发展。不同国家可再生能源的能耗和负荷特点，结合我国储能技术的现状和未来前景，各国都特别关注储能技术的市场和技术需求，并对我国储能产业的发展提出了一些建议：（1）随着世界智能电网的发展和现状，智能电网的技术经济价值将得到最大限度地发挥。（2）通过对与可再生能源网络相连接的大容量储能系统建设的市场分析和实证研究，分析了各国可再生能源政策对储能在市场上，可再生能源并网用储能系统的测试和评估。（3）在对发电方、电网公司和用户的储能经济性进行综合评价的基础上，综合分析了不同投资者对储能的需求和合理成本，并结合国内外不同的电力市场环境进行了阐述。（4）对不同类型的蓄电池储能集成技术进行评估和论证，系统深入地掌握蓄电池储能技术，积累工程经验。

4新能源侧储能配置方法研究展望

限于储能的技术发展水平和成本水平，目前储能在新能源侧的应用主要面向4个服务纬度和时间尺度：毫秒、秒级暂态稳定问题（主动支撑电网能力）、数分钟级系统可调节能力差（促进新能源消纳）、小时级区域调峰能力不足（参与系统调峰）、更长时间的通道外送潜力未完全发挥问题（缓解输电阻塞）。通过对现有新能源侧储能配置技术的归纳与分析，认为现有技术尚有如下不足：（1）储能应用场景设定较为单一，在储能成本仍然较高的情况下，不能保证项目的投资经济性；（2）无法支持以全年为周期，兼顾长期消纳和短时主动支撑的储能需求分析；（3）没有考虑风储、光储、风光储多场景的差异化需求；（4）目前的研究都集中在数小时级时间尺度内，尚未在更长时间尺度上探讨储能的应用问题。伴随双碳目标的提出，新能源将继续规模化快速发展，新能源消纳压力将越来越大。同时多种储能技术快速迭代和成本持续下降，从技术供给侧到需求侧双向将推动新能源侧储能应用需求进一步演化。对新能源侧储能配置方法进行如下展望。（1）在新能源高占比的新背景下，系统将无法承受规模化新能源对于系统灵活性调节资源的过度占用，新能源与常规电源共担系统安全稳定运行责任和义务是未来的技术发展趋势，需要开展兼顾消纳与主动支撑电网的储能配置方法研究。在兼顾消纳与主动支撑电网场景下，储能将面向移峰填谷+功率预测补偿24h持续，惯量、频率、电压支撑需求随机高频出现的复杂过程，需要储能同时具备毫秒级的响应速度、小时级的持续充放电能力，同时在充放电状态频繁切换工况下具备较长的使用寿命，才能保证项目的投资经济性，需要开展混合储能对于复杂储能工况的匹配研究和容量优化配置；（2）中国新能源发展过程中由地域、资源禀赋、负荷、网架结构等形成了多样化差异化发展形态，需要开展考虑差异化发展背景的储能配置方法研究；（3）结合源网荷发展趋势，研究新能源侧在电站层、区域电网层应用储能的联合配置方法；（4）伴随储能成本下降和新能源侧对储能技术需求的演化，新能源侧储能应用的时间尺度将从日内扩展至周、月、跨季节乃至更长时间和具备空间运输能力的储能形式，如新能源电解水制氢等，储能需求具有超大容量、超长时间尺度等特征，需要开展考虑长时间、大容量、跨季节调峰的储能需求及兼顾多时间尺度的储能配置方法研究；（5）探讨双碳、新型电力系统发展背景下的新能源侧储能技术需求，考虑碳排指标，开展计及经济效益、社会效益、环境效益等综合效益的储能配置方法研究；（6）随着储能的发展以及市场行为驱动，将催生出众多新模式新业态，结合储能领域政策机制的变化形势，需要开展适应新业态的储能配置方法研究。

结束语

储能技术是未来电力工业发展的重要技术之一，它广泛应用于光电、光热、风能、电网等领域。在技术方面，钠电池、液流电池、锂离子电池、铅碳电池等具有重要的性能，具有广阔的应用前景。近年来取得了长足的进步，但根据高密度、低成本、大规模的新能源存储市场的要求，这些化学电池需要尝试突破有效的技术才有机会实现大规模的工业应用。

参考文献：

［1］应益强,王正风,吴旭,等.计及新能源随机特性的电网深度调峰多目标策略[J].电力系统保护与控制,2020,48(6):34–42.

［2］梁亮，李建林，惠东.大型风电场用储能装置容量的优化配置［J］.高电压技术，2011，37（4）：930-936