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12储能基本情况屋顶光伏屋顶光伏燃气三联供燃气三联供小型风机屋顶光伏储能系统分布式电源发展的趋势•从国家层面：发展分布式电源是国家能源转型的重大战略部署。•从国网公司层面：要求分布式电源更好、更快并网，尽快实现分布式电源与配电网的协调发展。。发展储能技术储能技术是近年来被广泛关注的一种解决分布式电源大规模接入问题的技术方案。将分布式电源、储能系统、负荷及相关保护控制单元结合起来，统一调配，将分布式电源与配电网之间的多点接入转化成微网与配电网的单点接入，将分布式电源与配网的协调控制转化为微网内部设备间及微网与配网的协调互动，有效减轻大容量分布式电源接入对配网的冲击。3研究背景与意义面临的挑战当越来越多的分布式电源以微电网形式接入配电网后，配电网将由原来单一电能分配的角色转变为集电能收集、电能传输、电能存储和电能分配于一体的新型电力交换系统。传统的配电网潮流由变电站流向负荷，分布式电源与微电网的发展，使得潮流不再单向由电源流向用户侧，增加了规划区电力负荷预测的难度；加大了配电网规划的不确定性；提高了配电网规划的适应性要求；增大了配电系统的复杂性和不确定性，因此，给传统的电网规划带来实质性的挑战。需解决的难题（１）接入后，考虑含分布式电源供电的配电网负荷预测问题；（２）接入后，考虑含分布式电源特性的配电网电源结构问题；（３）接入后，考虑含分布式电源接入的的配电网扩展规划问题；（４）接入后，考虑含分布式电源控制的配电网的优化控制问题；（５）接入后，考虑含分布式电源效益的配电网经济型评估问题；4储能定位功能前景模式51、储能的定位6制约分布式电源、储能技术应用前景分布式电源、储能系统故障特性复杂，针对性的保护配置方案和安全管控措施较为缺乏。分布式电源、储能接入系统建设成本较高。优化控制水平较低，储能容量衰减严重，运行维护成本高昂。分布式电源、储能与配电网在技术、管理层面缺乏协调互动，运行方式单一，突发故障应对能力较差。协调互动成本收益安全保障多源条件下分布式电源、储能运行控制手段欠缺，资源利用率较低，系统长期稳定运行能力较差。运行控制7储能装置50kWh光伏阵列50kWp风力发电机20kW奶站负荷微电网系统箱变35/0.4kV630kVA光伏阵列30kWp光伏阵列30kWp风力发电机30kW分布式电源配电网系统备用东村76户居民负荷西村24户居民负荷站用电典型互动方式和互动模式•分布式电源/储能接入配电网的影响，不同运行方式下的互联特性•分布式电源/储能与配电网的典型互动模式，不同互动模式下的运营管理【典型运行方式和互动模式】储能接入的主要技术内容控制系统架构微网PCC光伏发电微网通讯线路电力传输线路负荷配电网断路器测控保护装置配网调度层集中控制层就地控制层风力发电储能电池微网能量管理系统微网集中控制器逆变器电能质量治理装置微电网并网点保护•不同渗透率下的分布式电源/储能协调控制•基于电池寿命模型的储能优化控制基于自平衡和自平滑的优化控制【协调控制和优化运行技术】8•不同模式、不同时序和多约束条件下的能量管理策略•最优经济运行与调度•研发分布式电源/储能运行控制与能量管理系统微电网能量管理系统【能量管理和优化调度技术】双向自适应保护架构主站具备防返送电报警功能控制器具备安全并网执行策略分布式电源防孤岛保护储能系统欠压脱扣保护并网保护点双向潮流保护配电网侧欠压脱扣保护主站层保护集中层保护设备层保护【双向自适应保护技术】•分布式电源/储能综合保护技术•配电网保护与分布式电源保护之间协调配合与控制技术•开发双向分布式电源/储能并网保护装置储能接入的主要技术内容9分布式能源最大利用配网最佳状态负荷最优供电【储能的目标】•潮流约束•节点电压约束•分布式电源接入容量约束•经济性约束•特性约束•网络损耗最小•投资与运行费用最小•供电可靠性最高•电能质量高•渗透率高目标约束10•分布式电源最大化利用•配电网最优化配置•网损最小•接纳分布式电源容量最大•关键负荷持续供电时间•一般负荷停电时间112、储能的模式12运行方式多样与主供电网并网运行，满足并/离网稳定快速切换，高可靠性的稳定运行，实现分布式电源最大化接入与电网友好互动。