國網(wǎng)江蘇電科院（李群）：2024江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用分析報(bào)告

應(yīng)用分析國網(wǎng)江蘇電科院李群2024年6月匯報(bào)提綱匯報(bào)提綱江蘇電網(wǎng)運(yùn)行情況概述江蘇電網(wǎng)運(yùn)行情況概述江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能配置需求分析儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用研究方向10800萬千瓦35.00%600032025-2027年用電負(fù)荷持續(xù)增長，負(fù)荷高峰運(yùn)行期間全網(wǎng)電力供需緊平衡；受2025、2030年新能源裝機(jī)將達(dá)8000、15000萬千瓦，新能源“量變”引起凈負(fù)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(jì)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(jī)28千瓦，遠(yuǎn)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(jì)發(fā)生因光伏出力引發(fā)的超載配變1038臺(tái)，最大負(fù)載率達(dá)149%。2023年全省光伏臺(tái)區(qū)用戶電壓越上限率為非光伏臺(tái)區(qū)的2.28倍，臺(tái)區(qū)內(nèi)分布式光伏滲透率超過80%時(shí)，用戶江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置分析儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用研究方向江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置分析儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用研究方向匯報(bào)提綱40000400002015201620172018201920202021202220230截至2023年底①,我國已投運(yùn)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模截至2023年底①,我國已投運(yùn)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模8650萬千瓦，占全球市場總規(guī)模的30%;新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3450萬干瓦，其中鋰離子電池占新型儲(chǔ)能鋰離子電池新型儲(chǔ)能其它，<0.1%1.2%液流電池0.1%0.6%抽蓄儲(chǔ)能新型儲(chǔ)能裝機(jī)發(fā)展情況各類型儲(chǔ)能裝機(jī)占比新型儲(chǔ)能裝機(jī)發(fā)展情況數(shù)據(jù)來源：①《儲(chǔ)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(xué)化學(xué)儲(chǔ)能氫儲(chǔ)能能量密度響應(yīng)速度效率儲(chǔ)能儲(chǔ)能儲(chǔ)能2-2新型儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)(一)鋰離子電池(一)鋰離子電池技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能量密度160Wh/kg百毫秒級(jí)響應(yīng)速度缺點(diǎn)：循環(huán)壽命7000次燃爆風(fēng)險(xiǎn)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(chǔ)能電站(在建)遠(yuǎn)景射陽250MW/500MWh2-2新型儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)(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(shí)間較長等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：百毫秒級(jí)響應(yīng)速度放電時(shí)間8小時(shí)缺點(diǎn)：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(chǔ)能(在建)華電灌云10MW/20MWh新型儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)重力儲(chǔ)能具備放電時(shí)間長、循環(huán)壽命長、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，但存在響應(yīng)速度慢、初裝造價(jià)高等問題，可應(yīng)用于電力保供、新能源消納場景。優(yōu)點(diǎn)：放電時(shí)間6-15小時(shí)循環(huán)壽命達(dá)40年缺點(diǎn)：分鐘級(jí)響應(yīng)速度初裝造價(jià)達(dá)1萬元/kWh典典型示范應(yīng)用全球首個(gè)百兆瓦時(shí)級(jí)的重力儲(chǔ)能項(xiàng)目如東26MW/100MWh(四)壓縮空氣儲(chǔ)能(四)壓縮空氣儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)典型示范應(yīng)用(五)飛輪儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能具備瞬時(shí)功率大、循環(huán)壽命長、響應(yīng)速度快優(yōu)點(diǎn)，但在能量密度、度電成本、放電時(shí)間存在不足。