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新能源互補發電:取長補短 因地制宜

由 全國能源資訊平臺 發表于 音樂2021-10-23
簡介示範工程實現多項技術創新及突破,包括風光儲聯合發電互補機制及系統整合、執行調控、風光功率預測、大規模儲能、風電入網檢測等多項核心技術,達到國際領先水平,解決了制約大規模新能源集中併網的世界性技術難題

互補發電有什麼意義

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新能源互補發電:取長補短 因地制宜

什麼是新能源互補發電?

根據當地能源資源情況與電網特性,結合各種能源特點,透過建設新能源互補發電系統進行多能互補,能夠更充分發揮能源各自優勢,提高供電可靠性。新能源互補發電系統可以同時配合儲能或調峰系統對電能進行儲存和釋放,改善發電系統的功率輸出特性,緩解新能源的間歇性、波動性與電力系統需要實時平衡之間的矛盾,降低對電網的不利影響,使不穩定的能源變成穩定的、具有較高品質的電能。

新能源互補發電系統可分為多種新能源直接互補發電系統、多種新能源與儲能系統互補發電系統、新能源與傳統能源互補發電系統等。

多種新能源直接互補發電系統充分利用各種新能源發電的特點和互補性聯合發電,如風光互補發電系統。風能、太陽能具有間歇性、隨機性特點,但風力發電和太陽能光伏發電在能源採集上互相補充又各具特色。在冬季和夜間風大、夏季和日間太陽輻射強的地區,太陽能光伏發電供電可靠、執行維護成本低,但造價較高;風力發電發電量高、造價和執行維護成本低,但可靠性較低,可利用這些特點,提高發電系統的經濟性和執行可靠性。

多種新能源與儲能系統互補發電系統將新能源發電與儲能系統相結合,保持發電功率輸出平穩,如風光儲互補發電系統。利用風力發電和太陽能光伏發電的互補性以及儲能元件平抑功率波動的特性,使互補發電系統總輸出有功功率相對平穩,減少功率波動,提高電能質量。

新能源與傳統能源互補發電系統包括新能源與火電機組組成的互補發電系統等。新能源在系統中可以作為主要能源,也可以只起到輔助能源的作用。例如,風力發電機組與柴油發電機組聯合發電,沼氣與柴油並用,進行內燃機發電等。

新能源互補發電系統按照執行方式,可分為獨立混合發電系統、併網發電系統及微電網混合發電系統等;按組合型別和功能,可分為季節性互補、梯級利用、多種能量輸出等模式。新能源發電在互補發電系統中所佔比例比較高,透過合理設計容量配比,實現提高互補發電系統的新能源利用率,減少新能源的棄用損失。在設計新能源互補發電系統時,應主要考慮投資成本和發電成本,系統應具有合理的經濟性。

國家風光儲輸示範工程

2009年6月,國家電網有限公司會同國內高校、研究機構、裝置供應商聯合開展技術攻關,採用全球首創風光儲輸聯合發電技術路線,建成全球規模最大的集風電、光伏、儲能及智慧輸電於一體的新能源示範工程——國家風光儲輸示範工程(以下簡稱示範工程)。其中,風電450兆瓦、光伏100兆瓦、儲能33兆瓦。工程位於河北省張家口市壩上地區,國網冀北電力有限公司為建設運營單位。

示範工程實現多項技術創新及突破,包括風光儲聯合發電互補機制及系統整合、執行調控、風光功率預測、大規模儲能、風電入網檢測等多項核心技術,達到國際領先水平,解決了制約大規模新能源集中併網的世界性技術難題。示範工程攻克了聯合發電最佳化排程、全景監控、電池儲能大規模系統整合、風光儲裝置併網友好性、風光聯合功率高精度預測等一系列重大難題,建立了完整的風光儲聯合發電核心技術體系,取得了多項自主智慧財產權,總體達到國際領先水平。

風電技術採用了國內最典型的6種型號風機,包括陸上最大5兆瓦直驅風機,機型均系首臺首套,引領風電技術向大容量、高效率發展;光伏應用了最全光伏元件和跟蹤方式,多角度、全方位開展技術經濟比較;儲能在全球首次實現了30多萬節電池整合應用,協調控制技術世界領先,是全球種類最多的大規模化學儲能電站。

國家風光儲輸示範電站成功完成“黑啟動”實驗,成為全球首傢俱有“黑啟動”功能的大規模新能源聯合發電站,填補了國內外該領域技術空白,確保了新能源涉及的區域性微電網在特殊情況下的可靠執行。

截至12月4日,國家風光儲輸示範工程累計發電量60。11億千瓦時,相當於節約標準煤242。84萬噸,減排二氧化碳599。30萬噸。

東福山島風光柴儲微電網示範工程

東福山島位於浙江舟山市普陀區東北方向約50千米,面積2。95平方千米。東福山島溫暖溼潤,四季分明,夏季光照充足,太陽能資源豐富;冬季冷空氣形成大風,風能資源豐富。

2010年4月,浙江省電力公司電力科學研究院(以下簡稱浙江電科院)承擔了東福山島風光柴儲微電網示範工程的系統最佳化設計、關鍵系統裝置研發、執行控制策略開發及整合除錯等工作。

針對東福山島獨立發供電系統的特殊性,浙江電科院研究了新能源的間歇性、負荷特性、蓄電池系統充放電特性與壽命特性、海水淡化系統及柴油發電機的執行特性,確定了系統各單元的容量配置,提出了一種適用於海島型獨立發供電系統的最佳化設計。

浙江電科院開發了光儲一體化變流器,具有併網和離網雙模式執行功能,有效實現了光儲系統功率輸出的靈活調節。提出了以海水淡化系統為可調負荷的海島風光柴儲獨立發供電系統的最佳化執行控制策略,提高了可再生能源的利用率。研發了海島型風光柴儲發供電系統綜合監控與能量管理系統,實現了系統的有效監控、能量管理與最佳化控制。

東福山島風光柴儲工程配置了7臺單機容量30千瓦的風力發電機組、1套100千瓦太陽能發電系統、1套960千瓦時儲能鉛酸蓄電池、1套300千瓦雙向變流器、1臺200千瓦柴油發電機組及1套日產淡水30噸的海水淡化系統。該工程總裝機容量為510千瓦,是當時國內最大、新能源供電比例最高的離網型供電系統。

2011年4月,工程開始發電並進行帶負荷除錯,2011年7月透過250小時連續執行考核,專案正式投產。2017年8月,東福山島風光柴儲微電網示範工程透過海纜併入電網。截至併網前,風光可再生能源累計發電量120萬千瓦時。

該系統的諧波等指標滿足國家相關標準要求,執行控制方式靈活,可靠性高,在保證全島24小時可供電的同時,有效地利用了可再生能源發電,將柴油發電比例降低了45%。

專案建成後,東福山島供電能力擴容了3倍,電站執行穩定,電能質量提高,探索出了一種為遠離大陸的島嶼供電的新模式。

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