2019年飛輪儲能在電網調頻中的工程應用.pdf

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1、飛輪儲能在電網調頻中的工程應用Application of Flywheel Energy Storage in Frequency Modulation of Power Grid貝肯新能源（天津）有限公司2019年5月18日全球商業化單體容量最大的儲能飛輪生產、研發及工程應用服務商Contents報告內容1我國電網調頻的技術現狀飛輪儲能電網調頻的優勢飛輪儲能電網調頻工程應用貝肯新能源技術優勢電網調頻的必要性Necessity of Frequency Modulation電網調頻的必要性1.1 提高電能質量是電網的主要任務 任何時刻，發電供電負荷需保持平衡，頻率需保持一定值；電網頻率偏差供

2、應與需求間的不平衡 頻率偏差對用戶設備、發電廠設備、經濟及社會活動都將產生不利影響。250.0Hz49.850.2發發 電電用用 電電Necessity of Frequency Modulation電網調頻的必要性 環境污染、氣候變化、能源安全使得發展新能源成為必然趨勢；隨著大規模新能源比例的提高，系統慣量降低，系統頻率調節能力顯著下降，電網頻率穩定性問題日益突出。電力系統不僅面臨送出、消納和調峰的挑戰，同時面臨著調頻能力的不足；新能源電動汽車充電負荷也加重了電網的調節難度。急需優質的調頻資源（儲能）參與電網，維持電網的安全與穩定。31.2 新能源發展需要優質的儲能資源Technical S

3、tatus in Chinas Power Grid我國電網調頻的技術現狀2.1 調頻市場需求大優質調頻資源缺乏41）水電、抽水蓄能等優質調頻容量缺乏：2018年底抽水蓄能占總裝機容量的1.6%，存在著建設周期長（6-7年），選址及成本疏導的問題。2）供熱、空冷機組等調頻能力不足；Technical Status in Chinas Power Grid我國電網調頻的技術現狀5我國目前主要依靠火電機組實現電網調頻，存在著：調節延遲 調節偏差（超調、欠調）調節反向、單向調節 增加機組的磨損和故障率，降低機組的壽命和性能 火電機組運行在額定出力附近正常運行時的效率最高，相應的煤耗最低?；痣姍C組運行

4、在50%額定負荷時，煤耗是額定負荷時的1.091.16倍。2.2 電網調頻技術現狀Technical Status in Chinas Power Grid我國電網調頻的技術現狀 近1-2來，國家密集出臺了一系列調頻輔助服務政策，山西、內蒙、廣東及其它一些地區出現了化學電池儲能調頻項目，已建和在建項目近30多個。相對電網容量依然很??！經過一段時間運行，存在：電池安全性問題；國家政策的不確定及不連續問題；市場運營模式的問題?；瘜W電池儲能調頻電站Advantage of Flywheel Energy Storage 飛輪儲能電網調頻技術優勢6 飛輪儲能是一種物理儲能方式，利用高速旋轉的飛輪將電能

5、以動能形式儲存起來。充電模式：電機工作在電動機狀態，驅動飛輪高速旋轉,電能轉換為動能儲存 放電模式：電機工作在發電機狀態，利用飛輪高速旋轉的慣性帶動轉子旋轉，通過發電機將飛輪存儲的動能轉換成電能輸出 飛輪儲能系統的基本結構主要由 5 部分組成：飛輪轉子、支撐軸承、高速電機、雙向變流器、真空室。3.1 飛輪儲能原理及系統組成Advantage of Flywheel Energy Storage 飛輪儲能電網調頻技術優勢7飛輪動能與質量成正比；與速度平方成正比。磁懸浮技術真空技術動平衡技術冷卻技術控制技術質量越大，轉速越高，儲能量越大Advantage of Flywheel Energy St

6、orage 飛輪儲能電網調頻技術優勢8飛輪儲能具有高頻次瞬間精準放電的能力。安全性好：沒有燃燒和爆炸的風險，在工程應用中將其放置于地下；環保性好：沒有危險化學物的處理與回收問題；壽命長：具有長達20多年的使用壽命；深度充放電能力：幾乎可達到100%的充放電能力；充放電次數大：可以達到100萬次的充放電次數；調頻性能高：當需要時，只需數毫秒就能達到精確的放電要求；寬溫域：運行溫度范圍寬，無需空氣調節；成本低：全生命周期運行成本低。3.2 飛輪儲能電網調頻優勢Advantage of Flywheel Energy Storage 飛輪儲能電網調頻技術優勢9（1）電池存在能量衰減；（2）電池壽命是

