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国家电网的11种储能技术及应用场景探索

储能配套建设是应对新能源大面积发电入网和形成新型电力体系的关键举措,而因地制宜而又高效经济的储能技术…

储能配套建设是应对新能源大面积发电入网和形成新型电力体系的关键举措,而因地制宜而又高效经济的储能技术发展尤为关键。据不完全统计,国家电网已经布局了11种储能技术,6种应用场景探索。具体 如下:

一、储能技术探索

1.重力储能

重力储能:一种机械式的储能,其储能介质主要分为水和固体物质,基于高度落差对储能介质进行升降来实现储能系统的充放电过程。因为水的流动性强,水介质型重力储能系统可以借助密封良好的管道、竖井等结构,其选址的灵活性和储能容量受地形和水源限制,在自然水源附近更易建成大规模的储能系统。固体重物型重力储能主要借助山体、地下竖井、人工构筑物等结构,重物一般选择密度较高的物质,如金属、水泥、砂石等以实现较高的能量密度。

2022年5月16日中国天楹与国网就重力储能技术研究等达成战略合作。双方将成立协作团队、共同推进建设如东100MWh用户侧重力储能示范项目。

基于“新能源+重力储能”的源网荷储一体化技术,持续革新重力储能技术,探索用电、发电、储能、 调峰调频组合模式,积极拓宽重力储能技术应用场景,推动储能技术的多元化应用,加快实现储能核心技术自主化,推动储能成本持续下降和规模化应用。

国网江苏综能协助推进项目参与中长期交易、现货、需求响应、 调峰调频辅助服务等各类电力市场,具体双方分享收益另行约定。

2.抽水蓄能

抽水储能:严格意义上讲,抽水储能也是重力储能的一种,也是利用水位高度差产生的势能进行储能。

 截止2022年2月国网公司经营区内抽水蓄能电站装机2630万千瓦,力争2030年提高到1亿千瓦。国家电网抽水蓄能在运在建规模均为世界第一,在运装机在公司经营区内占比近9成,在建装机占比超过8成。

2022年5月9日,世界总装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站一期工程第四台(4号)机组转子顺利吊装就位。

3.全钒液流电池

全钒液流电池储能:是电化学储能,是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中,通过外接泵把电解液压入电池堆体内,在机械动力作用下,使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动,采用质子交换膜作为电池组的隔膜,电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应,通过双电极板收集和传导电流,从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。

国网英大在回答投资者疑问时表示,国网南瑞参与汉口火车站西侧充电塔新建工程综合能源项目(含钒电池储能),目前项目已落地。国网南瑞是国网从事电池研究的机构。

国网英大在2021年度报告中曾指出,在新型储能技术方面,加快形成全钒液流电池储能系统商业化运行落地能力,基于全钒液流电池使用安全、寿命长、全寿命周期成本低、输出功率和储能容量相互独立等特点,深入研究并实践商业化运行模式,积极推动全钒液流储能示范项目落地。

4.铅碳储能电站

铅碳储能:铅炭电池是一种由传统铅酸蓄电池演化而来的先进技术电池。之所以称之为“先进”,是因为铅炭电池将铅酸蓄电池和超级电容器二合为一,在发挥超级电容器短时间大容量充电特点的技术上,保持了蓄电池高比能量的优势,从而拥有良好的充放电性能及较长的使用寿命。除了性能方面的优势,铅炭电池还在循环寿命、性价比、安全性、低温性能、生产及回收工艺方面都具有明显优势。

2020年5月28日,位于湖州长兴雉城镇的全国首座铅碳电池电网侧储能电站倒送电成功。该电站规划储能功率为12兆瓦,最终储能电量为24兆瓦时。在用电低谷时“插在”电网上充电,在用电高峰时释能填补电力缺口,以“削峰填谷”,实现“供用电平衡”。

5.退役铅酸电池储能

国网饶阳县供电公司同岳供电所打造并完成河北省唯一一个“源网荷储协调型风光储充直用分布式微网供电所示范工程”。

该工程应用变电站退役铅酸电池进行活化再利用,完成供电所储能建设,促成省公司变电站退运废旧电池活化技术应用试点落地,为修旧利废工作提供第一手数据支撑。

6.梯次利用电池储能

国家电网有限公司从2012年开始启动大容量梯次利用电池储能技术研究。

2019年3月江苏南京江北电网侧储能电站启动建设。该项目是国内首个梯次利用的电网侧储能电站。 江北储能电站工程利用“旧电池”总容量为7.5万千瓦时,其中包含磷酸铁锂电池4.5万千瓦时、铅酸电池3万千瓦时。

