面向新能源应用的储能技术ppt课件

面向新能源应用的储能技术,第470次香山科学会议,华中科技大学2013.10.17,文劲宇,1,汇报提纲,新能源定义与规划新能源并网中的科学问题基于储能的解决方法一些认识,2,以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源，取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能,新能源定义,联合国新能源和可再生能源会议（1980年）,3,欧洲的目标20:20:20,20%reductioninemissions排放减少20%renewableenergy新能源利用By2020comparedto1990,新能源规划,4,美国,新能源规划,能源部：2030年，风能为美国提供20%的能源WWF：2050年，100%的可再生能源,5,中国：可再生能源发展“十二五”规划,新能源规划,主要指标（2/4）1.可再生能源发电在电力体系中上升为重要电源，2015年电量达到20%以上；4.分布式可再生能源应用形成较大规模，30个新能源微网2020年，累计并网风电装机达到2亿千瓦，年发电量超过3900亿千瓦时，其中海上风电装机达到3000万千瓦，风电成为电力系统的重要电源2020年，太阳能发电装机达到5000万千瓦，太阳能热利用累计集热面积达到8亿平方米,6,汇报提纲,新能源定义与规划新能源并网中的科学问题基于储能的解决方法一些认识,7,新能源发电的大规模应用：并入电网可再生能源法：全额收购可再生能源法修正案：全额保障性收购过去：电网能接纳多大比例的风电现在：在高比例新能源发电并网条件下如何保证电力系统可靠运行对电网的影响：风电、太阳能特点：波动，随机（但部分可预测）,新能源并网,8,发电,输电、变电、配电,用电,电能难以大规模存储发出电能需即时传输发电负荷实时平衡,电力系统的特点,电力系统：刚性（充裕性、稳定性）,调度,9,发电（稳定、可控）,输电、变电、配电,用电（随机、不可控、可预测）,充裕性：发电侧输出功率稳定且可控，用电侧负荷随机性大稳定性：以同步发电机为基础，同步运行，3000r/min,火电,水电,核电,传统电力系统的特点,调度,10,传统电力系统的特点（续）,传统电力系统一直在解决负荷的波动性和随机性问题！,充裕性：一组可控变量跟随一组随机变量调频，调峰,11,传统电力系统的特点（续）,传统电力系统必须应对一台机组脱网或更严重的故障！,稳定性：惯性稳定（发电机转子惯性，自稳）电压稳定（无功控制）振荡稳定、功角稳定（有功控制）严重故障（切机切负荷解列，被动致稳）,12,发电（稳定、可控）,输电、变电、配电,用电（随机、不可控、可预测）,火电,水电,核电,新能源电力系统的特点,大规模风电并网：对电力系统的运行特性有深刻影响,调度,千万千瓦级大型风电基地并网,大规模分布式风电场并网,风电（随机、不可控、难预测）,13,负荷与风电：两组随机变量的平衡问题！,充裕性：波动范围增大，爬坡增大，不确定性增大,新能源电力系统的特点（续）,2周内的单日波动范围从19.3GW/天增大到26.2GW/天）,风电的不确定性增大了净负荷的不确定性,净负荷爬坡（从4052MW/h增大到4560MW/h）,14,通过变频器控制，风电机组特性可优于同步发电机！,稳定性：惯性稳定（风轮惯性；光伏发电单元无惯性，储能？）电压稳定（可有帮助）振荡稳定、功角稳定（可有帮助）脱网故障（单机风场/群，与常规电网类似）,新能源电力系统的特点（续）,15,发电（稳定、可控）,输电、变电、配电,用电（随机、不可控、可预测）,火电,水电,核电,未来电力系统：多组随机变量的平衡！风光电、微网的高渗透将使电力系统运行方式发生深刻变化！,调度,大规模风电、太阳能（随机、不稳定、难预测、难控制）,电动汽车、新能源微网（随机、移动、不可控、难预测）,未来电力系统的特点,16,汇报提纲,新能源定义与规划新能源并网中的科学问题基于储能的解决方法一些认识,17,发电（灵活可控）,大电网,用电（部分可控）,火电,水电,核电,储能：多种应对方法中的一种！,优化调度,大规模风电、太阳能（提高预测精度）,电动汽车、新能源微网（随机、移动、不可控、难预测）,应对大规模风电并网的方法,储能,18,电力系统的主要控制：有功功率，无功功率传统控制设备：发电机FACTS设备：无功，分散布置电力系统储能：有功+无功，“全能”，主动致稳,储能对电力系统的作用,储能使传统的“刚性”电力系统变得“柔性”！,19,储能把发电与用电从时间和空间上分隔开来发出的电力不再需要即时传输用电和发电不再需要实时平衡,电力系统储能带来的根本变化,储能将使电力系统运行方式发生根本变革！,20,储能作用示例：风电参与调频,模拟惯量控制下垂控制转子转速控制转子桨距角控制综合控制（对应不同风速）储能（case：必须最大功率跟踪；风电场参与调频）,21,储能作用示例：风电波动抑制,综合控制（对应不同风速）储能（case：必须最大功率跟踪）大范围消纳可平抑波动波动范围限值是否合理？为何必须最大功率跟踪？,风电场出力波动限值（MW）,22,储能辅助提高负荷跟踪机组载荷水平示意图,储能作用示例：调峰,23,储能辅助提高负荷跟踪机组载荷水平示意图,储能的作用示例：调峰（续）,储能辅助提高基荷机组运行容量示意图,24,储能辅助提高负荷跟踪机组载荷水平示意图,储能的作用示例：调峰（续）,储能辅助提高基荷机组运行容量示意图,（1）提高常规机组调控能力（2）利用储能哪个更经济？,25,飞轮电池,电池抽水蓄能,抽水蓄能,惯性、稳定性、波动,波动、爬坡、调频,负荷跟随、调峰,储能需求分析：大电网应用,电力系统储能：多元复合储能（功率型，能量型）,26,输电网络,高压配网110KV,G,G,G,G,中压配网35/10KV,低压配网0.4KV,负荷,负荷,MG,MG,MG,MG,MG,微网可独立运行,储能需求分析：微网应用,储能可能将首先在微网中得到广泛应用！,27,风电的装机与出力变化特性并入电网与其他电网的互联状况及相互支援能力常规备用容量状况需求侧管理状况辅助服务（备用、电能质量等）的成本能源市场中的时移套利可能性各种可用储能技术的特性,储能需求分析：需要考虑的因素,28,汇报提纲,新能源定义与规划新能源并网中的科学问题基于储能的解决方法一些认识,29,大规模风电、太阳能并网为储能在电力系统中的规模化应用提供了新的机遇，但目前还不明确是否存在储能在解决某些问题上的不可替代性长远来看，风电在电网中的渗透率能够达到什么水平最终取决于风电出力与负荷的相关性及降低电网中常规发电机组出力的能力在储能的规模化应用之前，势必存在常规发电机组装机容量过大及过度