1、储能技术、微电网与分布式光伏发电协调发展高级研讨班储能技术、微电网与分布式光伏发电协调发展高级研讨班主要内容主要内容一、发展现状及趋势一、发展现状及趋势二、应用模式及发展机制二、应用模式及发展机制三、发展趋势与可持续发展的思考三、发展趋势与可持续发展的思考一、发展现状一、发展现状微电网（微网）定义微电网（微网）定义 微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等汇微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型集而成的小型发发/配配/用电系统用电系统，是一个能够实现自我控制和管理的，是一个能够实现自我控制和管理的自治系统自治系统33。微电网可以看作是小型
2、的电力系统微电网可以看作是小型的电力系统，它具备完整的发电、配电和用电功，它具备完整的发电、配电和用电功能，可以有效实现网内的能量优化。微电网有时在满足网内用户电能需求的能，可以有效实现网内的能量优化。微电网有时在满足网内用户电能需求的同时，还需满足网内用户热能的需求，同时，还需满足网内用户热能的需求，此时的微电网实际上是一个能源网此时的微电网实际上是一个能源网。按照是否与常规电网连接，按照是否与常规电网连接，微电网可分为联网型微电网和独立型微电网。微电网可分为联网型微电网和独立型微电网。u微电网没有严格的定义：容量、电压等级微电网没有严格的定义：容量、电压等级u智能电网是个大筐智能电网是个大
3、筐微电网的特征微电网的特征u因地制宜因地制宜，综合考虑源、网、荷情况及需求，按技术经济可行，综合考虑源、网、荷情况及需求，按技术经济可行设计，具有设计，具有个性化、定制化个性化、定制化特征特征u可可并网及自治并网及自治运行，并可和电网进行有规律的能量交换，运行，并可和电网进行有规律的能量交换，可调可调节的节的有电源的负荷或带负荷的电源有电源的负荷或带负荷的电源u多能源互补、冷热电多能源互补、冷热电综合，可提高供能及用能效率综合，可提高供能及用能效率u多方多方“跨界跨界”，相关方众多，相关方众多，非技术因素非技术因素深刻影响其应用和推深刻影响其应用和推广广u融和性好融和性好，易增容、减容，易增容
4、、减容6微电网的重要角色微电网的重要角色是是能源互联网能源互联网的重要基础单元的重要基础单元u 缓解高密度分布式光伏等对电网影响，缓解高密度分布式光伏等对电网影响，高比例高比例消纳消纳可再生可再生能源能源u 实现多种能源的实现多种能源的梯级梯级高效利用高效利用u 为为用户用户提供提供定制化定制化供电服务供电服务u 为为电网故障自愈电网故障自愈提供重要供电支撑提供重要供电支撑u 给给电网电网提供提供支撑服务支撑服务：消峰填谷、推迟电网增容改造、电：消峰填谷、推迟电网增容改造、电能质量改善能质量改善u 解决海岛和边远地区可靠供电解决海岛和边远地区可靠供电微电网关键技术微电网关键技术 能源的梯级利用
5、；可再生能源的安全消纳；多种能源的协调优化；提升用户的用能品质；提高用户的供能可靠性；降低用户的用能成本；分布式发电含有多种电源形式，但以光伏为主的可再生能源将成为未来分布式发电的主要形式。微电网是进行用户侧分布式可再生能源开发和提高能源利用效率的一种有效途径!发展现状发展现状背景背景发展现状发展现状u微电网的微电网的基本特点基本特点：小型的电力系统，即可联网，又可独立运：小型的电力系统，即可联网，又可独立运行行u多种技术多种技术方案方案：共交流母线、直流微电网、交直流混合：共交流母线、直流微电网、交直流混合u特有的特有的设备技术设备技术研制示范：电压源逆变器、能量管理系统、负研制示范：电压源
