大容量电力储能调峰调频性能综述

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.18214

发电技术 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (6): 487-492.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.18214

• 能源互联网 • 下一篇

大容量电力储能调峰调频性能综述

文贤馗¹(),张世海¹,邓彤天¹,李盼^2,³,陈雯^2,³

¹ 贵州电网有限责任公司电力科学研究院, 贵州省贵阳市 550002
² 贵州电网有限责任公司研究生工作站, 贵州省贵阳市 550002
³ 重庆大学能源与动力工程学院, 重庆市沙坪坝区 400044

收稿日期:2018-08-18 出版日期:2018-12-31 发布日期:2018-12-28
作者简介:文贤馗(1972),男,硕士,教授级高级工程师,研究方向为新能源发电、储能技术等, 13985410224@139.com
基金资助:
国家重点研发计划(2017YFB0903600);南方电网公司重点科技项目(GZKJXM20172214)

A Summary of Large Capacity Power Energy Storage Peak Regulation and Frequency Adjustment Performance

Xiankui WEN¹(),Shihai ZHAGN¹,Tongtian DENG¹,Pan LI^2,³,Wen CHEN^2,³

¹ Electric Power Research Institute of Guizhou Power Grid Co., Ltd., Guiyang 550002, Guizhou Province, China
² Postgraduate Workstation of Guizhou Power Grid Co., Ltd., Guiyang 550002, Guizhou Province, China
³ School of Energy and Power Engineering, Chongqing University, Shapingba District, Chongqing 400044, China

Received:2018-08-18 Published:2018-12-31 Online:2018-12-28
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2017YFB0903600);Key Science & Technology Projects of CSG(GZKJXM20172214)

摘要/Abstract

摘要：

新能源大规模并网后带来电网频率调节问题，大容量电力储能技术是有效解决途径之一。通过对电力储能的类型和应用场景进行分析，指出在电网调峰调频发挥作用的大容量储能有电化学储能、抽水蓄能、飞轮储能以及压缩空气储能4种类型，介绍了这4种大容量电力储能的性能特点，对其参与电网调峰、一次调频、二次调频性能进行综述，比较各种大容量电力储能调峰调频的特性，指出下一步研究发展趋势。

关键词: 大容量电力储能, 调峰调频, 电化学储能, 抽水蓄能, 飞轮储能, 压缩空气储能

Abstract:

It will lead to the problem of frequency adjustment when the large-scale new energy integrated in the power grid, and large capacity power energy storage is one of the effective solutions for the problem. By analyzing the types of power energy storage and its application scenarios, this paper points out that there are four large capacity energy storage technologies such as electrochemical energy storage, pumped storage, flywheel energy storage and compressed air energy storage which play a role in the power grid frequency adjustment, introduces the performance feature of the four large capacity power energy storage, and summarizes the properties which participate in grid load adjustment, primary frequency modulation, secondary frequency regulation. The characteristic of peak frequency modulation are compared, and the development tendency of research in the future is pointed out.

Key words: large capacity power energy storage, peak regulation and frequency adjustment, electrochemical energy storage, pumped storage, flywheel energy storage, compressed air energy storage

文贤馗,张世海,邓彤天,李盼,陈雯. 大容量电力储能调峰调频性能综述[J]. 发电技术, 2018, 39(6): 487-492.

Xiankui WEN,Shihai ZHAGN,Tongtian DENG,Pan LI,Wen CHEN. A Summary of Large Capacity Power Energy Storage Peak Regulation and Frequency Adjustment Performance[J]. Power Generation Technology, 2018, 39(6): 487-492.

