截至今年10月底，青海電網共享儲能電站累計交易4600筆，實現增發(fā)新能源電量1.39億千瓦時，為促進儲能產業(yè)大規(guī)模發(fā)展，特別是參與輔助服務市場交易、促進新能源消納提供了重要借鑒。而在8月，由國網青海省電力公司牽頭承擔的國家電網有限公司科技項目“面向大型新能源富集地區(qū)的儲能電站優(yōu)化調度運行關鍵技術研究及應用”成果正式通過專家組驗收，標志著該公司在大規(guī)模儲能電站優(yōu)化調度運行關鍵技術方面取得重大突破，對促進青海省乃至我國儲能產業(yè)大規(guī)模開發(fā)利用、實現“雙碳”目標具有重要意義。
青海省海西蒙古族藏族自治州的電化學儲能電站。傅國斌 攝
儲能產業(yè)成為青海省戰(zhàn)略性新興產業(yè)之一
高原初冬，天朗氣清。11月22日，在青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市東部千萬千瓦級可再生能源基地光伏產業(yè)園區(qū)內，一望無際的光伏電站猶如湛藍色的海洋鑲嵌在戈壁黃沙中，源源不斷地將耀眼的陽光轉化為清潔的綠電，并通過四通八達的電網傳輸向遠方。
截至10月底，青海電網清潔能源裝機規(guī)模達到3965.14萬千瓦，新能源裝機規(guī)模達到2703.58萬千瓦，占總裝機的比重分別為91%和62%。伴隨著省內新能源裝機規(guī)模的快速增長，“雙高”電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定壓力持續(xù)加大。
儲能作為一種同時具備有功和無功調節(jié)能力、能夠全面增強大型新能源富集地區(qū)電網調峰、調頻、調壓能力的新興產業(yè)受到廣泛關注。目前，全國已有20多個省(自治區(qū)、直轄市)先后出臺政策，指導支持儲能產業(yè)發(fā)展。
國網青海電力科學研究院電網技術中心主任宋銳介紹，儲能系統(tǒng)可在新能源大發(fā)時段將多發(fā)的電能儲存起來，在用電高峰時段進行釋放，從而有效緩解電網調峰壓力。同時，儲能系統(tǒng)具有快速、精確響應電網調度指令的優(yōu)點，較傳統(tǒng)的火電調頻機組具有更好的調頻響應特性。此外，儲能電站還同時具備有功調節(jié)能力和無功調節(jié)能力，可以全面增強大型新能源富集地區(qū)電網的調峰、調頻、調壓能力，從而有力保障電網安全穩(wěn)定運行，大大提高新能源消納能力。
得益于青海富裕的新能源資源、鋰資源及當地政府的高度重視，儲能產業(yè)在青海發(fā)展快速，已成為青海省戰(zhàn)略性新興產業(yè)之一?！肚嗪Ｇ|元鋰電產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》顯示，預計到2025年，青海鋰電產業(yè)投資有望達到1600億元，產值達到1800億元以上。
國網青海電力科技創(chuàng)新部科技處副處長王海亭說：“當前，國內現有的儲能電站基本是以直接接入發(fā)電側或用戶側的形式運行。儲能電站只有接入大電網，并由電網對其進行統(tǒng)籌運行和管理，它的作用才能得到充分發(fā)揮。”然而，無論是研究層面還是實踐層面，國內外對于大規(guī)模儲能電站與電網協(xié)調運行的成功案例仍然很少。
2019年，在國家電網公司的大力支持下，由國網青海電力牽頭，聯(lián)合中國電力科學研究院有限公司、國網電力科學研究院有限公司、許繼集團有限公司、國網冀北電力有限公司的科研團隊，承接公司科技項目“面向大型新能源富集地區(qū)的儲能電站優(yōu)化調度運行關鍵技術研究及應用”，共同開展科研攻關。
青海電科院原副院長、該項目負責人張海寧說：“項目結合未來儲能電站發(fā)展形勢以及儲能電站在電網中的各種應用場景，率先立項并深入研究大規(guī)模儲能電站調度運行相關技術，包括有功、無功優(yōu)化運行技術及控制策略，努力為大規(guī)模儲能電站與電網協(xié)調運行提供技術支撐。”
青海海西千萬千瓦級可再生能源基地光伏發(fā)電產業(yè)園區(qū)。王國棟 攝
儲能與電網協(xié)調運行技術難題有了解決方案