6、逆变器、能量管理系统、负荷响应、继电保护荷响应、继电保护u各种储能各种储能技术的应用示范技术的应用示范u应用场景：离网型、联网型应用场景：离网型、联网型总体而言处于研究示范阶段：技术、经济、商业模式总体而言处于研究示范阶段：技术、经济、商业模式二、应用模式及发展机制二、应用模式及发展机制第11页20082008年完成：西藏阿里光年完成：西藏阿里光/水水/柴柴/蓄多能互补发电系统技术专题研究蓄多能互补发电系统技术专题研究u项目概况：项目概况：阿里地区：阿里地区：西藏西北部，平均海拔西藏西北部，平均海拔4500m4500m，面积，面积3131万万kmkm2 2，人口，人口8.68.6万人；万人；阿
7、里电力：阿里电力：狮泉河水电站狮泉河水电站4 41600kW1600kW（年发电量（年发电量13001300万万kWhkWh），太阳能资源：太阳能资源：年均日照年均日照3550h3550h，年平均辐射总量，年平均辐射总量 8250 MJ/m8250 MJ/m2 2解决措施：解决措施：项目性质：项目性质：经国务院常务会议原则通过，是西藏经国务院常务会议原则通过，是西藏“十一五十一五”重点建设工程；重点建设工程；建设周期：建设周期：2008200820132013年；年；建设经费：建设经费：6 6亿元；亿元；阿里总体方案阿里总体方案综述综述方案方案1 1：并网型光伏电站：并网型光伏电站+水电站水电
8、站+柴油发电机柴油发电机方案方案2 2：并网型光伏电站：并网型光伏电站+少量蓄电池站少量蓄电池站+水电站水电站+柴油发电机柴油发电机方案方案3 3：光伏电站：光伏电站 (含蓄电池含蓄电池)+)+水电站水电站+柴油发电机柴油发电机方案方案4 4：光伏水泵：光伏水泵+抽水蓄能站抽水蓄能站+水电站水电站+柴油发电机柴油发电机p在狮泉河10MW光伏电站方案论证过程中，主要有以下4种方案：第13页西藏阿里西藏阿里10MWp10MWp光伏电站技术专题研究：光伏电站技术专题研究：总体技术方案总体技术方案 总体技术方案需细化并进行初步总体技术方案需细化并进行初步设计，主要内容如下：设计，主要内容如下：专题专题
9、2:2:电网能量管理及运行方式研电网能量管理及运行方式研究究专题专题3:3:电网稳定性技术研究电网稳定性技术研究专题专题4:4:高压并网控制逆变技术的研高压并网控制逆变技术的研究究专题专题5:5:储能系统控制策略研究储能系统控制策略研究解决年供电量严重不足问题！u 建设地点：青海省玉树藏族自治州巴塘乡（2011年7月-2011年12月）u 项目来源：金太阳工程，业主单位青海水电集团u 环境恶劣：海拔4000米，最低气温-30度u 电网薄弱：无大电网，电能质量极差，频率低至47Hz，10kV母线电压低至7kV项目技术挑战性大，国内外没有可供借鉴的经验！项目概况项目概况n 系统组成系统组成 光伏阵
10、列：光伏阵列：2MW 2MW平单轴跟踪平单轴跟踪 蓄电池组：蓄电池组：15.2MWh15.2MWh铅酸铅酸 逆变器：逆变器：150kVA 150kVA1515台功率可调度逆变器台功率可调度逆变器 150kVA 150kVA2 2台双模式逆变器台双模式逆变器 200kVA 200kVA3 3台自同步电压源逆变器台自同步电压源逆变器n 电压等级电压等级 直流母线直流母线400V400V，电站输出交流，电站输出交流35kV35kVn 运行方式运行方式 水光储互补运行方式水光储互补运行方式，昼储夜发，昼储夜发 电站系统结构（20条发电支路）技术创新点技术创新点创新点创新点1：MW级水级水/光光/储储互