主要解決電壓瞬變、電壓驟升驟降、短時(shí)供電中斷等優(yōu)點(diǎn)：瞬時(shí)功率達(dá)20kW/kg循環(huán)壽命百萬次以上毫秒級(jí)響應(yīng)速度缺點(diǎn)：能量密度為電化學(xué)儲(chǔ)能的50%放電時(shí)間10秒-15分鐘可調(diào)負(fù)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(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)(六)超級(jí)電容儲(chǔ)能(六)超級(jí)電容儲(chǔ)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(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能重力儲(chǔ)能儲(chǔ)能安全燃爆風(fēng)險(xiǎn)燃爆風(fēng)險(xiǎn)低風(fēng)險(xiǎn)燃爆風(fēng)險(xiǎn)機(jī)械傷害低風(fēng)險(xiǎn)吊裝風(fēng)險(xiǎn)低風(fēng)險(xiǎn)低風(fēng)險(xiǎn)廢棄物廢棄物劇毒物無風(fēng)險(xiǎn)無風(fēng)險(xiǎn)無風(fēng)險(xiǎn)無風(fēng)險(xiǎn)無風(fēng)險(xiǎn)無風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)百M(fèi)W/百M(fèi)W/百M(fèi)Wh百M(fèi)WhMW/MWhGWhMW/MWhMW/能量密度Wh/kgWh/kg/////響應(yīng)時(shí)間百毫秒級(jí)毫秒級(jí)百毫秒級(jí)秒級(jí)毫秒級(jí)分鐘級(jí)分鐘級(jí)毫秒級(jí)毫秒級(jí)時(shí)間小時(shí)小時(shí)小時(shí)小時(shí)-季度10秒-15分鐘小時(shí)小時(shí)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(jì)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(chǔ)能技術(shù)研究進(jìn)展》,儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2024凈負(fù)荷/MW推薦儲(chǔ)能類型問長冬季高峰儲(chǔ)能充放電策略儲(chǔ)能需求凈負(fù)荷/MW推薦儲(chǔ)能類型問長冬季高峰儲(chǔ)能充放電策略儲(chǔ)能需求(一)支撐電力保供場景儲(chǔ)能需求(一)支撐電力保供場景儲(chǔ)能需求電力保供場景下，儲(chǔ)能需發(fā)揮保障尖峰負(fù)荷時(shí)段供電、緩解輸配電阻塞、提升放電效率高。重力儲(chǔ)能推薦儲(chǔ)能類型率高大發(fā)放電時(shí)間長推薦儲(chǔ)能類型率高大發(fā)放電時(shí)間長(二)促進(jìn)新能源消納場景儲(chǔ)能需求新能源消納場景下，儲(chǔ)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(chǔ)能類型響應(yīng)命長100萬推薦儲(chǔ)能類型響應(yīng)命長100萬(三)提升系統(tǒng)頻率穩(wěn)定場景儲(chǔ)能需求(三)提升系統(tǒng)頻率穩(wěn)定場景儲(chǔ)能需求系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性提升場景下，儲(chǔ)能可提升電網(wǎng)調(diào)頻能力，應(yīng)對(duì)直流閉鎖等故障飛輪儲(chǔ)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(chǔ)能需求(四)治理配變重超載場景儲(chǔ)能需求可以實(shí)現(xiàn)配變臨時(shí)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(chǔ)能類型推薦儲(chǔ)能類型推薦儲(chǔ)能類型問短推薦儲(chǔ)能類型問短儲(chǔ)能種類鋰離子全釩液流飛輪儲(chǔ)能壓縮空氣儲(chǔ)能重力儲(chǔ)能超級(jí)電容儲(chǔ)能需求場景(主網(wǎng))電力保供適用適用不適用(放電時(shí)間短)適用適用不適用(放電時(shí)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(shí)間短)電能質(zhì)量適用適用適用不適用2-5儲(chǔ)能運(yùn)營模式全國已有25個(gè)省(市、自治區(qū))將配建儲(chǔ)能作為新能源并網(wǎng)或核準(zhǔn)的前置條件。新能源獨(dú)立配建儲(chǔ)能模式下，儲(chǔ)能的建設(shè)運(yùn)營成本主要由新能源廠商承擔(dān)，目前江蘇共有電源側(cè)儲(chǔ)能電站10座、并網(wǎng)容量12.27萬千瓦。缺點(diǎn)：建設(shè)成本高設(shè)備性能差、維護(hù)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(chǔ)能系統(tǒng)2-5儲(chǔ)能運(yùn)營模式(二)共享儲(chǔ)能(二)共享儲(chǔ)能缺點(diǎn)：調(diào)控運(yùn)行較為復(fù)雜典型示范應(yīng)用典型示范應(yīng)用——江蘇豐儲(chǔ)共享儲(chǔ)能項(xiàng)目江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置分析儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用研究方向江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置分析儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用研究方向匯報(bào)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(chǔ)能利用率量率測算!平衡分析!