P12储能状态电网状态分布式电源功率状态能量预测与管理正常正常满足负荷需求储能\并网稳定可持续充满用电高峰满足全部负荷需求适时调节可持续过放用电低谷满足关键负荷需求静态调节可持续异常紧急缺电不满足关键负荷需求不可持续13能量协调控制【分布式电源/微电网运行控制现场实测波形】图风光储互补运行实时出力记录14功率协调控制15【储能基本调度模型】根据分布式电源的类型、一次能源的变化、发电成本、环境因素、检修周期等预测分布式电源出力。根据经济调度和优化运行策略，指定分布式电源出力；根据负荷预测和电力市场，提供适当的备用容量，管理负荷需求，投切非重要负荷。负荷需求预测风力、光伏发电出力预测市场电价及电网状态调度计划动态调整风力、光伏发电有效出力储能装置存储电量水平管理负荷需求与电网交换功率优化分布式电源出力16国外现状分析•美国的冷热电联产（CCHP）组织还提出“分布式能源系统2020纲领”，目的是到2020年使分布式能源系统成为商用建筑、写字楼、民用建筑高效使用矿物燃料的典范。•侧重于冷热电联产，主要集中在学校、新建办公楼或商用建筑美国•丹麦《电力供应法》规定：电网公司必须优先购买新能源企业生产的电量，而消费者有义务优先使用系能源发电电量。•二十几年来，丹麦国民生产总值翻了一番，但能源消耗却未增加，环境污染也未加剧。丹麦•通过能源效率最佳方案计划促进分布式能源系统的发展：在各类型的建筑内建立了超过1000个分布式能源系统。•继续发展新的应用，分布式能源系统用于园艺，可以做到热电冷稳负荷联产，将分布式能源系统排出的CO2、SO2、NOx用于植物的肥料，最大限度地减轻能源使用为环境带来的危害。英国•政府鼓励发展分布式发电，并对分布式发电给予补助和优惠的财税政策。•日本分布式能源系统装机容量达到占总装机容量的16.7%日本•澳大利亚联邦科学与工业研究机构在纽卡斯尔建立能源中心，其目的就是提供能量方面最新的研究成果和开发设施，对100多个研究课题组提供技术支持，展示新能源技术的应用案例。澳大利亚171717国家代表性的基础项目相关技术美国夏威夷等洁净能源计划可再生能源发电技术与国防部合作的微网项目等微网的运行与控制Madriver微网微网示范验证欧盟国家DISPOWER计划分布式发电渗透下的电网稳定与控制、电能质量技术等MICROGRID计划微网运行与控制技术等日本群马光伏发电计划大量光伏渗透下的电压协调控制与美国新墨西哥合作NMGGI新一代的绿色电网（5MW以下微网）国外研究起步较早，在关键技术方面已取得一些突破，并在小规模微网中得到验证；目前正推动微网向更高电压等级、更大容量发展。希腊Kythnos微型电网示范欧洲相关项目日本各地示范夏威夷岛微网规划CERTS微网测试系统国外现状分析18国外现状分析北京、上海、广州发展较快。北京地区分布式冷热电三联供项目运作借鉴国外的经营模式，利用公司专利技术，为用户提供方案设计、建设管理、系统调试、运行管理等一条龙服务，分担业主的技术风险、确保三联供项目的成功实施。经过2年的努力，开发运作了北京燃气集团指挥调度中心CCHP项目等三联供项目。上海市公布了上海市人民政府办公厅转发发展改革委等五部门关于鼓励发展燃气空调和分布式能源系统意见的通知。2005年，上海市发布了《分布式供能系统工程技术规程》。广东省也兴建了广州大学城等分布式冷热电三联供系统。示范工程华电厦门集美分布式能源示范工程华北电力大学8,000平方米建筑分布式热电冷联产综合研究示范工程国家863项目南麂微网示范工程浙江舟山东福山岛南京供电公司科技综合楼的微网控制风光储系统中新天津生态城智能电网综合示范工程河南财专分布式光伏发电及微网控制工程东澳岛智能微电网项目19国内现状分析19863973自然科学基金国网公司地方项目中国科学院清华大学合肥工业大学天津大学其他系统科研机构理论探索研究和示范处于起步探索阶段，但是随关键技术研发进度加快，预计将进入快速发展期规划技术电源技术运行技术保护与控制中国电科院工业企业国际合作能量优化2020我国分布式电源相关标准正在制定过程中。