11、补微互补微电电网网设计集成技术设计集成技术关键问题：1）微电网晚高峰供电问题极其凸出；2）常规光伏并网直接威胁系统稳定。采用基于交直流混合母线的新型光储系统结构基于交直流混合母线的新型光储系统结构，将光伏冲击与电网相隔离。采用水光储互补发电策略水光储互补发电策略，合理设计容量配比，满足当地供电需求。可调度光伏电站拉贡禅古本地负荷调度站柴油发电机组电网 世界首个世界首个MW级级水水/光光/储储微微电电网网工程，海拔最高工程，海拔最高城市型城市型微网微网-山东东山东东营营边远地边远地区微网区微网-青海兔青海兔尔干尔干海岛型海岛型微网微网-广东大广东大万山万山示范点示范点三种典型应用模式三种典型应用
12、模式p应用于分布式可再生能源渗透率较高的地区可再生能源渗透率较高的地区，平抑分布式可再生电源并网对电网的影响，提高电网对分布式可再生能源的接纳能力；p 应用于热电联产等多能互补地区热电联产等多能互补地区，可以提高能源利用效率，节能降耗；p 应用于对电能质量和供电可靠性有特殊要求的电力用户对电能质量和供电可靠性有特殊要求的电力用户，能够满足用户对电能质量的特殊要求，实现对重要负荷的不间断供电；p应用于灾害多发地区灾害多发地区，可以提高供电备用，有利于故障后黑启动；p 应用于峰谷功率差异很大的地区峰谷功率差异很大的地区，包括峰值容量占容费与峰谷电价差。城市型微网模式分析城市型微网模式分析应用场合应
13、用场合p应用系统应用系统：（居民、商业、工业）用户、（园区、社区、城市）区域；p网络网络：通过单点（PCC)接入用户配电网；p能源能源：多种可再生能源、大量电力电子装置、无惯性（储能）；p负荷负荷：冷热电多种负荷响应需求、高供电可靠性、高电能质量；p 运行模式运行模式：具有独立和并网两种运行模式，实现并网点功率可控、消峰填谷、电网支撑、无功补偿、平滑切换等。城市型微网模式分析城市型微网模式分析技术特征技术特征山东东营中国石油大学p 地理位置：地理位置：地处黄河入海口的三角洲地带，依托胜利油田；p 示范意义：示范意义：建成新能源示范城市，发展太阳能、风能、地热能及垃圾利用；p 示范工程：示范工程
14、：作为东营新能源示范城市的重要组成部分；p 建筑规模：建筑规模：10万多平米的低碳大厦、师生宿舍、堰萃湖、抽油机等。城市型微网模式分析城市型微网模式分析案例概况案例概况p分商业、居民、工业三个区域子微网，子微网可孤可并，能源互联；p从能源的利用形式来看，系统可分为微电网、微冷网和微热网；p地源热泵是微电网的可控负荷，依托绿色建筑实现冷热电负荷的时空优化；p污水/中水处理、雨水回收等多项能源再利用形式，同时这些系统均可看作微电网的可控负荷城市型微网模式分析城市型微网模式分析案例技术方案案例技术方案p补贴形式：补贴形式：初投资补贴+电价补贴；p补贴办法补贴办法：对微电网系统需要额外增加的储能及能量
15、管理系统部分进行100%初投资补贴，占整个系统投资的5.83%。对微电网系统中其他可再生能源均享受与光伏发电相同的0.42元/度的电价补贴，补贴年限20年。供能系统供能系统装机容量装机容量初投资初投资（万元）（万元）年运维费年运维费（万元）（万元）年均收入年均收入（万元）（万元）内部收益率内部收益率投资回收期投资回收期（年）（年）风力发电风力发电850kW9358142.819.89%6.12垃圾发电垃圾发电100kW430456.9415.61%7.63风光储微电风光储微电网网850kW+2MWp+1MWh+能量管理2738.6928+280(储能更换）363.75211.45%12.71风
16、光储垃圾风光储垃圾地热园区微地热园区微网网850kW+2MWp+1MWh+100kW+2.3MW+能量管理5168.6982+280(储能更换）720.6915.14%8.25城市型微网模式分析城市型微网模式分析机制探讨机制探讨1 1p补贴形式：补贴形式：全部初投资补贴；p补贴办法补贴办法：对微电网系统需要额外增加的储能及能量管理系统部分进行100%初投资补贴。对微电网系统中光伏外其他可再生能源进行初投资补贴，分布式风电补贴4元/W，垃圾发电补贴20元/W。供能系统供能系统装机容量装机容量初投资初投资（万元）（万元）年运维费年运维费（万元）（万元）年均收入年均收入（万元）（万元）内部收益率内部
