在SMM主办的2023SMM国际光伏产业峰会-主论坛上,国核电力规划设计研究院设计总经理胡彬对于光伏储能项目发展提出了一些建议:通过新能源融合储能,以及共享储能电站,加强规范、制度建设解决成本、安全问题;根据电网能力核定储能配置,所有储能电站由调度直调,保障设备利用率,提高经济性;加强电力现货市场研究,推动储能市场化交易体系建设,探索以租代建的商业模式;推动储能创新和科技研发。行业头部企业引领高质量标准;高校、研究院所推动储能人才培养等。
第一部分行业背景
行业背景-国家战略
2020年9月22日,习近平总书记提出:中国2030年前力争碳达峰,要努力争取2060年前实现碳中和。
2020年12月12日,习近平总书记在气候雄心峰会上提出,到2030年,非化石能源占一次能源的比重达25%左右,风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。
2021年3月15日,中央财经委员会第九次会议提出:构建以新能源为主体的新型电力系统,意味着风电和光伏将是未来电力系统的主体,煤电降成辅助性能源。
行业背景-电力行业症结
传统化石能源发电,碳排放问题严重
电能的生产、输送、分配和消费需要同时进行
电源装机容量和输配电容量冗余
调峰电源运行时间较短,收益较差
跨省跨区输电,竞争激烈,实施难度大
抽水蓄能可缓解压力,但受地理限制
行业背景-新能源发电症结
间歇性
1)光伏集中在早9点到下午3点,与负荷的日特性曲线融合性较好
2)风力发电出力的高峰期在晚上,易出现消纳困难问题
波动性
受天气因素影响严重,如云层遮挡,易出现调频失稳问题
季节性
风能和太阳能季节差异较大,与负荷端需求难以保持一致
行业背景-储能应用背景
行业背景-发改委政策
行业背景-储能的作用
平滑功率输出;跟踪计划出力;“削峰填谷”辅助调频……
缓解高峰负荷需求,延缓升级扩容;改善电能质量,提高系统可靠性;维护输配电网电压稳定;应对故障,保证供电稳定等。
辅助分布式电源接入;需求侧响应及,用户侧峰谷套利,缩小峰谷差;电能质量调节与改善……
行业背景-储能市场规模
我国的储能产业近几年发展速度令人瞩目,尤其电化学储能呈现爆发式增长。
截至2022年底,我国已投运储能项目的累计装机规模为59.8GW,新型储能继续高速发展,累计装机规模达到13.1GW/ 27.1GWh,其中以锂离子电池为主。
第二部分储能系统
储能系统——储能类型
储能系统——储能寿命
例如:
铅酸电池使用寿命3~20年,使用次数<2000次。
锂离子电池使用寿命5-15年,使用次数1000~10000次。
储能系统——储能应用
可再生能源并网模式、电网辅助服务模式
储能系统——商业模式
储能作为新能源发电机组的“蓄水池”, 通过削峰填谷,降低弃光率,保证联合体获得经济效益。
“新能源+储能”联合及独立运行模式下,在能量市场上, 储能在电网低谷时段买入低价电, 在高峰时段售出高价电获得收益。储能通过价差获得收益。
储能系统——储能作用
大型光伏电站:降低弃光率、提高消纳比例、平滑系统出力、减少电力波动
分布式并网光伏:减少电力波动、提高电能质量、利用峰谷电价差套利
分布式离网光伏:保障电源供应、提高电能质量、提高经济效益。
第三部分光伏电站储能设计
光伏储能设计——储能必要性
新能源发电的难点
电网调峰能力不足、电压控制难度加大、调频难度加大、影响电能质量、影响电网调度、弃风弃光。
光伏储能设计——储能设计原则
储能系统运行、故障、投切不影响电站本身正常运行
充分优化储能与光伏系统联合系统响应网调调度指令,促进新能源消纳
选用国内成熟、可靠产品,以保证系统整体可靠性及使用寿命,最小化储能技术本身的风险
储能系统可用率应达到97%以上,整体能量转换效率高于85%
严格控制储能系统安全性,做好防火防爆等安全措施
光伏储能设计——储能规模
光伏储能设计——储能电池
磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂、铅酸、铅炭、液流等安全性、成本、循环寿命等的介绍。
储能系统——储能分类
光伏储能设计——储能系统构成
储能系统主要由电池组、储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)以及其他电气设备构成。
光伏储能设计——储能变流器
交流储能变流器、直流储能变流器
光伏储能设计——储能并网方式
低压交流侧并网、直流侧并网、高压交流侧并网
光伏储能设计——设计要点
智能消防系统
采用七氟丙烷气体灭火装置,全淹没灭火方式;
■ 消防系统认证:3C认证、UL认证、CE认证、ULC认证;
■ 根据使用环境选择钢瓶固定方式:悬挂式、柜式、管网式;
■ 根据防火区域的大小选择不同容量的钢瓶。
第四部分典型案例工程
以临清70MW光储电站、驼山网源友好型风电场示范项目、北科产业园综合智慧能源项目等工程为例,进行了详细介绍。
第五部分建议与展望
建议与展望——存在问题
新能源配套建设储能设备面临的问题
储能设备利用率低下
以弃光率较高的青海省为例,即使配置2.5%的储能,理论上每年只有225天能够利用弃电将电池充满。
建议与展望——发展建议
推进光伏储能电站发展的关键要素
成本:
•全生命周期度电成本更低
•分期扩容,降低初始配置
市场:
•价格壁垒放开
•双重价格标准
•光伏平价上网
•用户侧电价提高
政策:
•国家导向
•政策支持
•电网细则
•建立行业标准
技术:
•通过智能化技术,主动识别安全风险
•产品标准化,规范化
•系统高能效:模块化设计,精细化管理,降低电池间失配
•高精度温控,提高寿命
光伏储能项目发展建议
•新能源融合储能、共享型储能:通过新能源融合储能,以及共享储能电站,加强规范、制度建设解决成本、安全问题。
•明确配置容量及调度次数:根据电网能力核定储能配置,所有储能电站由调度直调,保障设备利用率,提高经济性。
•探索商业模式:加强电力现货市场研究,推动储能市场化交易体系建设,探索以租代建的商业模式。
•加强科技创新:推动储能创新和科技研发。行业头部企业引领高质量标准;高校、研究院所推动储能人才培养。