國網(wǎng)江蘇電科院（李群）：2024江蘇電網(wǎng)儲能技術(shù)應(yīng)用分析報告

應(yīng)用分析國網(wǎng)江蘇電科院李群2024年6月匯報提綱匯報提綱江蘇電網(wǎng)運行情況概述江蘇電網(wǎng)運行情況概述江蘇電網(wǎng)儲能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲能配置需求分析儲能技術(shù)應(yīng)用研究方向10800萬千瓦35.00%600032025-2027年用電負荷持續(xù)增長，負荷高峰運行期間全網(wǎng)電力供需緊平衡；受2025、2030年新能源裝機將達8000、15000萬千瓦，新能源“量變”引起凈負荷特性“質(zhì)變”,用電峰谷差以3%-8%逐年增長，調(diào)峰缺口日益增大，節(jié)假日預(yù)計至2029年極端情況下，華東最大直流(吉泉)閉鎖后系蘇北局部地區(qū)戶均光伏裝機28千瓦，遠超戶均容量6千瓦，局部地區(qū)承載能力受限，引起配變反向重超載2024年以來，全省累計發(fā)生因光伏出力引發(fā)的超載配變1038臺，最大負載率達149%。2023年全省光伏臺區(qū)用戶電壓越上限率為非光伏臺區(qū)的2.28倍，臺區(qū)內(nèi)分布式光伏滲透率超過80%時，用戶江蘇電網(wǎng)儲能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲能優(yōu)化配置分析儲能技術(shù)應(yīng)用研究方向江蘇電網(wǎng)儲能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲能優(yōu)化配置分析儲能技術(shù)應(yīng)用研究方向匯報提綱40000400002015201620172018201920202021202220230截至2023年底①,我國已投運儲能裝機規(guī)模截至2023年底①,我國已投運儲能裝機規(guī)模8650萬千瓦，占全球市場總規(guī)模的30%;新型儲能累計裝機規(guī)模達到3450萬干瓦，其中鋰離子電池占新型儲能鋰離子電池新型儲能其它，<0.1%1.2%液流電池0.1%0.6%抽蓄儲能新型儲能裝機發(fā)展情況各類型儲能裝機占比新型儲能裝機發(fā)展情況數(shù)據(jù)來源：①《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2024》主網(wǎng)配網(wǎng)主網(wǎng)配網(wǎng)化學化學儲能氫儲能能量密度響應(yīng)速度效率儲能儲能儲能2-2新型儲能技術(shù)特點(一)鋰離子電池(一)鋰離子電池技術(shù)特點技術(shù)特點優(yōu)點：能量密度160Wh/kg百毫秒級響應(yīng)速度缺點：循環(huán)壽命7000次燃爆風險典型示范應(yīng)用典型示范應(yīng)用江蘇規(guī)模最大鋰離子儲能電站(在建)遠景射陽250MW/500MWh2-2新型儲能技術(shù)特點(二)液流電池(二)液流電池液流電池以全釩液流電池為主，具備響應(yīng)速度快、放電時間較長等優(yōu)點，但能量密度低、資源豐富度低、工作溫度要求高，可應(yīng)用于電力保供、新能源消納、系統(tǒng)穩(wěn)定等場景。技術(shù)特點技術(shù)特點優(yōu)點：百毫秒級響應(yīng)速度放電時間8小時缺點：能量密度15Wh/kg工作溫度限制為5-45°典型示范應(yīng)用典型示范應(yīng)用江蘇規(guī)模最大全釩液流儲能(在建)華電灌云10MW/20MWh新型儲能技術(shù)特點重力儲能具備放電時間長、循環(huán)壽命長、環(huán)境適應(yīng)性強、安全性高等優(yōu)點，但存在響應(yīng)速度慢、初裝造價高等問題，可應(yīng)用于電力保供、新能源消納場景。