7.压缩空气储能

压缩空气储能:压缩空气储能,是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。形式主要有,传统压缩空气储能系统、带储热装置的压缩空气储能系统、液气压缩储能系统。

中能建数字科技集团有限公司联合国网湖北综合能源服务有限公司共同投资建设湖北应城300MW级压缩空气储能电站示范工程,2021年12月29日至30日在武汉组织召开项目可研评审会。2022年2月11日举行签约仪式。该项目是国内单机规模最大的压缩空气储能项目

8.氢电双向转换及储能一体化系统

2021年6月24日,在浙江湖州滨湖综合能源站,氢电双向转换及储能一体化系统成功投运,这是该系统面向综合能源供给领域的首次应用。

国网浙江电力组建包含国网浙江电科院、国网湖州供电公司、杭州意能电力、浙江工业大学、杭州平旦科技有限公司、浙江电力设计院等单位的产-学-研-用攻关团队。成功研制氢电双向转换及储能一体化系统,实现了光-电-氢-桩-储系统集成和灵活互济。项目应用国产制氢设备和燃料电池,支持了氢能制备与应用设备的国产化发展。

9.氢储能热电联供系统与锂电池储能系统

嘉兴供电公司通过高效氢储能热电联供系统与锂电池储能系统构建了多元储能系统。多元储能系统在夜间谷电时段制氢并存储,白天峰电时段发电并制热,为园区同时提供储能和热水服务。

10.固体储能供热技术

2021年7月30日,河北建筑工程学院、国网冀北电力有限公司张家口供电公司、河北泽瑞节能新能源有限公司联合共建的固体储能供热技术研发基地举行揭牌仪式。旨在解决储能材料、 绿色供热领域的关键技术和难题。

11.飞轮储能

国家电网公司高规格应急保电中在应用飞轮储能技术。

2022年3月22日,国网冀北张家口风光储输新能源有限公司发布华北电力科学研究院有限责任公司飞轮储能与火电机组联合调频技术研究招标公告。

二、应用场景探索

不止在储能技术方面,国家电网在应用场景方面也有许多探索。

1.移动储能车

2022年4月湖北首台500kW/500kWh多功能液冷移动储能电源车正式交付验收。该移动储能车是采用第三代储能技术,将先进液冷系统与大容量磷酸铁锂电池相结合,可实现0.6秒快速接入备用电源,保证至少18小时连续工作。

2.移动式储能系统

2020年5月28日,国网雄安新区供电公司联合平高集团研制的移动式储能系统正式并网投运。该移动式储能系统以双模式储能变流器为并网接口,通过智能化的软件平台和监测硬件探知施工临电的停电、恢复送电情况,作为备用电源实现并离网的自动、无缝切换,可有效的提升施工临电的供电可靠性。

3.电网侧储能调频

2021年2月,国网江苏省电力有限公司自主研制的变电站超级电容微储能装置投运,可快速功率响应、主动抑制电网谐波、灵活调节无功、提高供电可靠性,助力电网运行更加安全可靠。

2021年11月16日,国网天津电科院完成滨海海旭道储能电站一次调频性能试验方案研究。

4.火电-储能联合调频

2021年10月,国网山东电科院技术人员完成了网源平台火电-储能联合调频功能的自主研发工作,实现了储能容量配置优化、控制策略优化等功能。

5.热电储能

2022年4月国网时代华电大同热电储能工程开工,工程采用最新一代的全户外预制舱设计,储能系统采用磷酸铁锂电池,规模为150MW/300MWh。投运后,储能电站将积极接受电网调度,参与电网调峰、调频等辅助服务。

6.新能源侧调峰调频

2020年6月12日,甘肃玉门市与国网综合能源服务集团和上海电气储能电站投资合作项目洽谈会召开。国网综能和上海电气战略合作正在国内投资储能电站,计划在甘肃玉门投资建设100MW/200MWh规模储能电站,协助电网调峰调频,促进新能源消纳。

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