参考文献

1	刘维烈. 电力系统频率与自动发电控制[M]. 北京: 中国电力出版社, 2006.
2	李卫东. 关于频率响应控制未来发展的思考[J]. 发电技术, 2018, 39 (1): 84- 89.
3	雷亚洲. 与风电并网相关的研究课题[J]. 电力系统自动化, 2003, 27 (8): 84- 89.
4	张文亮, 丘明, 来小康. 储能技术在电力系统中的应用[J]. 电网技术, 2008, 32 (7): 1- 9.
5	戴慧珠, 王伟胜, 迟永宁. 风电场接入电力系统研究的新进展[J]. 电网技术, 2007, 31 (20): 16- 23.
6	毛丹, 诸粤珊. 发电机组一次调频动作不理想的原因分析与改进[J]. 山东电力高等专科学校学报, 2010, 13 (4): 18- 20.
7	Makarov Y V , Du P , Kintner M C W , et al. Sizing energy storage to accommodate high penetration of variable energy resources[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2012, 3 (1): 34- 40.
8	杨水丽, 李建林, 李蓓, 等. 电池储能系统参与电网调频的优势分析[J]. 电网与清洁能源, 2013, 29 (2): 43- 47.
9	陈大宇, 张粒子, 王澍, 等. 储能在美国调频市场中的发展及启示[J]. 电力系统自动化, 2013, 37 (1): 9- 13.
10	韩晓娟, 艾瑶瑶, 李相俊. 储能在电网中的应用价值及其商业模式[J]. 发电技术, 2018, 39 (1): 77- 83.
11	Makarov Y V, Lu Shuai, Ma Jian, et al. Assessing the value of regulation resources based on their time response characteristics[R]. Richland, WA, USA: Pacific Northwest National Laboratory (PNNI), 2008.
12	程时杰, 文劲宇, 孙海顺. 储能技术及其在现代电力系统中的应用[J]. 电气应用, 2005, (4): 1- 8.
13	黄亚唯.储能电源参与电力系统调频的需求场景及其控制策略研究[D].长沙:湖南大学, 2015.
14	骆妮, 李建林. 储能技术在电力系统中的研究进展[J]. 电网与清洁能源, 2012, 28 (2): 71- 79.
15	郑漳华. 储能技术在电网中的应用发展[J]. 国家电网, 2016, (5): 100- 101.
16	周林, 黄勇, 郭珂, 等. 微电网储能技术研究综述[J]. 电力系统保护与控制, 2011, 39 (7): 147- 152.
17	马守达, 杨锦成, 崔承刚, 等. 能源互联网储能技术应用研究[J]. 发电技术, 2018, 39 (5): 412- 418.
18	戴义平, 赵婷, 高林. 发电机组参与电网一次调频的特性研究[J]. 中国电力, 2006, 39 (11): 7- 41.
19	钱伯章. 国内储能技术应用进展[J]. 电力与能源, 2014, 35 (2): 204- 207.
20	黄学政, 陶俊杰, 吕守维. 电网调峰方式探讨[J]. 山东电力高等专科学校学报, 2004, (7): 203- 206.
21	刘梦欣, 王杰, 陈陈. 电力系统频率控制理论与发展[J]. 电工技术学报, 2007, 22 (11): 136- 145.
22	蒋凯, 李浩秒, 李威, 等. 化类面向电网的储能电池介绍[J]. 电力系统自动化, 2013, 37 (1): 47- 53.
23	California Energy Storage Alliance.Energy storage acheaper, faster, & cleaner alternative to conventional frequency regulation[R].California: Strategies for Clean Energy, 2011.
24	Mercier P , Cherkaoui R , Oudalov A . Optimizing a battery energy storage system for frequency control application in an isolated power system[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2009, 24 (3): 469- 147.
25	Delille G , Francois B , Malarange G . Dynamic frequency control support by energy storage to reduce the impact of wind and solar generation on isolated power system's inertia[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2012, 3 (4): 931- 939.
26	高明杰, 惠东, 高宗和, 等. 国家风光输示范工程介绍及其典型运行模式分析[J]. 电力系统自动化, 2013, 37 (1): 59- 64.
27	牛阳, 张峰, 张辉, 等. 提升火电机组AGC性能的混合储能优化控制与容量规划[J]. 电力系统自动化, 2016, 40 (10): 38- 45.
28	黄亚唯, 李欣然, 黄际元, 等. 电池储能电源参与AGC的控制方式分析[J]. 电力系统及其自动化学报, 2017, 29 (3): 83- 89.
29	韩海英.V2G参与电网调峰和调频控制策略研究[D].北京:北京交通大学, 2011.
30	陆志刚, 王科, 刘怡, 等. 深圳宝清锂电池储能电站关键技术及系统成套设计方法[J]. 电力系统自动化, 2013, 37 (1): 65- 69.
31	高明杰, 惠东, 高宗和, 等. 国家风光储输示范工程介绍及其典型运行模式分析[J]. 电力系统自动化, 2013, 37 (1): 59- 64.
32	时珊珊, 柳劲松, 何维国, 等. 漕溪能源转换工程中心微网系统控制策略研究[J]. 华东电力, 2013, 41 (2): 307- 310.
33	杨海霞. 储能电力调频迈向商业化[J]. 能源·交通, 2013, (11): 66- 68.
34	陈志刚. 惠州抽水蓄能电站建设的必要性分析[J]. 电网技术, 2001, 25 (7): 67- 71.