優(yōu)點：放電時間6-15小時循環(huán)壽命達40年缺點：分鐘級響應(yīng)速度初裝造價達1萬元/kWh典典型示范應(yīng)用全球首個百兆瓦時級的重力儲能項目如東26MW/100MWh(四)壓縮空氣儲能(四)壓縮空氣儲能充放電轉(zhuǎn)換效率70%典型示范應(yīng)用典型示范應(yīng)用金壇60MW/300MWh典型示范應(yīng)用2-2新型儲能技術(shù)特點典型示范應(yīng)用(五)飛輪儲能飛輪儲能具備瞬時功率大、循環(huán)壽命長、響應(yīng)速度快優(yōu)點，但在能量密度、度電成本、放電時間存在不足。主要解決電壓瞬變、電壓驟升驟降、短時供電中斷等優(yōu)點：瞬時功率達20kW/kg循環(huán)壽命百萬次以上毫秒級響應(yīng)速度缺點：能量密度為電化學儲能的50%放電時間10秒-15分鐘可調(diào)負荷AC10kV隔離變隔離變低壓換流器方天線慣量響應(yīng)裝置指2-2新型儲能技術(shù)特點(六)超級電容儲能(六)超級電容儲能充放電轉(zhuǎn)換效率95%循環(huán)壽命15年能量密度為鋰離子電池1%典典型示范應(yīng)用江蘇110kV虎橋變電池(注：磷酸鐵鋰)電池液流電池氫儲能飛輪儲能重力儲能儲能安全燃爆風險燃爆風險低風險燃爆風險機械傷害低風險吊裝風險低風險低風險廢棄物廢棄物劇毒物無風險無風險無風險無風險無風險無風險技術(shù)百MW/百MW/百MWh百MWhMW/MWhGWhMW/MWhMW/能量密度Wh/kgWh/kg/////響應(yīng)時間百毫秒級毫秒級百毫秒級秒級毫秒級分鐘級分鐘級毫秒級毫秒級時間小時小時小時小時-季度10秒-15分鐘小時小時5-10秒5-10秒效率15年/7000次10年/2000次20年/17000次25年/無限制20年/無限制40年/無限制40年/無限制20年/無限制15年/無限制無無無無無礦坑/地下鹽穴無無無規(guī)模應(yīng)用示范規(guī)模應(yīng)用示范示范規(guī)模應(yīng)用示范研究示范經(jīng)濟1200元/800元/4500元/1.5萬元/12萬元/1450元/1萬元///0.4-0.65元0.67-0.88元0.71-0.95元約1元/0.2-0.4元約0.5元//資源豐度鋰自給率低資源豐富五氧化二釩產(chǎn)能低催化劑等核心部件給率低/////②《2023年中國儲能技術(shù)研究進展》,儲能科學與技術(shù)，2024凈負荷/MW推薦儲能類型問長冬季高峰儲能充放電策略儲能需求凈負荷/MW推薦儲能類型問長冬季高峰儲能充放電策略儲能需求(一)支撐電力保供場景儲能需求(一)支撐電力保供場景儲能需求電力保供場景下，儲能需發(fā)揮保障尖峰負荷時段供電、緩解輸配電阻塞、提升放電效率高。重力儲能推薦儲能類型率高大發(fā)放電時間長推薦儲能類型率高大發(fā)放電時間長(二)促進新能源消納場景儲能需求新能源消納場景下，儲能需發(fā)揮平滑新能源發(fā)電出力、提供備用容量、減少新推薦儲能類型響應(yīng)命長100萬推薦儲能類型響應(yīng)命長100萬(三)提升系統(tǒng)頻率穩(wěn)定場景儲能需求(三)提升系統(tǒng)頻率穩(wěn)定場景儲能需求系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性提升場景下，儲能可提升電網(wǎng)調(diào)頻能力，應(yīng)對直流閉鎖等故障飛輪儲能占地小壽命長低成本占地小壽命長低成本(四)治理配變重超載場景儲能需求(四)治理配變重超載場景儲能需求可以實現(xiàn)配變臨時性重超載治理和分布式光