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調峯--儲能電站在電力系統中的作用

點擊:8154  添加時間:2019-01-10 09:45:00  来源:古瑞瓦特 刘继茂

1電力系統爲什麼需要調峯?

電力系統主要由發電側和用電側組成的。我國的發電側有水力發電,火力發電,核能發電,以及太陽能、風力等新能源發電等等,用電側主要是工廠、企業、商場、家庭等等。還有一部分設施,既可以用電也可以發電,這個就是儲能電站。發電側和用電側不一定是平衡的,工廠、企業等負荷一般是白天用電多,晚上少,家庭負荷一般是白天用電少,晚上多,但總體說來,白天是用電高峯,晚上是用電低谷。而水力發電、火力發電、核能發電一般都是大型發電機組,設備一旦開動就不能隨便停下來,太陽能、風力等新能源是根據環境和氣候來發電的,發電不穩定,隨時都有變化。因此需要在負荷高峯的時候,增加發電機的出力;在負荷低谷的時候,減少發電機出力,甚至停掉某些機組。電力系統中有些發電機是專門用來進行調峯的,稱爲調峯機組。

2電力系統有哪些調峯方式?

根據電力系統要求,調峯設置應該在負荷低時能消納電網多餘的電能,在負荷高峯時能增加電能供應,設施應該具備靈活、啓動快等特點,目前可供電力系統調峯的電源有:

(1)抽水儲能機組調峯。抽水蓄能電站有上下兩個有一定高度落差的水庫,在電力負荷低谷時的抽水至上游水庫,在電力負荷高峯期再放水至下游水庫發電。又稱蓄能式水電站。它可將電網負荷低時的多餘電能,轉變爲電網高峯時期的高價值電能。抽水蓄能優點是技術成熟可靠,容量很大,可以消峯填谷,設備投資不大,效率通常爲70%-85%,缺點是選址比較困難,佔地面積大。

(2)發電機組調峯。包括燃煤火電機組和燃氣輪機組,機組負荷特性可調,在負荷高峯時提高輸出功率,在負荷低谷時降低輸出功率。發電機組調峯的優點是佔地面積小,初期投資少,效率高,缺點是火力發電廠響應較慢,從鍋爐起爐到汽輪機併網發電時間較長,負荷低谷時不能消納電網電量。

(3)儲能電站調峯。發電企業、售電企業、電力用戶、電儲能企業等投資建設電儲能設施,可以在發電側建設的電儲能設施,或作爲獨立主體參與輔助服務市場交易;或者在用戶側建設的電儲能設施,可視爲分佈式電源就近向電力用戶出售,作爲獨立市場主體,深度調峯。儲能電站調峯佔地面積少,消峯填谷效果明顯,反應時間快,缺點是前期投資大,蓄電池壽命短。

3儲能電站如何參與調峯?

國家鼓勵在集中式新能源發電基地配置電儲能設施,參與調峯輔助服務,10MW以上的電儲能設施,接受電力調度機構統一調度,建設在發電廠的儲能設施(儲電、電供熱儲能),可與發電廠聯合參與調峯,也可以獨立主體參與調峯。其中,建設在風光電站的電儲能設施,優先考慮風光電站使用後,富裕能力可參與輔助服務市場,用戶側儲能設施(儲電、電供熱儲能)僅可參與深度調峯與啓停調峯。建設在發電廠的儲能設施,放電電量按照發電廠相關合同電價結算,用戶側儲能設施,按市場規則自行購買電量,放電時,可就近向電力用戶出售電力獲得收益,充放電4小時以上的電儲能裝置參與發電側啓停調峯,視爲一臺最低穩燃功率相當的火電機組啓停調峯。

4儲能電站參與調峯投資收益計算

儲能最終是否能在調峯輔助服務市場獲得推廣應用,最直接的制約因素還是在於其經濟性。儲能電站的投資收益來自兩塊,一是峯谷電價差的收益,二是調峯補償的收益。下面以南方電網爲例,來計算一個儲能電站的投資收益。

2018年1月,南方監管局發佈《南方區域電化學儲能電站併網運行管理及輔助服務管理實施細則(試行)》,本細則適用於南方區域地市級及以上電力調度機構直接調度的並與電力調度機構簽訂併網調度協議的容量爲 2MW/0.5 小時及以上的儲能電站。儲能電站根據電力調度機構指令進入充電狀態的,按其提供充電調峯服務統計,對充電電量進行補償,具體補償標準爲 0.05 萬元/兆瓦時。

假設儲能系統在谷段或平段充電,峯段將電全部放光,高峯放電時獲得售電收益,谷段和平段的充電視爲參與輔助服務市場調峯,獲得調峯收益。則一套儲能系統在上述時段劃分下,一天可進行2次滿充滿放。

如佈置一套20MW/5h的儲能系統,並假設其放電時上網電價採用風電上網電價覈算,則其參與調峯的總收益計算如下。

1)每天調峯收益

每天可下調電量40MWh,按照具體補償標準爲 0.05 萬元/兆瓦時計算,其每天的補償費用爲:

深度調峯費用=40MWh*500元/MWh=20000元

2)每天售電收益

儲能高峯放電,平谷時充電,按綜合價差0.6元/kWh計算。假設所存電量高峯期都能出售,且充放電效率爲80%,每天的售電收益爲:

售電收益=40MWh*1000*0.6元/kWh*0.8=19200元

3)全年收益

考慮到節假日,全年按300天計算,低充高放,則全年收益爲:

全年收益=(20000+19200)*300=1176萬元

4)投資回收期

2018年下半年,儲能蓄電池價格大幅下降,儲能系統成本從 3000元/kWh下降到2000元/kWh左右,考慮其他建設、人力、運維成本,按2400元/kWh 計算,20MW/5h的儲能系統總成本爲4800萬元(2400元/kWh×2000kWh)。則整個系統的投資回收期爲4.08年(4800萬元/1176萬元)。

每天2次循環,4.08年共計循環2448次(2次×300天×4.08年),鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池和鉛碳電池的循環壽命基本都能滿足此要求。

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