負(fù)載率分析!,分析主變/線路檢修計(jì)劃系統(tǒng)總運(yùn)行成本最低minF=系統(tǒng)總運(yùn)行成本最低minF=CG+U/D+S+R+B+D+T+L+N設(shè)定目標(biāo)時(shí)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(shí)序結(jié)果◆新能源消納率◆機(jī)組運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)◆儲(chǔ)能功率調(diào)節(jié)及SOC查詢◆500kV斷面及設(shè)備負(fù)載分析◆任一時(shí)刻斷面電網(wǎng)潮流分布◆全網(wǎng)/分區(qū)電網(wǎng)供電裕度評(píng)估(二)測算方法(二)測算方法儲(chǔ)能配置容量測算適合采用時(shí)序生產(chǎn)模擬方法系統(tǒng)運(yùn)行成本最低為目標(biāo)，安排系統(tǒng)中所有機(jī)組、儲(chǔ)能的啟停和出力以實(shí)現(xiàn)電力平衡，通過模擬全年8760個(gè)時(shí)序建模運(yùn)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(jī)組燃?xì)鈾C(jī)組核電機(jī)組爬坡約束功率(考慮深調(diào))約束啟停時(shí)間、利用小時(shí)數(shù)約束機(jī)組檢修計(jì)劃約束風(fēng)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(yáng)鎮(zhèn)直流主變、線路載流約束揚(yáng)鎮(zhèn)直流功率約束荷全網(wǎng)220kV節(jié)點(diǎn)負(fù)荷負(fù)荷控制總量約束儲(chǔ)沙河抽蓄裝機(jī)、庫容儲(chǔ)能裝機(jī)、接入點(diǎn)儲(chǔ)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(fù)荷曲線9000080000棄電70000新能源實(shí)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(fēng)電光伏)系統(tǒng)出力上限(負(fù)荷低谷)力(50%)、啟動(dòng)抽蓄機(jī)組抽水、新型光伏調(diào)峰燃機(jī)無法接納的風(fēng)電光伏出力煤機(jī)最大可接納風(fēng)電光伏出力I斷面功率平衡示意圖3-3江蘇新型儲(chǔ)能布局優(yōu)化充裕性2030年部分分區(qū)短時(shí)供電緊張情況持續(xù)存在；新能源達(dá)1.5億千瓦，以海上風(fēng)電及分布式光伏為主。需結(jié)合負(fù)荷、新能源發(fā)展情況，對(duì)儲(chǔ)能進(jìn)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(chǔ)能以提升沿海風(fēng)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(chǔ)能從而提升電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠性揚(yáng)州泰州南京鎮(zhèn)江蘇州、南京、無錫、常州持續(xù)維持較高負(fù)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(chǔ)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(duì)可靠性要求較高臺(tái)區(qū)存在小幅度反向超載，日電量呈負(fù)荷輸入型或平衡部分用戶同時(shí)存在白天過電壓和晚間低電壓3-4江蘇典型儲(chǔ)能電站運(yùn)行案例序號(hào)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(chǔ)能電站110kV大港變旁空地2大港北山儲(chǔ)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(chǔ)能電站110kV建山變內(nèi)空地5MW/10MWh5丹陽丹陽儲(chǔ)能電站220kV丹陽變旁空地6揚(yáng)中長旺儲(chǔ)能電站已退役35kV長旺變8MW/16MWh7揚(yáng)中新壩儲(chǔ)能電站110kV新壩變旁空地8揚(yáng)中三躍儲(chǔ)能電站已退役35kV三躍變總計(jì)101MW/202MWh江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能適應(yīng)性分析江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置分析匯報(bào)提綱””配置確儲(chǔ)能配置容量(“配多少”)、配置地點(diǎn)(“配在哪”)、配置類型(“配什正正常4-2電化學(xué)儲(chǔ)能安全運(yùn)行與火災(zāi)防控技術(shù)研究研究電池?zé)崾Э赜|發(fā)蔓延機(jī)制，明確關(guān)鍵特征參量閾值，攻關(guān)新型研究電池?zé)崾Э赜|發(fā)蔓延機(jī)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(chǔ)能與風(fēng)光、常規(guī)機(jī)組研究儲(chǔ)能與風(fēng)光、常規(guī)機(jī)組多電源協(xié)同運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)；研究儲(chǔ)能參與電網(wǎng)負(fù)荷側(cè)儲(chǔ)能負(fù)荷側(cè)儲(chǔ)能電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能儲(chǔ)能5%尖峰電量新能源發(fā)電5%尖峰電量功率預(yù)測負(fù)荷調(diào)節(jié)大數(shù)據(jù)負(fù)荷虛擬電廠云臺(tái)備用電源時(shí)間調(diào)峰/調(diào)頻/頂峰/備用新型儲(chǔ)能電站延緩或替代城市負(fù)備用電源時(shí)間調(diào)峰/調(diào)頻/頂峰/備用新型儲(chǔ)能電站延緩或替代城市負(fù)荷中心輸變電投資調(diào)頻/功率預(yù)測/消納火電/核電+儲(chǔ)能體化構(gòu)建源網(wǎng)荷各側(cè)新型儲(chǔ)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(duì)傳統(tǒng)儲(chǔ)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(duì)傳統(tǒng)儲(chǔ)能固定成組結(jié)構(gòu)帶來