17、收益率投资回收期投资回收期（年）（年）风力发电风力发电850kW595889.2519.2%5.9垃圾发电垃圾发电100kW230433.4016.55%6.99风光储微电风光储微电网网850kW+2MWp+1MWh+能量管理2398.6928+280(储能更换）310.209.8%13.42风光储垃圾风光储垃圾地热园区微地热园区微网网850kW+2MWp+1MWh+100kW+2.3MW+能量管理4628.6982+280(储能更换）643.60614.28%8.93城市型微网模式分析城市型微网模式分析机制探讨机制探讨2 2 p西部新型小城镇。西部新型小城镇。采用多能互补微电网解决能源紧张问
18、题，实现绿色低碳，助力美丽城镇、美丽乡村。p能源利用方式落后的农牧区。能源利用方式落后的农牧区。由薪柴能源向可再生能源过渡，提高能源利用率，改善生活质量。p可再生能源丰富但电网薄弱的边远地区。可再生能源丰富但电网薄弱的边远地区。微电网减少了对输电线路的投资，提高了可再生能源渗透率，保障了用户可靠供电。p电能质量要求高的关键负荷电能质量要求高的关键负荷和公共建筑。和公共建筑。保障边远地区中卫生院、学校、金融通信部分的供电可靠性和供电质量。偏远地区微网模式分析偏远地区微网模式分析应用场合应用场合典型边远地区微电网p 能源能源：光伏发电、风力发电、小水电、公共电网、储能系统；p 负荷需求负荷需求：新
19、建住宅建筑、既有住宅建筑、公共事业建筑、商业服务业建筑的生活用电、炊事用能、采暖用能、办公用电；p 网络网络：以电网为骨架，多个分散供用能系统和子微网协调运行；p 运行模式运行模式：联网型微电网，实现并网点功率可控、消峰填谷、电网支撑；对关键负荷具有独立和并网两种运行模式、平滑切换等。偏远地区微网模式分析偏远地区微网模式分析技术特征技术特征青海西宁湟源县兔儿干新型农村社区p 地理位置：青海省西宁市湟源县日月藏族乡兔儿干集镇，3100米，年均气温3.0（严寒）p 示范意义：新型小城镇，汉/藏文化交界，农/牧区交界，青藏/黄土高原，唐蕃古道旅游线路p 城镇建设：省政府重点支持的新型农村社区示范工程
20、,批复建设经费2.2亿元，2014年4月开工p 建设规模：居民住宅1080户（700+380）；卫生院、学校、政府等公共建筑；商业服务业等工地调研工地调研20142014入户调研入户调研20132013小城镇规小城镇规划划建筑效果建筑效果图图偏远地区微网模式分析偏远地区微网模式分析案例概况案例概况27集中式光集中式光伏伏分散屋顶光伏分散屋顶光伏700700户户公共建筑微网公共建筑微网偏远地区微网模式分析偏远地区微网模式分析案例总体方案案例总体方案1.7001.700户新建住宅能源设计方案户新建住宅能源设计方案l 被动式被动式隔热保温设计(能耗15W/m2)阳光房、阳光庭院l 主动式主动式屋顶光
21、伏发电（建筑结构限制，750Wp/户，日发电3kWh）电采暖（适合高原边远分散区，电油汀2kW/户，日用电14kWh）太阳能热水器（提供生活热水）l 效果效果生活用能全部电气化，低能耗+偏远地区微网模式分析偏远地区微网模式分析案例概况案例概况2.2.兔儿干新型农村社区的能源设计方案兔儿干新型农村社区的能源设计方案l 水力发电：水力发电：采暖季不发电，非采暖季发电180万kWhl 光伏发电系统光伏发电系统:原则：光伏发电量100%满足采暖季负荷用电量(268.1万kWh 3.5MWp)分散式：屋顶光伏（700户新建+公共建筑，585kWp）集中式：光伏电站（2.9MWp）l 储能系统：储能系统：