伏消納，解決配網(wǎng)末端低電壓/過電壓推薦儲能類型推薦儲能類型推薦儲能類型問短推薦儲能類型問短儲能種類鋰離子全釩液流飛輪儲能壓縮空氣儲能重力儲能超級電容儲能需求場景(主網(wǎng))電力保供適用適用不適用(放電時間短)適用適用不適用(放電時間短)新能源消納頻率穩(wěn)定適用不適用響應(yīng)速度慢)不適用(響應(yīng)速度慢)需求場景(配網(wǎng))設(shè)備重超載不適用占地面積大)不適用(放電時間短)電能質(zhì)量適用適用適用不適用2-5儲能運營模式全國已有25個省(市、自治區(qū))將配建儲能作為新能源并網(wǎng)或核準的前置條件。新能源獨立配建儲能模式下，儲能的建設(shè)運營成本主要由新能源廠商承擔，目前江蘇共有電源側(cè)儲能電站10座、并網(wǎng)容量12.27萬千瓦。缺點：建設(shè)成本高設(shè)備性能差、維護不到位典型示范應(yīng)用典型示范應(yīng)用蘇州工業(yè)園區(qū)光伏+儲能系統(tǒng)2-5儲能運營模式(二)共享儲能(二)共享儲能缺點：調(diào)控運行較為復(fù)雜典型示范應(yīng)用典型示范應(yīng)用——江蘇豐儲共享儲能項目江蘇電網(wǎng)儲能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲能優(yōu)化配置分析儲能技術(shù)應(yīng)用研究方向江蘇電網(wǎng)儲能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲能優(yōu)化配置分析儲能技術(shù)應(yīng)用研究方向匯報提綱優(yōu)化原則基礎(chǔ)新能源消納1電力電量關(guān)鍵通道儲能利用率量率測算!平衡分析!負載率分析!,分析主變/線路檢修計劃系統(tǒng)總運行成本最低minF=系統(tǒng)總運行成本最低minF=CG+U/D+S+R+B+D+T+L+N設(shè)定目標時序求解Cplex混合整數(shù)優(yōu)化求解器考慮潮流約束的自適應(yīng)回滾算法基于人工智能的加速求解技術(shù)8760求解時序結(jié)果◆新能源消納率◆機組運行情況統(tǒng)計◆儲能功率調(diào)節(jié)及SOC查詢◆500kV斷面及設(shè)備負載分析◆任一時刻斷面電網(wǎng)潮流分布◆全網(wǎng)/分區(qū)電網(wǎng)供電裕度評估(二)測算方法(二)測算方法儲能配置容量測算適合采用時序生產(chǎn)模擬方法系統(tǒng)運行成本最低為目標，安排系統(tǒng)中所有機組、儲能的啟停和出力以實現(xiàn)電力平衡，通過模擬全年8760個時序建模運行約束系統(tǒng)電力電量平衡約束系統(tǒng)備用約束源本地電源燃煤機組燃氣機組核電機組爬坡約束功率(考慮深調(diào))約束啟停時間、利用小時數(shù)約束機組檢修計劃約束風電、光伏新能源新能源出力約束外來電省間聯(lián)絡(luò)線功率約束網(wǎng)500kV斷面集合主變、線路參數(shù)揚鎮(zhèn)直流主變、線路載流約束揚鎮(zhèn)直流功率約束荷全網(wǎng)220kV節(jié)點負荷負荷控制總量約束儲沙河抽蓄裝機、庫容儲能裝機、接入點儲能效率約束功率范圍約束容量(庫容)約束(二)測算方法(二)測算方法90000負荷曲線9000080000棄電70000新能源實發(fā)700006000050000L:新能源消納率5000040000Pt:新能源理論出力400003000020000Pd:新能源棄電功率200000新能源生產(chǎn)模擬典型優(yōu)化曲線(不含風電光伏)系統(tǒng)出力上限(負荷低谷)力(50%)、啟動抽蓄機組抽水、新型光伏調(diào)峰燃機無法接納的風電光伏出力煤機最大可接納風電光伏出力I斷面功率平衡示意圖3-3江蘇新型儲能布局優(yōu)化充裕性2030年部分分區(qū)短時供電緊張情況持續(xù)存在；新能源達1.5億千瓦，以海上風電及分布式光伏為主。