當前國內外針對儲能電站的研究主要集中在協(xié)調控制和能量管理上，而以儲能電站為整體開展在線狀態(tài)監(jiān)測和綜合評價等方面的研究極少，而面向省級電網或更大區(qū)域電網的儲能電站群的研究尚屬空白。
項目開展伊始，項目組首先明確了三大研究課題，即大型新能源富集地區(qū)儲能電站調度接入技術、送端電網的儲能電站優(yōu)化調度技術、省級電網的儲能電站調度模塊開發(fā)與應用。
項目組根據各參研單位的業(yè)務領域和研究優(yōu)勢，對三大課題研究任務及內容進行合理分工，確保項目科學化、規(guī)范化實施推進。
研究期間，針對大型新能源富集地區(qū)的儲能電站調度接入技術研究，研究人員分別從信息建模和調度接入方式兩個角度開展研究，提出標準化信息模型和儲能電站調度接入模式。在此基礎上，研究人員分別分析電網調峰、調頻、無功支撐等應用場景對儲能電站的性能需求，從而提出合理的性能指標和要求，有效解決了儲能電站接入調度的信息建模和接入模式問題。
針對大型新能源富集地區(qū)送端電網的儲能電站優(yōu)化調度技術研究，研究人員建立了儲能參與調峰控制的調度模型與經濟特性模型，研究儲能與常規(guī)機組等其他靈活性可調節(jié)電源協(xié)調的優(yōu)化調度策略;基于儲能的運行特性及新能源場站對電網電壓影響特性及新能源大量接入后電網電壓的分布特性，提出了科學高效的儲能電站優(yōu)化分配策略。
針對大型新能源富集地區(qū)省級電網的儲能電站調度模塊開發(fā)與應用，研究人員首先建立了儲能電站的綜合評價模型，并基于電網調度D5000系統(tǒng)開發(fā)了省級電網大規(guī)模儲能電站調度模塊，設計了底層數據結構和上層人機交互界面，研發(fā)了基于調度端D5000 的大規(guī)模儲能電站調度開發(fā)系統(tǒng)，為大規(guī)模儲能調度提供了決策工具。
今年4月，歷時三年的“面向大型新能源富集地區(qū)的儲能電站優(yōu)化調度運行關鍵技術研究及應用”項目完成了全部研究。項目形成技術報告3份，發(fā)表重要論文5篇，申請發(fā)明專利7項，申請軟件著作權1項。
優(yōu)化調度策略支撐儲能產業(yè)大規(guī)模高質量發(fā)展
11月23日，在位于海西蒙古族藏族自治州格爾木市東部約10公里處的上海電氣格爾木美滿閔行儲能電站，是國內首個商業(yè)化運行的獨立儲能電站。在該站6個電池倉內，52排、5928塊磷酸鐵鋰電池整齊排列，項目經理申元松和同事正在這里仔細巡視儲能電站運行情況。
今年2月28日，青海省人民政府印發(fā)《青海省“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃》，其中明確到2025年，力爭建成電化學等新型儲能600萬千瓦。青海已成為目前儲能規(guī)劃裝機量最高的省份之一。相關支持政策相繼出臺，為青海儲能高質量發(fā)展奠定了堅實的基礎。
8月，“面向大型新能源富集地區(qū)的儲能電站優(yōu)化調度運行關鍵技術研究及應用”科研成果正式通過專家組驗收。專家組認為，該項目成果在儲能電站與電網調度的信息交互方式、儲能電站調度接入性能要求、儲能電站參與電網調峰調頻及無功支撐等優(yōu)化策略、百兆瓦級大型儲能電站的綜合性能評價等方面取得了豐碩的創(chuàng)新性研究成果。
為檢驗儲能電站調度模塊實際應用效果，國網青海電力將該模塊部署在該公司調度控制中心D5000系統(tǒng)上，并將多個儲能電站接入其中。模塊運行后，儲能電站的綜合性能、運行狀態(tài)及運行效果分析、能效分析、可靠性分析等功能運行正常高效，運行結果一目了然。
國網青海電力調控中心水電及新能源處處長李延和說：“我們在驗證儲能電站調度模塊應用效果期間，模塊能夠精準采集儲能電站和電網實時數據，并經過綜合計算后給出準確評價，為調度人員從全網角度對大規(guī)模儲能電站進行優(yōu)化調度提供了有力支撐，檢驗效果達到了預期目標。”
接下來，國網青海電力將基于大規(guī)模儲能電站調度模塊的基礎數據，開展儲能電站運行數據分析、支撐能力評估、并網性能評價研究及模塊新功能開發(fā)，充分掌握儲能電站對電網調峰、調頻、穩(wěn)壓等實際支撐效果，為實現儲能電站的規(guī)范化管理和統(tǒng)一考核，推動儲能產業(yè)大規(guī)模開發(fā)利用提供更加有力的科技支撐。