22、作用：平抑光伏波动；提高重要负荷保障率（公共设施、旅游服务业）配置：500kW/2小时，1MWh铅酸储能l 公共电网：公共电网：新社区用电峰值功率4MVA，现有变压器容量2MVA偏远地区微网模式分析偏远地区微网模式分析案例技术方案案例技术方案1 1301.1.卫生院小微网 关键负荷关键负荷 双模式微网双模式微网 空气源热泵供暖(700m2)风/光互补发电(10kW+10kW)储能系统(15kW/4小时)零能耗建筑2.2.乡政府小微网 办公负荷办公负荷/日多夜少日多夜少 功率可调节微网功率可调节微网 太阳能热风供暖+电辅助(1890m2)屋顶光伏发电(20kW)储能系统(15kW/2小时)零能耗
23、建筑3.3.学校小微网 综合负荷综合负荷(生活生活+办公办公)功率可调节微网功率可调节微网 太阳能热水供暖+电辅助 太阳能热风供暖+电辅助 屋顶光伏发电(30kW)储能系统(30kW/4小时)零能耗建筑3.3.热电联供微能源网（公共建筑）热电联供微能源网（公共建筑）偏远地区微网模式分析偏远地区微网模式分析案例技术方案案例技术方案2 2p补贴原则：补贴原则：以能够吸引到商业投资为原则，投资回收年维持在8年左右；p补贴办法补贴办法：（1）对公共建筑微能源网光热系统、储能系统进行初投资补贴 或（2）光伏电价补贴，按照8年投资回收期测算。初投资补贴初投资补贴电价补贴电价补贴补贴水平补贴水平 565万元
24、万元（15%）二类区电价二类区电价0.95元元追加补贴追加补贴0.1元元/kWh补贴后的内部收益率补贴后的内部收益率13.78%13.34%补贴后的投资回收期补贴后的投资回收期7.87年年8.03补贴年限补贴年限20年年偏远地区微网模式分析偏远地区微网模式分析机制探讨机制探讨p运行方式：海岛微电网多与大电网相互隔离，其运行方式以独立运行、自发自用为主；p能源利用：海岛地区风、光等自然资源较为丰富，故海岛微电网风电机组、光伏容量在允许条件下可以设置大些，增大可再生能源发电比例；p发电成本：海岛微电网与城市和边远地区相比，设备和燃料的运输及安装成本较高，导致其总建设成本较高；浙江东福山岛孤立微电网
25、系统浙江东福山岛孤立微电网系统希腊基斯诺斯岛微电网系统希腊基斯诺斯岛微电网系统海岛微网模式分析海岛微网模式分析技术特征技术特征 大万山岛位于香洲东南部39km，珠江口外最南端；万山岛面积约8.1km2，主峰大万顶海拔443.13m，目前人口约300 人；该地区经济发展以渔业和旅游业为主；原来主要依赖柴油机组供电，发电成本较高，约34元/kWh，可靠性较差。海岛微网模式分析海岛微网模式分析案例概况案例概况 配置方案 初始投资成本设备名称设备名称配置方案配置方案风电机组风电机组1台850kW光伏光伏200kWp铅酸蓄电池铅酸蓄电池2000kWhPCS1000kW柴油机柴油机2台500kW费用名称费
26、用名称设备购置及工程费用（万元）设备购置及工程费用（万元）风电机组风电机组850光伏光伏200柴油发电机组柴油发电机组80电池组及电池组及BMS360PCS200初始总投资初始总投资1690海岛微网模式分析海岛微网模式分析案例技术方案案例技术方案补贴原则：根据要求，补贴之后内部收益率至少达到8%，投资回收年维持在 78年左右，再由此反推出相应的补贴办法及补贴水平；补贴办法：初投资补贴，电价补贴；初投资补贴初投资补贴电价补贴电价补贴补贴水平补贴水平 初始投资补贴初始投资补贴70%在原有电价在原有电价2元元/kWh的基的基础上，每度电再补贴础上，每度电再补贴0.4元元每年补贴金额每年补贴金额104