需結(jié)合負荷、新能源發(fā)展情況，對儲能進行差異化配置。徐州連云港結(jié)合新能源規(guī)模及送出需求布局儲能以提升沿海風電送出能力徐州連云港宿遷鹽城淮安鹽城結(jié)合潮流控制要求等布局儲能從而提升電網(wǎng)運行安全可靠性揚州泰州南京鎮(zhèn)江蘇州、南京、無錫、常州持續(xù)維持較高負荷水平常州無錫蘇州結(jié)合分區(qū)供電及故障后恢復(fù)力提升需求配置合理容量的儲能蘇州(三)配網(wǎng)布局優(yōu)化(三)配網(wǎng)布局優(yōu)化局部區(qū)域網(wǎng)架薄弱且部分特殊用戶對可靠性要求較高臺區(qū)存在小幅度反向超載，日電量呈負荷輸入型或平衡部分用戶同時存在白天過電壓和晚間低電壓3-4江蘇典型儲能電站運行案例序號所屬地區(qū)工程名稱站址位置建設(shè)規(guī)模1大港大港儲能電站110kV大港變旁空地2大港北山儲能電站35kV北山變外空地3大港五峰山路倉庫外空地24MW/48MWh4丹陽建山儲能電站110kV建山變內(nèi)空地5MW/10MWh5丹陽丹陽儲能電站220kV丹陽變旁空地6揚中長旺儲能電站已退役35kV長旺變8MW/16MWh7揚中新壩儲能電站110kV新壩變旁空地8揚中三躍儲能電站已退役35kV三躍變總計101MW/202MWh江蘇電網(wǎng)儲能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲能優(yōu)化配置分析江蘇電網(wǎng)儲能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲能優(yōu)化配置分析匯報提綱””配置確儲能配置容量(“配多少”)、配置地點(“配在哪”)、配置類型(“配什正正常4-2電化學儲能安全運行與火災(zāi)防控技術(shù)研究研究電池熱失控觸發(fā)蔓延機制，明確關(guān)鍵特征參量閾值，攻關(guān)新型研究電池熱失控觸發(fā)蔓延機制，明確關(guān)鍵特征參量閾值，攻關(guān)新型狀態(tài)監(jiān)測和熱失控預(yù)警技術(shù)；研究電池材料燃燒分解特性，開發(fā)專用滅火介質(zhì)及裝備，探索本征安全型電池本體技術(shù)。多參量預(yù)警技術(shù)專用滅火系統(tǒng)及裝備泵本征安全性電池技術(shù)探索電網(wǎng)電網(wǎng)ZsZfZpZpZs新能源Zt2Zt1Zt1Zt3Zt3里新能源里新能源研究儲能與風光、常規(guī)機組研究儲能與風光、常規(guī)機組多電源協(xié)同運行優(yōu)化技術(shù)；研究儲能參與電網(wǎng)負荷側(cè)儲能負荷側(cè)儲能電網(wǎng)側(cè)儲能儲能5%尖峰電量新能源發(fā)電5%尖峰電量功率預(yù)測負荷調(diào)節(jié)大數(shù)據(jù)負荷虛擬電廠云臺備用電源時間調(diào)峰/調(diào)頻/頂峰/備用新型儲能電站延緩或替代城市負備用電源時間調(diào)峰/調(diào)頻/頂峰/備用新型儲能電站延緩或替代城市負荷中心輸變電投資調(diào)頻/功率預(yù)測/消納火電/核電+儲能體化構(gòu)建源網(wǎng)荷各側(cè)新型儲能應(yīng)用數(shù)字能量交換系統(tǒng)數(shù)字能量交換系統(tǒng)針對傳統(tǒng)儲能固定成組結(jié)構(gòu)帶來的短板效應(yīng)，攻關(guān)融合電力電子與信息通信的針對傳統(tǒng)儲能固定成組結(jié)構(gòu)帶來