贵州安顺电池储能站主要示范了储能系统在配网末端的应用,以解决馈线供电半径过长、电压过低的问题。集装箱式储能站容量为70千瓦/140千瓦时,投运后10千伏配变高峰负荷时的负载率由原来的130%下降到现在的60%,用电高峰时段首末端电压分别提高了9%和21%。用户侧单相电压则由原来的175伏提高到了216伏,电压质量大幅提高,配变重载或过载问题得到了有效解决,同时有效降低了配网网损。
通过储能站的示范应用,我们逐步认识到电池储能技术的发展应该走分布式模块化的道路。移动式储能车具有占地面积小、存储容量灵活可调、模块化集成度高、可即插即用、易于移动、不受地理环境制约、能灵活选择安装地点等特点,具有广阔的应用前景。第一,在大、配电网中可发挥储能系统的八大高级应用功能,包括:削峰填谷、系统调频、事故备用、无功支持、新能源配合、孤网运行、黑启动及电能质量治理。第二,在土地资源较为稀缺的科技园区、城市配网以及边远山区、海岛等微网系统,可将储能车布置在电网末端用电环境比较恶劣的地点,发挥占地面积小和安装快捷简便的优点。第三,可以作为移动式应急电源,用于电力抢险、野外作业、抢险救灾、突发事件处理、临时接电等情形,模块化的设计使其便于移动,且与市电或待供负荷可插拔式连接,支持多台机组自动协调并列运行,以满足负荷需求。第四,电动汽车用的电池和现有电池储能站所用电池是同一技术,电动汽车电池不仅可以在汽车中发挥作用,更可以作为分布式储能站充分发挥储能在电网中的作用,在不增加成本的同时,达到资源的最大利用。
储能在配电网中的应用模式及技术经济分析
电池储能有三大要求。一是安全性:电网应用的储能理论上比电动汽车应用更加安全,但仍然需要昂贵配套设备保证其安全使用范围和性能。另外,电池自带电的特性对安全操作的要求高。二是经济性:电池全生命周期成本是主要制约因素,能量转换系统(PCS)和电池管理系统(BMS)等设备相对成熟,而且压缩成本空间较大,集成的利润空间较大。三是便捷性:储能尤其是分布式储能能否做到即插即用,方便用户使用或整合到已有电力系统中是用户满意度的重要考量之一。
配电网中的电池储能主要应用模式有固定式储能站和集装箱分布式方式。根据分析,以深圳宝清电池储能站为例,投资成本中电池约占50%、土建约占22%、设计费占9%、PCS、BMS以及常规设备各占5%左右,价格为5000元/千瓦时;而与集中式储能方式相比,集装箱分布式储能预期可节省30%~40%的成本,大大节省厂房建设的费用,且现场安装费用低,价格为3500元/千瓦时。
为了促进电池储能在配电网的应用,有必要进行全方位、系统性地开展储能系统的成本效益分析。通过分析储能系统在配电网中的功能作用,我们采用了直接计算、等效替代和损失估计三种方法,对深圳宝清电池储能电站进行综合效益的实例量化评估分析(见表2)。效益分析与评估主要参考了Sandia国家实验室与美国电力科学研究院总结归纳的储能综合效益评价体系。