27、.51万元万元补贴年限补贴年限10年年补贴总金额补贴总金额1130万元万元1045.1万元万元补贴后的投资回收期补贴后的投资回收期8.15年年8.31年年海岛微网模式分析海岛微网模式分析机制探讨机制探讨研究成果促成能源局出台微电网示范的指导意见研究成果促成能源局出台微电网示范的指导意见2015年7月13日，国家能源局以国能新能2015265号印发关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见。意见分充分认识新能源微电网建设的重要意义、示范项目建设目的和原则、建设内容及有关要求、组织实施4部分。解决如下解决如下4个问题：个问题：1、技术装备问题；2、与电网的关系和高比例（50%）接入；3、经济性和补
28、贴标准；4、体制/机制问题。达到如下达到如下4个目的：个目的：1、高比例发展RE；2、高比例RE成为电网友好型的优质电源；3、启动储能新市场；4、培育一批微电网独立运营商。小小 结结三、发展趋势与可持续发展的思考三、发展趋势与可持续发展的思考能源：能源：u清洁、低碳、智能、安全清洁、低碳、智能、安全可再生能源发电技术发展趋势可再生能源发电技术发展趋势u可再生能源为主能源互联网系统可再生能源为主能源互联网系统的构建；能源优化配置；大规模综合的构建；能源优化配置；大规模综合输送技术；智慧调度和能量管理输送技术；智慧调度和能量管理u高穿透率高穿透率的分布式可再生能源并网发电系统；的分布式可再生能源并
29、网发电系统；u多能互补多能互补、满足电热冷等需求的、满足电热冷等需求的微网微网系统；系统；u区域多能互补区域多能互补的智能电力系统技术；的智能电力系统技术；u储能、负荷调节、能量管理和智能控制、智能设备。储能、负荷调节、能量管理和智能控制、智能设备。u 新市场、新技术、新产品、新模式新市场、新技术、新产品、新模式39发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势欧洲可再生能源城市发展总体思路欧洲可再生能源城市发展总体思路发展趋势发展趋势法兰克福：法兰克福：100%100%可再生能源地区可再生能源地区法兰克福：发展情景测算法兰克福：发展情景测算发展情景发展情景测算结果测算结果自给自足模式100%本地供能，9.
30、1GWh电储能供电成本22欧分/kWh进口10%电力模式90%本地供电，100%本地供热，2GWh电储能供电成本12欧分/kWh不限制能源来源模式75%本地保证率，没有电储能供电成本9欧分/kWh法兰克福法兰克福100%100%可再生能源能流图可再生能源能流图政策制定与实施支撑体系建设系统集成研究与示范商业化模式探讨实施方案的制定投资方案确定科研实验室与中心检测认证与标准专业人才体系关键装备研发与产业化实证研究市场化研究研究与开发可持续发展探讨可持续发展探讨未来商业模式探讨未来商业模式探讨(1)(1)未来商业模式探讨未来商业模式探讨(2)(2)储电的经济性结束语结束语u可再生能源时代的到来已经
31、是大势所趋，可再生能源的分布式特可再生能源时代的到来已经是大势所趋，可再生能源的分布式特点决定了分布式能源的生产和消费有巨大市场空间，微网相应有点决定了分布式能源的生产和消费有巨大市场空间，微网相应有广阔的前景。伴随新技术的发展应用，广阔的前景。伴随新技术的发展应用，需探索最技术经济可行的需探索最技术经济可行的新的商业模式。新的商业模式。u现有能源架构、组织方式、既得利益者等都是新的商业模式的障现有能源架构、组织方式、既得利益者等都是新的商业模式的障碍，变革往往从碍，变革往往从“违法违法”开始。需要开始。需要宽容变革，主动探索。宽容变革，主动探索。u持续进行技术经济和商业模式研究，相信技术经济性和价值规律持续进行技术经济和商业模式研究，相信技术经济性和价值规律最终起决定作用。最终起决定作用。u目前的技术、商业模式目前的技术、商业模式需要政策的支持。需要政策的支持。u独立的电力乃至能源供应商的商业模式值得期待。独立的电力乃至能源供应商的商业模式值得期待。
