中国领先的太阳能光伏资讯与产品导购平台
 
当前位置: 首页 » 资讯 » 行业资讯 » 正文

甘肃省电力汪宁渤:风电场加装储能系统弃风储电年收益可达近百万

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-26  来源:北极星储能网  浏览次数:329
核心提示:2019年9月25日-26日第二届中国储能西部论坛在青海举办。
 1MW/1MWH锂电池储能系统加装到直流母线上,通过现场的平滑动力出力测试,以及充放电的效果,加装超级电池以后,在分钟级/甚至秒级的有功变化大幅度降低,并且能够有效的控制风电的出力,在我们研究后发现,实际上后期风电场也直接把这套储能装置用于弃风情况下的储电,到不弃风时候的放电,一年也能够获取近百万的收益。

——甘肃省电力公司风电技术研究中心主任汪宁渤

2019年9月25日-26日第二届中国储能西部论坛在青海举办。本次会议由中国能源研究会储能专委会,青海大学,黄河上游水电开发有限责任公司,国网青海省电力公司,青海能高新能源有限公司,华能清洁能源技术研究院,中关村产业技术联盟联合会,中关村海东科技园等联合主办,青海省清洁能源高效利用重点实验室、中关村储能产业技术联盟承办。北极星储能网对论坛进行全程直播。

甘肃省电力公司风电技术研究中心汪宁渤主任在分论坛“储能参与辅助服务的路径与方式探讨”中,做了题目为“储能改善风电长并网技术性能研究”的演讲。

甘肃省电力公司风电技术研究中心主任汪宁渤:

很高兴在这儿跟大家再次交流储能和新能源发展的关系。我今天跟大家交流的是储能改善风电场并网性能研究。

首先,结合甘肃的一些新能源发展情况,谈一下储能的需求,首先在甘肃目前是在酒泉,其中敦煌变电所是国内外并网规模最大的新能源基地,在这样一个集中并网1500多万风光电的地区,又是距离兰州负荷中心1千公里,所以是集中并网规模最大,送出距离最远的新能源基地。在这样一个长条形的链条当中,形成了两头大,中间薄弱的点,在这样一个1000公里的双回输电线路过程中,由于源端的风电大幅度的有功的波动,会导致整个系统,包括有功和无功大幅度的波动,会使得整个运行控制非常的困难。

前几年,酒泉到湖南湘潭的特高压直流输电线路2400多公里的一条正负800输电线路投运,直到目前为止完全没有火电配套电源,完全由风电、光伏组成的送端电网的情况下,使得这条直流输电通道控制也是存在诸多问题、困难和挑战。

首先介绍一下大规模新能源基地的特点,除了刚才讲的情况以外,在整个中国新能源的发展状况,也是与欧美国家显著不同,资源与市场逆向分布,大规模集中开发,远距离送出的特点,包括甘肃、青海、新疆等等都是这样的一些特点。高比例、远距离外送的特点比较突出,像甘肃、新疆、青海、宁夏西北这几个省份的新能源的装机均超过30%,其中青海和甘肃已经都超过40%,甘肃的41.4%与国际上的小的国家相比,包括丹麦和德国相比,已经超过了他们的装机比例的水平。

在这样一个情况下,甘肃由于处在特殊的地理位置,所以在开发新能源方面,有一些特殊的优势,当然在青海也同样跟甘肃有很多地方比较类似的优势。

酒泉发展风电的优势,主要是风资源相对于其他地方比较稳定,场地平整,主要集中在开阔宽广的戈壁滩,而且交通条件比较好,国道、铁路都从风电场中心穿过,又是站在输电走廊的集中的位置,使得它具有比较好的大规模集中开发的新能源的特点和优势。

甘肃在新能源发展的过程中,大家可能听到有很多正面也有很多负面,但是从主要指标来看,年发电量占全省总发电量的23.7%,接近1/4,占全省用电量的32.9%,接近1/3,最大的月发电量已经到30%,装机容量占到41.5%,最大出力占全省最大用电负荷的80%以上,而且最大日发电量占全天日日发电量的55%,这些指标拿到世界范围内都是处在领先水平的,而且整个风电的发展过程中,也在积极探索高比例可再生能源发展的一些极限,到底在什么地方。

