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文檔簡(jiǎn)介
低慣量電力系統(tǒng)儲(chǔ)能應(yīng)用探究2023年7月2020-2060年我國(guó)電力發(fā)展情景*電源裝機(jī)結(jié)構(gòu):2025年非化石能源發(fā)電裝機(jī)占比約為50%;2035年風(fēng)光裝機(jī)量超過(guò)總裝機(jī)容量50%;2055-2060年煤電裝機(jī)保持3億kW左右發(fā)電量結(jié)構(gòu):2030-2035年間非化石能源年發(fā)電量占比超過(guò)50%;2045-2050年間風(fēng)光發(fā)電量超過(guò)總發(fā)電量50%1009080706050403020100100908070605040302010025201510593.5
10090.279.089.176.292.415.785.688.615.281.666.679.914.78072.474.6和效16.264.748.065.513.757.2
60.157.654.052.912.750.0
54.16045.044.722.042.137.829.638.59.59.833.19.69.38.84020033.97.611.37.24.44.93.314.44.73.610.8
12.15.35.42.15.11.44.60.75.74.03.02.91.711.70.813.10.5
0.49.602020
2025
2030
2035
2040
2045
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2055
20602020
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2050
2055
2060非化石能源發(fā)電量占比
年總發(fā)電量
風(fēng)光發(fā)電量
煤電發(fā)電量非化石能源裝機(jī)占比
發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?/p>
風(fēng)光裝機(jī)煤電裝機(jī)1*.
雙碳目標(biāo)下我國(guó)能源電力系統(tǒng)發(fā)展前景分析.
中國(guó)科學(xué)院學(xué)部“碳達(dá)峰與碳中和”科學(xué)與技術(shù)前沿論壇,
2023年2月.低慣量電力系統(tǒng)低慣量電力系統(tǒng)or低慣性時(shí)間常數(shù)電力系統(tǒng)未來(lái)電力系統(tǒng)將逐步從以同步電機(jī)為主的系統(tǒng),轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈弑壤履茉醇案弑壤娏﹄娮友b備特征的電力系統(tǒng)推L
廣和效益
析TmCTeLC2量化表征電網(wǎng)慣量的重要指標(biāo)等效慣性時(shí)間常數(shù)電力系統(tǒng)等效慣性時(shí)間常數(shù)演變趨勢(shì)為便于開(kāi)展分析,以慣性時(shí)間常數(shù)M作為系統(tǒng)慣量水平的主要表征指標(biāo)100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%12108包含多臺(tái)發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng):
n
M
M
SS推廣應(yīng)用和效益分析6
Ni
BNiB
i
14
2
Jn
Ni
mNiS
SBNi
B
2
Sn
i
1Ni01996-2016年,歐洲電網(wǎng)慣性時(shí)間常數(shù)從8s下降至6.6s,新能源裝機(jī)占比極高的丹麥電網(wǎng)則從8s快速下降至3.2s*水電火電核電風(fēng)電太陽(yáng)能其他等效慣性時(shí)間常數(shù)-不考慮風(fēng)機(jī)慣量*Fernández-Guillamón
A,Gómez-Lázaro
E,Muljadi
E,et
al.Powersystems
withhigh
renewable
energy
sources:
A
review
ofinertia
and
frequency
control
strategies
overtime[J].Renewable
and
Sustainable
Energy
Reviews,2019,115:109369.3低慣量電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)電力電量平衡新能源滲透率提升2040年主要挑戰(zhàn):新能源消納主要挑戰(zhàn):新能源消納+電力保供+頻率穩(wěn)定主要矛盾:中短時(shí)間尺度電力平衡主要矛盾:中短時(shí)間尺度電力平衡+長(zhǎng)周期電量平衡?
短時(shí)間尺度?
正常天氣條件有功功率偏差——頻率穩(wěn)定場(chǎng)景條件時(shí)間尺度新能源消納
or
頻率穩(wěn)定?中時(shí)間尺度小時(shí)級(jí)日級(jí)功率平衡問(wèn)題——新能源消納?
極端天氣條件電力保供+頻率穩(wěn)定?
長(zhǎng)時(shí)間尺度跨周跨季電量平衡問(wèn)題——電力保供4儲(chǔ)能在低慣量電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)能源/電力的“斷點(diǎn)續(xù)傳”“緩存”儲(chǔ)能
儲(chǔ)能特有的功率控制和能量搬移功能,是支撐高比例可再生能源高效利用的有效調(diào)控手段能源轉(zhuǎn)型未來(lái)愿景效益分析新型電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間尺度電力電量平衡源
網(wǎng)荷電力系統(tǒng)特性的根本性變化(靈活性、經(jīng)濟(jì)性、安全性提升)儲(chǔ)5儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景新能源消納-場(chǎng)景1高比例可再生能源電力系統(tǒng)發(fā)展情景?
儲(chǔ)能促進(jìn)新能源消納作用存在飽和效應(yīng),隨著儲(chǔ)能相關(guān)指標(biāo)2030年裝機(jī)增加,儲(chǔ)能對(duì)新能源消納促進(jìn)作用逐漸減弱一次能源消費(fèi)總量(億tce)58非化石能源在一次能源消費(fèi)中的比例(%)28.11.004.506.8112.530.6310.263.3526.8%全國(guó)西北受端東北核電水電26.69%26.60%26.6%26.4%26.2%26.0%25.8%25.6%風(fēng)電廣應(yīng)用和效電力裝機(jī)(億kW)太陽(yáng)能發(fā)電生物質(zhì)電煤電氣電25.67%指標(biāo)名稱(chēng)生產(chǎn)模擬仿真結(jié)果*非化石能源發(fā)電量(萬(wàn)億kWh)非化石能源發(fā)電占比(%)新能源**發(fā)電量(萬(wàn)億kWh)新能源發(fā)電量占比(%)5.4751.072.750.000.390.771.161.551.93配置儲(chǔ)能容量(億kW)25.67**結(jié)果統(tǒng)計(jì)中“新能源”均僅含風(fēng)電、光伏,不包括生物質(zhì)發(fā)電6*仿真基于中國(guó)電科院新能源時(shí)序生產(chǎn)模擬軟件儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景頻率穩(wěn)定隨著M
降低,出現(xiàn)功率不平衡后?
頻率初始下降率增大?
頻率最大偏差增大虛擬慣量?
不影響頻率穩(wěn)態(tài)值效?
是否應(yīng)該缺啥補(bǔ)啥??
是否能補(bǔ)得上?是否具有經(jīng)濟(jì)性?電化學(xué)儲(chǔ)能可快速減小功率不平衡值??
是否會(huì)導(dǎo)致新的問(wèn)題?范例中,當(dāng)電網(wǎng)H(M/2)=3時(shí),頻率偏差最大值約1.33Hz,電網(wǎng)H(M/2)=5時(shí),頻率偏差最大值約1.25Hz,兩者差別偏差僅為0.08Hz(考慮到北美電網(wǎng)頻率為60Hz,實(shí)際偏差更?。?/p>
Anderson
P
M
,
Mirheydar
M
.
A
low-order
system
frequency
response
model[J].
IEEE
Transactions
on
Power
Systems,
1990,
5(3):P.720-729.儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景頻率穩(wěn)定頻率跌落最低點(diǎn)?
隨著新能源滲透率提高,M值減小,頻率跌落最低點(diǎn)逐步降低假定出現(xiàn)5%
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