②储能系统的主要特点
超级电容
优点：循环寿命若干万次，比功率高；
缺点：比容量小；单位能量投资高； 关键：开拓毫秒-秒级的应用、降低成本
②储能系统的主要特点
飞轮储能
优势
• 效率：70%-90%； • 输出功率：kW-MW， 由电动/发电机和电力 变换装置决定； • 响应速度：5-25ms，515s达到额定输出； • 寿命：大于20年； • 工作温度：-40℃ ～ 50℃ • 低维护、环境友好
10 ~ 300MW
1~ 20hr
飞轮储能
5kW ~ 1.5 MW 10kW~1M W
1~100kW 10kW~1M W
15s~15 min
2s~5min 1s~1min 1~30s
调峰、频率控制 比功率较大。成本 、UPS和电能质 高、噪音大 量 电能质量控制、 响应快，比功率高 输配电稳定， 成本高、维护困难 UPS 响应快，比功率高 输电系统稳定、 比能量太低 电能质量控制 响应快，比功率高 与FACTS结合 成本高、储能低
的联姻可以很好的解决“弃光限电”这一棘手问题。通过配置一定规模的储能系统，可
以在电网输送通道受限以及光伏组件阳关照射充分的情况下，将光伏发电电力储存在储 能系统中，在适当的时间，再通过储能反送至电网，光储联合发电可以实现在满足电网 调度要求的同时，降低光伏电站出力对电网产生的冲击，从而达到减少弃光的效果。
说明： 联合发电智能监控系统可根据 调度曲线以及风力、光照的情况对 储能装置、风电机组及光伏阵列进 行优化控制，从而将具有波动的风 电、光伏电力转化为优质电力。
联合发电智能监控系统
（3）储能系统 考虑技术风险控制，装置多样性，同时，兼顾到本 工 程的示 范 意义，本期储能电站选用锂电池、钠硫电池和全钒液流电池的 组合。
100KW光伏组件
210KW风力发电机组
2000Ah储能蓄电池组
项目名称 新疆喀拉昆仑山脉微 网项目 国电光柴储互补离网 电站 新疆吐鲁番新能源城 市微网工程项目 山东长岛可再生能源 海岛示范项目 南麂微网示范工程
系统规模 光伏1MW、柴油机、储 能
光伏、柴油机、储能 屋顶光伏13.4MW — 风电1MW、光伏545kW、 海洋能30kW、柴油机 1.6MW、储能
储能在电网中的应用前景及案例分析
上海电力设计院有限公司
二〇一五年九月
①储能系统的分类
电能可以转换 为化学能、势 能、动能、电 磁能等形态存 储，按照其具 体方式可分为 机械、电磁、 电化学和相变 储能四大类型 电磁储能 超导储能 电容器 超级电容储能
机械储能 抽水蓄能 压缩空气储能 飞轮储能
电化学储能 铅酸、锂离子、 钠硫和液流等 电池储能
大规模可再生电源接入后，其波动性、间歇性和随机性 不仅增加电力系统调峰压力，而且影响电力系统的安全 稳定运行。引入储能技术可以有效平抑新能源功率波动， 增强新能源发电可控性，提高新能源的并网接入能力。
美国
项目名称 夏威夷Kaheawa风 电一期项目 夏威夷Kaheawa风 电二期项目 SCE Tehachapi风 电储能项目 能源固化风电场项 目 毛伊岛电气公司风 电并网项目 用于可再生能源并 网的液流电池智能 电网项目 加州太阳能计划研 发项目一期 洛杉矶特哈查比山 的松树风电厂项目 业主 First Wind First Wind 南加州爱迪生 公司 Primus Power Corporation 毛伊岛电气公 司 Ktech公司 地区 夏威夷毛伊 岛 夏威夷毛伊 岛 加州，蒂哈 查皮山 加州，莫德 斯托灌溉区 夏威夷群岛， 毛伊岛 加州，莫德 斯托 功率 （kW) 30000 10000 8000 25000 10000 250 储能技术/ 能量 产品提供 （kWh） 商 Xtreme Power Xtreme 20000 Power A123 32000 Systems Primus 75000 Power 4400 1000 A123 Enervault 项目 状态 运行 规划
功率型
全钒液流电池储能系统（普能 2MW ） 本期规模总计 远景规模 20MW 70～110MW
（4）储能系统
已突破的关键技术
电池储能装置的大规模电站化集成技术 大规模多类型电池储能电站高速实时监控技术 大规模多类型储能电站协调控制及能量管理技 术 大规模多类型电池储能电站的多种应用技术
（4）储能系统
多类型电池储能系统的大规模集成 实现大规模多类型电池储能电站监控 通过进行软/硬件切换，支持本地、 全景监控及华北网调直控的三种模式 分类型、模块化的协调控制模式 支持调频，削峰填谷，跟踪计划，平滑
风光发电出力等储能电站高级应用模式
（1）概述
青海光储项目
随着青海省光伏发电项目的持续增加，目前青海 光伏电站的发展速度已经远远超过了电网的承受能力， 使得光伏发电出现“弃光”现象，且光伏发电需要通过