近几年,新能源的超常规发展,10年增长了200多倍,光伏6年增长了300多倍,同时新能源的总装机容量已经远远超过全省最大用电负荷,如果按照穿透率的概念来讲是141%,市场消纳能力严重不足的矛盾十分突出。同时,在前面讲的甘肃90%的风电集中在河西走廊,其中绝大部分集中在酒泉地区。需要通过750千伏电网输送到1000公里以外的兰州,是全世界并网最大规模的新能源基地。

导致这样一些问题,实际上带来的弃风弃光问题比较严重,整个国家的弃风2018年400多亿,相当于8个刘家峡电场的发电量,同时酒泉地区2011年也发生了100多次拖网事故,整个脱网事故频发,这些问题比较突出。

新能源的发展是一个机会与挑战并存的,从大的趋势来看,新能源发展的趋势又不是不可逆转的,如何来研究新能源的问题,我们首先从出力特性来研究,这是我们统计酒泉地区一个风电基地,风电整个平均利用小时数占到全年利用小时数的1/4-1/3,大概是30%左右,同时最高出力的的点是个别时段,整体呈现了大幅度波动的态势。

我们再看一下典型风电场的出力特性,也是有这样的特性,它的出力波动的幅度比较大,旁边是光伏的,大家知道光伏应该比较平滑,为什么不断的出现毛刺呢,实际这是一个多云的天气,云一遮,太阳立刻就降下来了,云一走,立刻就上来了,所以形成大幅度的波动比较突出,而且跟风电自我互补性不一样,光伏是一片云遮太阳,一片光伏的整体出力都呈现这样的特性。

同时整个风电又存在群体效应,也就是整个风电在整体的时间里,单台机组和单个风电场的浮动变化率更快一些,到整个大的风电基地总的风率呈现自我平滑效应。

这是整个出力平均的时间,99%以上的时间,整个酒泉风电基地的出力不超过60%,也就是它的平均出力水平比较低,只有不到1/4,25%左右,但是最大出力实现的时段非常少。

这个是整个发生事故情况,一个是电压跌落的电流变化和模拟功率的有功功率的曲线,在这样的过程中,会导致整个单个风电场发生事故,甚至有可能引起连锁故障,在整个酒泉2011年的时候,先后发生过100多次事故,风电最大的脱网3次严重的事故,最大的脱网达到了153万,相当于同时甩掉了5台30万的机组。实际上,对整个系统的电压和频率,电能质量,以及系统安全稳定都造成了很大的影响。为什么会对系统安全稳定影响呢?主要是是在运力负荷中心1千多公里的地方,当地没有常规电源支撑,突然甩掉150多万的负荷,必然会导致功率缺额难以弥补,对系统造成很大的冲击。

整个新能源出力的整体在极端情况下,新能源占比非常高,这是理论出力还原以后,最大的一天风光电的出力,包括全省用电负荷70%,实际上没有发生过这种情况,主要是发不出来这么多,已经弃掉了一部分,如果真发生这种情况,高比例新能源的发展会有一个比较大的越级。

这是风电的典型波动的情况,单台风电机组,风电场群,和整个酒泉,以及全省的风电变化幅度,大家可以看到,单场和单机波动幅度非常大,但是就全网或者酒泉地区有自我平滑效应,这个特点在风电当中普遍存在,也就是风电具有时空互补特性,这种互补特性是使得风电的整体的个性既不像我们想象的那么好,也不像我们想象的那么差,典型技术研究,我们主要是探索了一个风型储能提高风电储能的技术研究,通过锂电池和风电机组,风电机组+超级电容两种方式,两种方式都按照功率型储能的方式来运行,主要是改善风电并网的出力波动,电压支撑,可调性能和展态能力的支撑方面做了一些探索性的研究。

