规模化储能关键技术及工程应用

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规模化储能关键技术及工程应用储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，对于提高电网灵活性和稳定性、保障能源安全、推动能源绿色转型、实现碳达峰碳中和具有重要意义。世界各国均在积极推进规模化储能，特别是电池储能的应用，国家发改委明确提出2025年新型储能装机规模达到3000万千瓦以上，为电池储能规模化应用创造良好政策环境。但因规划运行、集成设计等技术难点未彻底解决，储能在电网领域的规模化应用在世界范围内处于空白。

在电网领域实现电池储能规模化应用，亟需攻克四方面难题：①多储能站同时满足电网调峰调频等多类型应用的协同机理复杂，规划决策优化困难。②百兆瓦级储能电站土地集约利用与安全防护难以兼顾。③规模化储能变流器一致性差导致集群快速控制困难。④规模化储能电站群的功率/容量聚合特性复杂，调度主站精准调控难度大。

目录

二、应用案例

1. 项目概述

（1）镇江101MW/202MWh电网侧储能项目

为缓解镇江东部地区夏季高峰期间供电压力，国网江苏省电力有限公司在镇江地区实施了全国首个百兆瓦级电网侧储能项目。项目采用“分散布局、集中调控”的方式，灵活利用退役变电站、变电站空余场地等8处站址建设。该项目是全球首个实现规模化聚合调用的百兆瓦级储能项目，提升镇江东部电网供电能力10万千瓦，在2018年夏季期间避免了17万户居民在高峰时段的限电，经现场实测，镇江储能电站整体功率响应时间1.62秒，平均控制精度误差1.03%，参与紧急功率控制的整体响应时间小于350毫秒，某百万机组跳闸后储能调频贡献是同容量火电机组50倍。镇江储能项目聚合参与了江苏调峰辅助服务市场交易，在提高江苏电网运行灵活性，促进省内新能源消纳等方面发挥了良好作用。

（2）苏州昆山百兆瓦级储能电站

为保障特高压直流落点地区电网运行安全，增强受端电网事故应急响应能力，同时兼顾全省新能源调峰需求，国网江苏省电力有限公司建设了苏州昆山储能电站。该项目是目前世界单站功率最大的储能电站，是全面应用本项目成果的“第二代”电网侧储能电站，项目采用半户内集成设计方案，应用储能变流器集群协调控制等技术，占地、响应速度等指标进一步优化提升，有力保障国家储能指导意见提出的推进“100MW级锂离子电池储能系统试验示范”任务目标的实现。

2. 主要效益

项目成果显著提高电力系统应急响应能力，减少大停电事故风险；提升新能源消纳能力，推动省内能源结构转型；提高电网供电能力，避免常规有序用电措施对国民经济和人民生活影响，减少满足尖峰负荷的电源和电网投入。项目成果促进储能设计、装备、软件的优化升级，促进创新商业模式和市场主体培育，带动上下游企业发展，在江苏初步形成“电网侧示范引导、用户侧协同发展、电源侧有序推进”的发展局面，持续发挥规模化储能协同聚合效应。

中国电力科学研究院有限公司南京分院应用本项目成果，产品销售额在2018年、2019年分别达到537.66万元、1269.43万元，利润分别为161.30万元和380.83万元。

南瑞集团有限公司应用本项目成果，产品销售额在2018年、2019年分别达到2646.19万元、2715.74万元，利润分别为793.86万元和814.72万元。

中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司应用本项目成果，产品销售额在2018年、2019年分别达到4054万元、19500万元，利润分别为608万元和2925万元。

许继集团有限公司应用本项目成果，产品销售额在2018年、2019年分别达到23666万元、7913万元，利润分别为830万元和781万元。

中天储能科技有限公司应用本项目成果，产品销售额在2018年、2019年分别达到43770.19万元、65685.18万元，利润分别为4912.32万元和4743.13万元。

长园深瑞继保自动化有限公司应用本项目成果，产品销售额在2018年、2019年分别达到2225.86万元、4725万元，利润分别为321.65万元和710.2万元。

山东电工电气集团有限公司电力工程分公司、平高集团有限公司、宁德时代新能源科技有限公司、中航锂电（洛阳）有限公司，应用本项目成果2018年、2019年新增销售额分别达到62039.84万元、67370.51万元，新增利润分别为2468.55万元和2198.54万元。

三、技术要点

（1）提出面向共享模式的规模化储能规划优化方法。提出面向电网多类型应用的多储能站时空耦合的能量容量协同规划优化理论与方法，研发精细考虑储能运行特性的储能多重效益评估软件平台，相比传统方法节约储能容量投资约11%。

（2）首创规模化储能电站集成设计技术。提出百兆瓦级储能电站模块化典型设计方案，储能电站功率密度提高25%，实现节地约20%；提出储能电池舱、防护分区、站区防护三级防护体系，将储能电站安全预案级别由较大事故等级控制在一般事故等级范围内。

（3）发明储能场站端储能变流器集群协调控制技术。提出暂稳态结合的储能变流器集群快速响应协调控制技术，研制集群协调控制装置，储能变流器集群暂态响应速度由秒级提高到毫秒级，首次满足电网紧急功率控制要求。

（4）首创调度主站端规模化储能聚合调控技术。基于电网断面与储能电池荷电在线状态，提出了储能电站站间功率优化分配方法，在调度主站研发储能电站聚合调控模块，经实测聚合调控百兆瓦级储能电站群的整体功率响应调度指令时间由15秒减少到1.62秒。

四、应用前景

依托项目成果，2017年建成投运南通中天产业园、苏州协韵等储能项目，首次实现了电网聚合调用；2018年建成投运镇江储能项目，在全球首次实现百兆瓦级规模化聚合调用，提升镇江东部电网供电能力10万千瓦，在2018年夏季期间避免17万户居民在高峰时段的限电；2020年建成投运的苏州昆山储能电站项目是世界单站容量最大的储能电站，将有效提升江苏负荷中心的应急响应能力。成果还在南京、河南、澳大利亚等地推广应用，并成为后续国内储能规模化应用的标准模式。近两年销售30.81亿元，利润2.26亿元，拉动社会投资61亿元，有力带动我国储能产业发展。