储能装置对电网供电能力提升的研究

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1、储能装置对电网供电能力提升的研究李桃郝雨辰中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司国网江苏省电力公司调度控制中心摘要：提升分区供电能力是电网规划设计的重要目标，文章以江苏电网作为研究对彖,在详细阐述现有电网分区结构的基础上，针对盐城分区这类风电场接入较多的分区电网，研究储能技术对于解决风电大规模并网对电网影响的作用，算例分析表明储能装置能有效提升电网供电能力，具有良好的应用前景。关键词：供电能力;风力发电;储能装置;作者简介：李桃（1986-），女，汉族，吉林四平人，硕士，工程师，研究方向为电力系统规划设计。引言电网规模的不断发展，虽然有利于能源利用、增加系统备用容量、减少事

2、故损失,但电磁环网增加了系统短路容量，局部故障容易引起大范围停电事故的发生，因此，电网的分层分区势在必行。电网分区是指以受端系统为核心，通常将500千伏主变作为受电点，将外部电源连接到220千伏受端系统，形成一个供需基本平衡的区域，并经联络线与相邻区域相连。随着500千伏主变受电容量的增大，分区内装机容量的提高，在提升分区供电能力的同时也导致分区短路电流水平的变大，成为制约分区结构和规模的关键因素；另一方面，受负荷分布、电源分布的影响，分区内部潮流分配不均，造成分区供电能力无法充分发挥山。因此，提升电网供电能力是电网规划设计亟需解决的问题。文献［1］对基于多端柔性直流的电网供

3、电能力提升进行了研究并提出应用方案；文献［2］针对分区内部潮流分布不均的现象，提出利用统一潮流控制器提升电网供电能力的新技术;文献［3,4］针对城市中心电网建设困难的客观因素，从提升电厂效应、增加变电容量、改善供电网络、优化主变压器站间联络结构等环节，提岀提升城市中心电网供电能力的有效措施。上述文献提出了提升电网供电能力的一般方法，但随着以风电为代表的新能源的大规模接入，风电岀力波动大、随机性强的特征给分区供电能力带来了新的影响，因此，木文针对此问题研究储能装置对提升电网供电能力的作用。1江苏电网典型分区结构江苏电网逐步实现以500千伏变电站为中心、220千伏电网分区运行的模

4、式，典型分区结构包括以下三种类型。对于较早投运的低阻抗主变的500千伏变电站采用一座500千伏变电站供一个片区的方式，若片区内220千伏短路水平较高吋可将500千伏变电站220千伏母线分段开关打开，如图1Q)所示。新建500千伏变电站在短路电流、潮流可控前提下，均采用2座及以上500千伏变电站供一个片区的方式，220千伏电网为双回路环网结构，如图1(b)所示。若片区内220千伏短路水平较高时可将500千伏变电站220千伏母线分段开关打开。采用2座及以上500千伏变电所供一个片区内的方式，220千伏电网为双回路链式结构，如图1(c)所示。若片区内220千伏短路水平较高时可将50

5、0千伏变电站220千伏母线分段开关打开。(a)(b)图1三种分区典型结构下载原图2储能装置对供电能力提升的研究近年来，风力发电在国内发展迅速，江苏沿海地区己建设并规划了大规模风电场接入江苏电网。由于风力资源本身的不确定性及其发电特性与系统用电负荷特性的不一致性，需要电网为风电提供足够的备用容量，以弥补风力发电能力的突然变化以及预期外的功率失衡，大规模的新能源接入对系统的调频和调峰能力提出了较高的要求。目前江苏投运的并网风电场出力波动随机性较强，无法与地区负荷相兀配，无法实现削峰、填谷功效，在一定程度上恶化了电网的负荷特性，加剧了负荷的峰谷差率，增加系统的调峰压力。夜间电网负荷

6、低谷吋往往是风电场出力较高的时段，如果不限制风电场的出力，必须减少其他常规机组的输出功率。不断增长的分钟级负荷波动还要安排更多的常规机组参与调频，可见,倘若不限制风电场出力同时又要维持电网的安全可靠运行，系统不得不将部分负荷从高效机组转向高成木的调频或经济调度机组，反而会提升电网电源的发电成本，降低发电效率。储能技术主要研究利用储能系统(Energystoragesystem,ESS)将电能转换为化学能、势能、电磁能等形态进行存储，并在需耍时重新转换为电能释放的技术。ESS通过合理设计控制策略，其可以动态吸收能量并适时释放，从而实现功率的实时调节。由于ESS一般同时具有有功和

7、无功的调节能力，在风电系统中适当配置ESS,可以有效提高风电功率的可控性，从而达到提高系统稳定水平，改善电能质量及优化电力系统经济运行等R的。通过储能技术合理利用风电场所发电力，亦可提高分区供电能力，且减少500千伏主变及其他电源的建设。3算例研究江苏沿海地区拥有丰富的风力发电资源，其中盐城地区规划建设成为千万千瓦级的风力发电基地。根据规划，至2020年盐城地区风电、光伏规划总装机容量约为8900MW,远景装机将达到17000MW以上。考虑到风电场岀力的随机性，目前电网规划设计中，计算高峰负荷下500千