选择的是在酒泉基地西段的一个鲁能风电场,是3兆瓦的风电机组,在一端母线按照1MW/1MWh的箱式锂离子电池储能系统,实行平抑风电功率分钟级波动,跟踪计划出力。

这是我们接的锂电池储能系统内部的一个结构图,就是1MW/1MWH接到35千伏母线上。

这个储能的工作策略,通过研究,主要是进行平滑出力,并且通过充放电来应对一些紧急的缓解风电的出力波动,同时,可以探索削峰填谷,工艺增益和差值控制等等研究方法,这是风电机组加装超级电容的一个示意图,由于3MW用两个1.5MW的变频器并上的,相当于在两个变频器之间的直流母线上加了一个超级电容,只要在这个地方加装一个类似于储能的元件,同时能提供有功和无功支撑,对整个风电机组的性能改善肯定有比较大的帮助

这个是风储联合运行的模拟图,也就是说,在运行过程中,通过储能的工作,平抑毛刺浮动,但是变化的幅度整体不大,因为储能整体的容量比较小,只能起到这样的作用。

这是在风电机组上加装超级电容,并且在里面加装电力控制界面,在两个变流器之间的直流母线上分别加装两个150千瓦的超级电容,通过超级电容的激装,超级电容由于是瞬间的快速充放电,既能够吸收一定的有功,也能够释放出无功,在这个过程中,在电压跌落的过程中,我们选择的不同的测试,在接近额定功率70%左右的电压跌落情况下,能够保证5秒钟充电机组继续发出有功,这个是很好的电压耐受和展开支撑能力,整个通过超级点肉的作用,大幅度提升了风电机组的并网特性。这个是出口电压和无功变化,持续的时间是5.1秒,跌落有功整体的结束的时候,有功功率和无功的变化都完整的记录下来,证明在电压跌落到70%左右额定电压的情况下,具备能够继续平稳的输出有功的功能。

这个是整个记录波形图,并且在过程中,超级电容吸收了这么多有功,降低了母线电压的升高幅度,从而大幅度提高了机组的电压耐受能力和展开支撑能力,风电机组在这种情况下,可以有效的以继续输出有功,提升整个发电的特性。

1MW/1MWH锂电池储能系统加装到直流母线上,通过现场的平滑动力出力测试,以及充放电的效果,加装超级电池以后,在分钟级/甚至秒级的有功变化大幅度降低,并且能够有效的控制风电的出力,在我们研究后发现,实际上后期风电场也直接把这套储能装置用于弃风情况下的储电,到不弃风时候的放电,一年也能够获取近百万的收益。风电尽管在大风的时候,普遍弃风,但是大量的时间,不来风的时候,整个又是不限电的,大风的时候充满,没风的时候再放出去,较好的发挥了作用,从技术角度没什么可言的,但是从经济上,一年的运行效果还是不错的。

这个策略是我们在绝对功率控制下,风电整体按照这样的控制策略来进行执行,使得储能降低弃风率,并且能够动态调整它的运行状态,通过控制平台,来实现充放电的有序的控制。当然这套控制系统也可以进行人工控制,比如弃风条件下的充放电,后期我们风电场自己改变的。

通过这样一些探索,功率型储能,通过锂电池和超级电容的组合,可以大幅度的改善现有风电场的一些技术性能,尤其是在展台支撑能力和电压耐受能力,以及抗干扰能力方面,具有明显的效果,使得风电场和风电机组预备某些常规电源的特色。在高比例新能源发展过程中,对于改善风电并网特性或者是风电光伏的适应能力,逐步的提出了更多的需求,我们这个研究正是从这些方面进行有益的探索。

我的汇报到此结束,谢谢大家!

 

 
[ 资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
推荐品牌
光伏图集
0条 [查看全部]  相关评论

 
推荐图文
推荐视频
推荐资讯
点击排行
 
欧乐光伏网
广告投放 24H在线客服:
   刘炳慧点击这里给我发消息
   15266903315
VIP会员办理 VIP会员办理顾问:
   吴苏文点击这里给我发消息
   15069236023
媒体合作/邀请 欧乐光伏网主编:
   钮润敏点击这里给我发消息
   18315915289
aolar官方微信
aolar微信订阅号
aolar手机版
aolar手机版
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 网站地图 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言 | RSS订阅 | 鲁ICP备14004948号-1