比能量较高。成本 高、运行安全问题 有待改进 比能量高，成本较 高 安全问题有待改进
电能质量、备用 电源、调峰填谷 、能量管理、可 再生储能
电能质量、备用 电源、调峰填谷 、能量管理、可 再生储能 电能质量、备用 电源、UPS
100kW100MW
数小时
锂电池
kW－MW
分钟-小时
1、在可 再生能源 中的应用 研究
液流电池
优点 缺点
(1)大规模蓄电， 选址不受地 域限制； (2)安全，可深度放电； (3)有很大的充放电速率； (4)长寿命，高可靠性； (5)无排放，噪音小； (6)启动快， 充、 放电切换快； (7)价廉，1-2 年可建成； (8)运行和维持费低。
(1) 正极、负极电解 液交叉污染； (2) 要用价贵的离子 交换膜； (3) 两份溶液，体积 大，平均之后比能 量低。
电 磁 储 电容器 能
超导储能
超级电容
储能类型
典型额定功 率 kW~50MW
额定能量 1min~3h r
特点 技术成熟，成本较 小 寿命低，环保问题
应用场合 电能质量、频率 控制、电站备用 、黑启动、可再 生储能
Hale Waihona Puke 铅酸电池电 液流电池 化 学 储 能 钠硫电池
5kW~100M 1~20hr W
电池循环次数长， 可深充深放，适于 组合；储能密度低
运行 运行
SunPower
洛杉矶水电部 (LADWP)
加州
加州
250
5000
500
ZBB Energy 运行
BYD
日本
项目名称 项目时 间 2002年2007年 项目 地点 储能系统 详细信息 系统应用 大田市超过553个 每个光伏发 家庭安装了总量 在发生“过电 大田 电系统配备 2129KW的光伏系统， 压”时避免能 市 9.6KWh的铅 且每个系统都配备 量损失 酸蓄电池 铅酸蓄电池系统 1.5MW/11.8M 在稚内市建设一座 稚内 Wh钠硫电池、 5MW的光伏电站， 太阳能发电输 市 1.5MW/25KWh 为其配备钠硫电池 出稳定 电容器 和电容器系统 镍氢电池、 27MW的光伏发电 横滨 锂离子电池、 设备（13MW的住宅 平衡电力消费， 电动汽车蓄 平稳电力供应 市 光伏系统和14MW的 电池、全钒 及降低对发电 中型到大型系统发 氧化还原液 厂的依赖 电系统 流电池
上海崇明风储 项目
2015
崇明岛
2MW
光储一体化电 站
2015
青海
/
采用锌溴液流储能 电池
2、在微 网中的应 用研究
1、有效稳定系统输出，解决微网中动态电能质量问题； 2、提高现有配用电设备的利用率、降低运行成本等； 3、实现与大电网的并网运行，必要时向大电网提供一定 的支援服务。
中国 东福山岛风光柴储能电站是国内第一个规模化投入实际应用的新能 源储能电站，集风、光、储一体并升压运行孤岛微网系统。
锂离子电池 飞轮储能
铅酸电池
钠硫电池
②储能系统的主要特点
锂离子电池 钛酸锂等新材料的开发和应用，大大 改善了锂离子电池的安全性能和循环 寿命，从而可将锂离子电池用于更大 规模的储能。
优点：
高比能量； 高比功率； 高能量转换效率；

长循环寿命
不足：
有的体系安全性较差；

价格还不够低
②储能系统的主要特点
（2）总体构架
图例：
AC220kV AC35kV 控制信号
220kV智能变电站 AC35kV
统一坚强智能电网
光伏发电 风力发电 “风+光+ 储” 发电
储能发电
风光储七种组态 运行方式 “光+储”发电
“风+ 光” 发电
“风+储” 发电
AC DC
AC
双向 DC 变换
100MW风电场
40MW光伏电站
20MW储能电站
不足
• 系统复杂； • 有高速转动部件； • 轴承待机损耗问题
②储能系统的主要特点
储能类型 抽水储能 机 械 储 压缩空气 能 典型额定功率 100 ~ 2000MW 额定能量 4-10hr 特点 应用场合 日负荷调节，频 规模大，技术成熟 率控制和系统备 响应慢，需要地理 用，现场具备建 资源。 设条件 大规模。响应慢 需要地理资源 调峰，系统备用 ， 现场具备建设条 件
电网进行远距离输送，而输电线路建设与光伏电站发展
不匹配，导致大量光伏电站建成之后，由于电网基础设 施无法及时满足新能源的发展速度、大规模光伏发电不 能满足并网要求等原因，出现了发电不能并网、发电利 用小时数持续降低和“弃光”等现象。
（2）项目建设的意义与重要性
我国近几年，尤其是近5年，新能源电力规划和建设出现了井喷式的增长，其中大 部分的大规模光伏电站位于本地电力消纳能力不足的地区。由于西北地区电网基础设施 薄弱，无法满足新能源电力输送要求，同时跨地区电网还面临着管理体制的制约，导致 弃光成为电力调度机构不得不采取的行为。储能具有灵活的“调配”作用，光伏和储能