35	艾特贸易网,电能储存技术[EB/OL].http://www.aitmy.com/news/201307/08/news_46649.html.
36	杨慢慢.抽水蓄能电站的最佳调度方案研究[D].北京:华北电力大学, 2012.
37	Papaefthymiou S V , Karamanou E G , Papathanassiou S A , et al. A wind-hydro-pumped storage station leading to high RES penetration in the autonomous island system of ikaria[J]. IEEE Transactions on Sus-tainable Energy, 2010, 1 (3): 163- 172.
38	张军, 万秋兰, 徐贤. 抽水蓄能机组在水泵运行时机组的功率振荡问题及仿真分析[J]. 电力自动化设备, 2005, 25 (10): 93- 95.
39	文贤馗, 高晓光. 单振动区小水电集群后运行范围研究[J]. 水电站机电技术, 2017, 40 (4): 73- 75.
40	Parmakian J . Water hammer analysis[M]. New York: Prentice Hall, 1955.
41	邹金, 赖旭, 汪宁渤. 大规模风电并网下的抽水蓄能机组调频控制研究[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37 (2): 564- 571.
42	梁亮, 李普明, 刘嘉宁, 等. 抽水蓄能电站自主调频控制策略研究[J]. 高电压技术, 2015, 41 (10): 3288- 3295.
43	鲍珣珣, 高伏英, 顾丽鸿, 等. 抽水蓄能电站区域负荷频率控制[J]. 上海交通大学学报, 2015, 49 (11): 1701- 1705.
44	胡海松, 张保会, 张嵩, 等. 微网中的储能设备及飞轮储能特性的研究[J]. 电网与清洁能源, 2010, 26 (4): 21- 24.
45	Lazarewicz M.L, Rojas A.Grid frequency regulation by recycling electrical energy in flywheels[C]//Power Engineering Society General Meeting.IEEE, Denver, 2004.
46	王江波, 赵国亮, 蒋晓春, 等. 飞轮储能技术在电网中的应用综述[J]. 电力电子技术, 2013, 47 (7): 28- 30.
47	陈习坤, 汤双清. 新型飞轮储能电池在独立运行式风力发电系统中的应用研究[J]. 节能, 2005, (1): 22- 25.
48	Cleary J, Lazarewicz M L, Nelson L, et al. Interconnection study: 5MW of Beacon Power flywheels on 23 kV line-Tyngsboro, MA[C]//Innovative Technologies for An Efficient & Reliable Electricity Supply. Waltham, IEEE, MA, 2010.
49	葛举生, 王培红. 新型飞轮储能技术及其应用展望[J]. 电力与能源, 2012, 32 (2): 181- 184.
50	Rounds R, Peek G.Design and development of a 20MW flywheel-based frequency regulation power plant[R].America: Sandia National Laboratories, 2009.
51	薛金花, 叶季蕾, 汪春, 等. 飞轮储能在区域电网中的调频应用及经济性分析[J]. 电网与清洁能源, 2013, 29 (12): 113- 118.
52	孙春顺, 王耀南. 飞轮辅助的风力发电系统功率和频率综合控制[J]. 中国电机工程学报, 2008, 28 (29): 111- 116.
53	张新敬, 陈海生, 刘金超, 等. 压缩空气储能技术研究进展[J]. 储能科学与技术, 2012, 1 (1): 26- 40.
54	徐玉杰, 陈海生, 刘佳, 等. 风光互补的压缩空气储能与发电一体化系统特性分析[J]. 中国电机工程学报, 2012, 32 (20): 88- 95.
55	梅生伟, 薛小代, 陈来军, 等. 压缩空气储能技术及其应用探讨[J]. 南方电网技术, 2016, 10 (3): 11- 15.
56	Katsuyuki Takahashi, Tomoshige Yasuda, Makoto Endoh, et al.Application of dynamic simulation to caes G/T control system development[C]//Proceedings of ASME Turbo Expo 2002, Amsterdam, The Netherlands, 2002.
57	余耀, 孙华, 许俊斌, 等. 压缩空气储能技术综述[J]. 装备机械, 2013, (1): 68- 74.
58	Benjamin B.Technology performance report sustain X smart grid program[R].Washington, DC: Department of Energy's National Energy Technology Laboratory, 2015.

[1]	李泽航, 周浩, 李浩秒, 王康丽, 蒋凯. 面向电力系统的液态金属电池储能技术[J]. 发电技术, 2022, 43(5): 760-774.
[2]	王作家,竺炜,程志勇. 抽水蓄能发电对直流受端多态频率稳定的影响[J]. 发电技术, 2020, 41(4): 346-353.
[3]	李姚旺,苗世洪,尹斌鑫,张世旭,张松岩. 计及先进绝热压缩空气储能多能联供特性的微型综合能源系统优化调度模型[J]. 发电技术, 2020, 41(1): 41-49.
[4]	李允超, 宋华伟, 马洪涛, 王宝玉, 薛福. 储能技术发展现状研究[J]. 发电技术, 2017, 38(4): 56-61.

大容量电力储能调峰调频性能综述

A Summary of Large Capacity Power Energy Storage Peak Regulation and Frequency Adjustment Performance

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 4

编辑推荐

Metrics

本文评价