以天津电网2011 年1 月电力交易情况为例:1 月份购华北网电量27.06 亿kW·h,所占比重为49.22%;购主力电厂电量为26.36 亿kW·h,包括天津一热、军粮城电厂、杨柳青电厂等,所占比重为47.95%;购地方电厂电力为1.56 亿kW·h,包括陈热、于桥水厂、泰达环保、朗顿环境和津能风电等,所占比重为2.83%。通过上述情况可见:目前天津电网将近一半的电力需从华北网购置,天津本地电厂主要以火电为主,部分风力发电和生物质能发电等新能源发电厂已经实现并网运行,但所占比重不大。
天津电网的十二五规划目标中指出:可再生能源大规模应用,可再生能源消费比例占全市能源消费总量的3%左右,“十二五”期间接入电网的光伏电厂总装机容量为5.5 MW,风电厂总装机容量为130.4 MW,垃圾、垃圾填埋气和沼气发电厂总装机容量为132 MW。
2010 年9 月7 日,滨海新区首座风电场——大神堂风电场实现线路带电运行,并正式接入天津电网;2011 年2 月15 日滨海新区目前最大容量风电场——大港沙井子风电场一期工程并网发电,一期工程容量为50 MW,二者每年为滨海新区提供1.52 亿kW·h 的绿色电能。2011 年1 月29 日,中新天津生态城智能电网城市综合示范工程正式启动,预计各种可再生能源的替代电量约占整个生态城用电量的24.62%,包括太阳能发电将达到40 MW,生物质能发电将达到10 MW,风能发电达到125 MW,动漫园二号能源站燃气三联供发电1.489 MW,各类能源以分布式接入为主。
二、储能技术在天津电网的应用前景分析
2.1 电网稳定控制
天津电网储能容量所占比例小,响应速度不能完全满足系统动态支撑的要求,很难从基本面上杜绝大面积停电事故的发生。电网稳定控制适合采用超导磁储能和飞轮储能之类响应速度快的功率型储能技术,以液氮温区运行超导磁储能系统研究为重点,开发分布式储能系统,从而有效减少和消除扰动对电网的冲击,提高区域电网的暂态稳定性,抑制系统振荡,提高系统运行的可靠性。
2.2 削峰填谷
随着电网高峰负荷的日益增长,各类电厂之间的发电矛盾也日益突出甚至可能导致发电侧矛盾的激化,电网公司也必须连续投资输配电设备以满足高峰负荷的容量需求,从而导致系统整体负荷率偏低和资产综合利用效率较低。因此,必须建立经济高效的大容量储能系统,主要是建设吉瓦级抽水蓄能混合式电站和压缩空气储能电站,实现发电和用电之间的解耦及负荷调节,优化电源结构,满足大电网调峰、紧急事故备用和节能调度的需要。
2.3 支持新能源灵活接入
随着风能、太阳能等新能源越来越多的并网运行,其发电所具有的随机性和间歇性等特点对电网运行稳定性的影响越来越大,甚至可能会由此引发大规模停电等恶性事故。因此,研究与可再生能源发电联合运行的大容量储能技术,通过储能系统的快速功率转换使可再生能源间歇性变化的输出功率转换为相对稳定的输出,从而确保电网安全稳定运行已经成为满足未来新能源并网运行的关键所在。
2.4 改善电能质量
选择超级电容器、超导磁和电池等具备快速功率交换能力的储能系统,通过与先进电力电子技术相结合,在电源瞬时或长时间退出运行的情况下向电力系统提供备用功率支持,实现与系统的快速有功、无功功率交换,减小系统的谐波畸变、降低电压波动和闪变,消除电压暂降和暂升,使用户电能质量得到提高。
2.5 开发新型电池储能
以可再生能源系统应用为切入点,开发兆瓦级及以上全钒液流、钠流电池和锂电池储能系统,逐步取代铅酸电池系统,为平滑区域电网负荷波动、提高配网供电可靠性和不间断电源(UPS)/应急电源(EPS)等应用奠定基础;另一方面,研发镍氢动力电池和锂离子动力电池使混合动力汽车和纯电动汽车实现规模产业化,将电动汽车视为电网的一个分布式储能设备,达到通过电动汽车充放电调节负荷的目的。
先进储能技术的应用是坚强智能电网建设的重要组成部分,是解决可再生能源并网接入、提高能源利用效率和电网运行效率的重要途径之一。通过引入先进储能技术将有助于天津电网的经济性、安全性和稳定性,提高电网运行可靠性和改善电能质量,有利于产业结构调整、节能调度和可再生能源的推广应用。因此,加快先进储能技术研究,尽快制定储能技术相关产业标准,加强对储能技术基础研究的投入,加快开展储能技术开发应用综合示范项目,对于推进先进储能技术在天津智能电网建设中的发展具重要意义。
先进储能技术的应用是坚强智能电网建设的重要组成部分,是解决可再生能源并网接入、提高能源利用效率和电网运行效率的重要途径之一。通过引入先进储能技术将有助于天津电网的经济性、安全性和稳定性,提高电网运行可靠性和改善电能质量,有利于产业结构调整、节能调度和可再生能源的推广应用。因此,加快先进储能技术研究,尽快制定储能技术相关产业标准,加强对储能技术基础研究的投入,加快开展储能技术开发应用综合示范项目,对于推进先进储能技术在天津智能电网建设中的发展具重要意义。