新能源光伏储能电站项目调研分析-大规模储能和新能源联合运行良好

——华能青海格尔木时代新能源光伏储能电站项目调研分析

 

    为加快我国储能技术与产业化发展，促进储能为电网运行提供多种服务，提升可再生能源的消纳水平，国家发展改革委等五部委联合印发了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》。近期，西北能源监管局对华能青海格尔木时代新能源光伏储能项目开展调研工作，了解储能技术在发电领域投资建设、并网运行的基本情况。

 

    一、项目运行的基本情况

    华能青海格尔木时代新能源光伏储能电站项目（以下简称“青海格尔木光储电站”），主要包含光伏电站1座，储能电站1座。 其中光伏电站容量为50兆瓦，全部采用310瓦多晶组件，设50个常规集中式1兆瓦子方阵，以5回35千伏电缆电路接入站内35千伏母线，经35千伏线路送至光伏园区110千伏汇集站，经升压后并入电网。 

    储能电站采用15兆瓦/18兆瓦时锂电池储能系统。系统功率按光伏电站功率的30%配置，额定功率15兆瓦；容量按储能功率的1.2小时来配置，额定容量18兆瓦时(15兆瓦×1.2小时=18兆瓦时)。储能系统由5个3兆瓦/3.6兆瓦时储能单元组成，经升压接入站内35千伏母线；每个3兆瓦/3.6兆瓦时储能单元由6个500千瓦双向变流系统和6个600千瓦时储能机组组成，安装在一组变流室和电池室内；每个500千瓦/600千瓦时储能机组由1台500千瓦双向变流器、4个150千瓦时电池柜和1总控柜(汇流柜)构成；每个电池柜由17个电池模块（箱）串联，与一个电池管理主控箱组成；每个电池模块采用14个200安时数的单体电芯串联形成。储能系统全部采用磷酸铁锂电池，设备采用户内布置，占地1965平方米。

    该项目于2015年4月25日开工建设，2016年1月26日并网发电，占地1550亩，投资约4亿元。2018年截至目前，累计发电4644.58万千瓦时，其中储能发电量192.68万千瓦时，储能平均转换效率达到85%，达到改善光伏电站输出特性，减少“弃光”，为电网提供辅助服务的功能。

    青海格尔木光储电站通过两年多的运行，充分验证了大规模储能和新能源联合运行的良好效果，增加了电网运行的灵活性，提高区域电网的安全稳定水平，为大规模集中式光伏电站提高电网友好性、解决弃光限电寻找到一种可行的技术解决手段。

    一是改善光伏电站输出特性。青海格尔木光储电站采用光储联合发电运行控制技术，配置中国电科院光储就地监控系统，接入国家电网智能电网调度系统。根据省级电网调度指令，通过储能系统实时吸收或释放电量，及时修正光伏电站出力曲线，平滑光伏发电输出波动。

    二是提升新能源消纳水平。以该项目在晴天的日运行曲线为例，电网限发出现在上午10点15分左右，同时储能系统开始充电，并在12时35分储满；下午17时30开始释放电量，19时15分结束，当天为电网多提供清洁电量约1.6万千瓦时。据统计，自2016年初并网运行后，项目累计为电网提供储能电量约580.48万千瓦时。

    三是为电网提供辅助服务。根据国网青海电科院的研究结果表明，该项目利用锂电池充、放电快速、灵活的优势，实现了储能与电力系统平稳运行，可以为电网系统在电源侧提供调峰、调频的辅助服务。在冬季和夏季项目的可信容量分别增加至11.8兆瓦和24.8兆瓦，节约线路容量28%。

 

    二、项目的启示和建议

    通过对青海格尔木光储电站的深入调研，我们得到如下启示和建议：

    一是加快储能产品和技术升级。

    本次调研发现，目前发电侧使用的储能电池基本沿用了动力电池的设计构架，存在单体容量较小、充放时间长、占地面积大等问题。需要储能厂家针对发电和输、配电领域开发出长时间大容量、短时间大容量、高功率的储能产品，加强储能电池在高安全性、高能量密度、长寿命、低成本等方面技术研究，配合储能系统集成与电网智能控制技术的发展，实现储能与现代电力系统协调优化运行。

    二是降低储能系统成本，创新商业模式。

    目前，储能系统处于示范项目向商业化初期过渡阶段。经测算，华能格尔木储能项目的投资回收期约为15年，全寿命周期内暂无法实现盈利。2012-2017年储能系统整体生产成本下降了70%，其中电池下降超过50%，从趋势看，预计2-3年后随着储能系统生产成本进一步降低，在寿命周期内实现发电侧的收益平衡或盈利成为可能。因此，需要储能电池、硬件、软件、EPC各个环节共同努力，进一步降低储能系统的生产成本。并在发展“储能+光伏”的发电模式同时，开拓“储能+分布式”“储能+电网”“储能+用户”等多种应用场景和各种辅助服务，积极创新商业模式，早日实现储能市场规模化商业发展。

 

    三是储能系统在电网中的应用前景广阔。

    通过调研发现，储能系统具有双向调节能力，能够有效平抑光伏发电出力的随机变化，可以让清洁能源成为方便调节的稳定电源，大幅减少弃风、弃光等浪费现象。对比建设一座发电厂，储能系统具有建设周期短、调峰成本低、响应速度快、运行效率高和无污染等优点。未来，储能系统如果大规模在电网中应用，可以实现电能的大规模存储和快速释放功能，通过削峰填谷解决高峰用电紧张，应对临时电力短缺，有效支撑地区电网，实现电能灵活调节和精确控制。

 

    四是建立和完善储能系统标准和检测认证体系。

    目前，储能与可再生能源场站作为联合体接受电网运行调度时，并未作为特殊的“电厂”对待，在接入方式、运行控制、涉网保护及安全防护等方面继续沿用可再生能源场站的标准，没有体现联合体的优越性。因此，建议储能行业尽快建立和健全产品性能、安全性等检测认证标准，加强和完善储能产品全寿命周期质量监管；电网企业尽快建立储能系统的规划设计、设备及试验、施工及验收、并网及检测、运行调度等各应用环节的标准体系。

 

    五是完善配套政策，建立补偿机制，引导社会投资。

    储能系统是电网友好型的能源系统，能够促进能源生产消费的多能协同和灵活交易，是构建能源互联网，推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。建议国家制定进一步支持储能发展的政策，督促地方政府和电网企业保障储能电站发电的消纳程度，提高电站的调度入网电量，并及时足额取得电价补贴；鼓励光储电站等联合体参与电力市场交易和辅助服务市场，明确储能服务电价政策；鼓励多种形式的技术、机制及商业模式创新，引导社会资本投入储能产业，推动银行等融资机构支持储能电站项目建设融资，促进产业健康有序发展。