国内相关标准储能配电网分布式电源并网电能质量GB19964-2005GB19939-2005GB20046-2006GB14549-1993GB15945-2008GB12325-2008GB18481-2001GB15543-2008GB17625.6-2003Q/GDW156-2006GB50293-1999GB14285E-2006GB50052-1995国内现状分析GB19963-200521较大规模储能系统储能技术的应用储能技术是智能电网技术的重要组成部分之一，可以有效解决用电矛盾，提高电网安全性和供电可靠性，支持新能源的发展。接入高压储能系统接入中低压储能系统22储能类型额定容量/MW比容量/(Wh/kg)连续放电时间效率/%响应时间应用方向铅酸电池10-3~5035~501min~数h60~8010s电能质量控制，系统备用电源，黑启动，UPS/EPS纳硫电池10-3~40150~2401min~数h80~9010s平滑负荷、备用电源锂电池8*10-2150~2001min~数h85~9510s液流电池0.880~1301min~数h70~8010s分布式、可再生能源系统稳定性、用户侧平滑负荷、备用电源超导储能5*10-3~201~10ms~15min80~955ms输配电系统暂态稳定性、提高输电能力、电能质量管理、UPS超级电容10-3~1.50.2~100.1s~1min80~951s与柔性交流输电技术相结合飞轮10-3~1040~23015s~15min70~801s调峰、频率控制、UPS/EPS、电能质量控制抽水蓄能102~2*103-----4~10h60~7010s~4min能量管理，频率控制和系统备用压缩空气储能100~300-----1~20h40~601~10min调峰发电厂、系统备用电源化学储能物理储能电磁储能233、储能的作用24P24自主与联合地实现系统功率自平衡和能量自平滑解决的问题：电网调度层主要负责下发调度指令，集中控制层主站负责能量管理策略的制定，控制器负责优化协调控制，底层分布式电源/储能/负荷负责执行。功率的自适应协调(电网-负荷-故障-储能)和能量的智能控制(预测-实际–计算-策略)25P25分布式电源/储能/负荷的控制策略因运行方式改变而自动转换。灵活的结构决定了应对策略的丰富储能的功率由配网进行平衡，频率的控制和电压调整也有配网完成，DG逆变器采用PQ控制。电网友好、安全稳定、分布式电源最大化利用、经济性、功率预测1)并网控制与电网互动，根据电网需求，结合分布式电源的发电情况，在保障自身稳定运行的前提下，进行储能冲放电和负荷投切的灵活控制。2)离网控制微网内的功率全部由系统进行自平衡，储能逆变器由PQ控制转变为Vf控制，提供电压和频率支撑，并适时跟踪负荷变化。逆变器采用PQ控制，功率适时可调。运行控制策略26储能在配电网中的应用为了满足高峰负荷需求的备用容量将大大降低电力系统的运行效率，导致高投资和资源浪费。在高压配电网中，储能系统往往用于削峰填谷。储能站直接接入配网,可在用电低谷时作为负荷存储电能量,在用电高峰时作为电源释放电能,在一定程度上减弱峰谷差,变相削减峰值负荷,对电网而言相当于改善了负荷特性,实现电力系统的负荷水平控制,和负荷转移等。如果在高压配电网中采用储能装置，可以有效地减少所需的系统备用容量，节省电力设备投资。但另一方面，如将储能装置用于电力调峰，则需要装置较大容量的储能容量，显然，容量越大，对储能装置的制造和控制就越困难。目前储能系统的造价仍然较高，其投资有可能会超过电力系统备用容量的投资。1.高压配电网中的储能系统272.中压配电网中的储能系统在中压配电网中，储能