中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (7): 54-65.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202307042
李鲁阳1(
), 陈龙翔2, 陈磊1(
), 孙大卫3, 吴林林3, 闵勇1
收稿日期:2023-07-12
录用日期:2023-10-10
发布日期:2024-07-23
出版日期:2024-07-28
作者简介:李鲁阳(1990—),男,博士,助理研究员,从事新型电力系统频率动态分析控制、储能系统经济性研究,E-mail:liluyangnj@163.com基金资助:
Luyang LI1(
), Longxiang CHEN2, Lei CHEN1(
), Dawei SUN3, Linlin WU3, Yong MIN1
Received:2023-07-12
Accepted:2023-10-10
Online:2024-07-23
Published:2024-07-28
Supported by:摘要:
新能源参与电力系统一次调频时需要解决能量来源问题,配置储能是一种有效的方式。在实际应用中储能配置需要充分考虑物理特性约束、单位成本等多方面的因素,综合比较技术经济性。但是,现有文献所提出的储能系统配置方案通常对运行场景的分析较多,对各类工程约束和储能的实际成本数据则考虑较少。基于储能的实际成本数据,在充分考虑储能系统物理特性及工程设计约束的情况下,对新能源一次调频应用场景下储能系统分布式接入场站的经济性展开了研究。分析了锂电池、飞轮和超级电容3类储能系统的技术特点和设计约束,在此基础上提出了3类储能用于一次调频的配置方法,结合配置方案进行了成本分析和技术经济性比较。
李鲁阳, 陈龙翔, 陈磊, 孙大卫, 吴林林, 闵勇. 用于新能源一次调频的储能经济配置研究[J]. 中国电力, 2024, 57(7): 54-65.
Luyang LI, Longxiang CHEN, Lei CHEN, Dawei SUN, Linlin WU, Yong MIN. Research on Economic Configuration of Energy Storage for Assisting New Energy in Primary Frequency Regulation[J]. Electric Power, 2024, 57(7): 54-65.
| 性能指标 | 指标参数 | |
| 平台电压/ V | 3.3 | |
| 容量/(A·h) | 2.5 | |
| 最大放电倍率 | 48 C/持续10 s | |
| 最大充电倍率 | 10 C/持续10 s | |
| 持续放电倍率 | 20 C | |
| 持续充电倍率 | 4 C | |
| 集成模组价格/(元·(W·h)–1) | 15 |
表 1 APR26650 m1 b型锂电池技术经济特性
Table 1 Technical and economic characteristics of APR26650 m1 b type lithium battery
| 性能指标 | 指标参数 | |
| 平台电压/ V | 3.3 | |
| 容量/(A·h) | 2.5 | |
| 最大放电倍率 | 48 C/持续10 s | |
| 最大充电倍率 | 10 C/持续10 s | |
| 持续放电倍率 | 20 C | |
| 持续充电倍率 | 4 C | |
| 集成模组价格/(元·(W·h)–1) | 15 |
| 型号 | 容量 | 成本/万元 | ||
| GTR333 | 333 kW/1.5 kW·h | 112.5 | ||
| HHE-FW1M45 | 1000 kW/45 kW·h | 160.0 | ||
| HC-325 | 325 kW/50 kW·h | 125.0 |
表 2 不同厂家调频飞轮储能系统的报价
Table 2 Quotations for flywheel energy storage systems with frequency regulation from different manufacturers
| 型号 | 容量 | 成本/万元 | ||
| GTR333 | 333 kW/1.5 kW·h | 112.5 | ||
| HHE-FW1M45 | 1000 kW/45 kW·h | 160.0 | ||
| HC-325 | 325 kW/50 kW·h | 125.0 |
| 性能指标 | 指标参数 | |
| 额定电压Ue/V | 48 | |
| 额定电容量Ce/F | 165 | |
| 持续工作电流Ie/A | 71 | |
| 峰值工作电流Ip/A | 100 | |
| 存储电量We/(W·h) | 53 |
表 3 超级电容标准模组技术参数
Table 3 Technical parameters of standard module of supercapacitor
| 性能指标 | 指标参数 | |
| 额定电压Ue/V | 48 | |
| 额定电容量Ce/F | 165 | |
| 持续工作电流Ie/A | 71 | |
| 峰值工作电流Ip/A | 100 | |
| 存储电量We/(W·h) | 53 |
| 电容功率与电池功率比值 | 电容电量 | 系统总电量 | ||
| 1∶3 | 10.03 | 628.27 | ||
| 2∶2 | 15.05 | 427.21 | ||
| 3∶1 | 23.08 | 229.16 |
表 4 不同的电容和电池配置比例下系统的容量情况
Table 4 System capacity with different ratios of capacitance and battery configurations 单位:kW·h
| 电容功率与电池功率比值 | 电容电量 | 系统总电量 | ||
| 1∶3 | 10.03 | 628.27 | ||
| 2∶2 | 15.05 | 427.21 | ||
| 3∶1 | 23.08 | 229.16 |
| 电容功率与电池 功率比值 | 电容总成本 | 电池总成本 | 总成本 | |||
| 1∶3 | 72.695 | 216.78 | 289.475 | |||
| 2∶2 | 145.390 | 144.51 | 289.900 | |||
| 3∶1 | 218.085 | 72.27 | 290.355 |
表 5 应用于调频的超级电容+锂电池储能混合配置成本
Table 5 Cost of hybrid energy storage configuration of supercapacitors and lithium batteries for frequency regulation 单位:万元
| 电容功率与电池 功率比值 | 电容总成本 | 电池总成本 | 总成本 | |||
| 1∶3 | 72.695 | 216.78 | 289.475 | |||
| 2∶2 | 145.390 | 144.51 | 289.900 | |||
| 3∶1 | 218.085 | 72.27 | 290.355 |
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