7、飛輪的大約20%；（3）飛輪無衰減無需替換。（4）全生命周期飛輪投資低3.3 飛輪儲能技術特色投資與性能（20年）當前20年每千瓦投資飛輪鋰電池附加平衡費用維護電池替換投資$Advantage of Flywheel Energy Storage 飛輪儲能電網調頻技術優勢10 物理儲能的固有特性，飛輪的安全性好;10年連續安全運行驗證；化學電池的固有特性，鋰電池存在高溫起火和爆炸的風險，且隨著運行時間的增加，發生安全問題會變的更加突出；截至2019年2月，僅在韓國儲能電站發生火災就高達21起，其中2018年6-7月韓國慶山、靈驗兩座ESS儲能電站，損失慘重；美國夏威夷Kahuku島30兆瓦風電

8、場的15兆瓦電池儲能電站，發生三次著火引發火災（2011年4月、2012年5月及8月）；我國也發生過不同程度的火災。3.4 飛輪儲能技術特色安全性Engineering Application Project 飛輪儲能電網調頻工程應用項目12 由美國Beacon Power：（1）建于美國紐約州；（2）賓夕法尼亞州的兩個20MW飛輪儲能獨立調頻電站；連續運行近十年。Engineering Application Project 飛輪儲能電網調頻工程應用項目13 由加拿大Temporal Power，（1）2014年有投運項目，建于加拿大多倫多地區Minto鎮的項目容量為2MW的獨立調頻飛輪儲能

9、項目；Engineering Application Project 飛輪儲能電網調頻工程應用項目14 由加拿大Temporal Power 建于（2）安大略省圭爾夫設計容量5MW，服務于當地電網調頻；根據18年3月最新的檢測：系統響應時間小于1s；爬坡速率為每秒100MW-200MW；巔峰功率輸出大于6.5MW；交直流轉換效率為88.4%Engineering Application Project 飛輪儲能電網調頻工程應用項目15 由加拿大Temporal Power 建于（3）位于加勒比海阿魯巴島，設計容量為10MW飛輪儲能項目，與可再生能源聯合使用，提供全島的電力供應Engineeri

10、ng Application Project 飛輪儲能電網調頻工程應用項目16Engineering Application Project 飛輪儲能電網調頻工程應用項目17Technical Advantages of BNE 貝肯新能源的技術優勢185.1 技術優勢 貝肯新能源技術依托于華北電力大學先進飛輪儲能研究中心。貝肯新能源獨家100%收購了加拿大temporal power飛輪儲能公司，擁有世界先進飛輪儲能技術。擁有原Temporal Power 公司核心技術、核心團隊成員及工程實踐經驗。通過消化吸收再創新，形成了適合中國電網需求的飛輪儲能技術產品及工程應用團隊。BNE用于電網調頻

11、規格的儲能飛輪，具體參數如下：輸出功率：250kW/500KW 充電容量：50kWh 放電時間：6-15分鐘 使用壽命：大于20年Technical Advantages of BNE 貝肯新能源的技術優勢19充電容量：50kWh額定功率：100kW、250kW、500kW全電能響應時間：小于1秒輸入電壓：三相480Vac輸出頻率：50Hz-60Hz運行溫度：-40-50升降軸承：磁懸浮全程效率：大于85%飛輪材料：特種材料污染排放：無100%深度放電：無限次設計壽命：大于20年。5.2 技術參數Technical Advantages of BNE 貝肯新能源的技術優勢20 飛輪儲能電網獨立

12、調頻 火電機組+飛輪儲能聯合調頻 太陽能發電+飛輪儲能聯合調頻 風力發電+飛輪儲能聯合調頻 飛輪儲能+電池儲能 聯合調頻調峰5.3 應用場景Technical Advantages of BNE 貝肯新能源的技術優勢22混合儲能解決方案將調頻拆解，有高頻需求和低頻需求，高頻需求由飛輪儲能承擔，低頻需求及長時間充放電由化學電池系統承擔，充分發揮儲能各自的優勢，提高系統的安全性和經濟性。飛輪電池混合儲能Technical Advantages of BNE 貝肯新能源的技術優勢23提供項目的解決方案是我們的主要任務！技術支持；主要設備；后期運行與維護我們投資方工程方業主方Conclusion 結論24 飛輪儲能電網調頻是目前電網調頻效率最高和最靈活的方式。飛輪儲能具有優良的安全性、環保性及調頻性能。飛輪壽命長達20多年，具有較好的經濟性。隨著貝肯新能源（天津）有限公司飛輪儲能世界先進技術的收購，能夠快速實現國產化，可大大降低成本造價。推動我國飛輪儲能電網應用進程，提升我國企業自主創新能力和國際競爭力。25 貝肯新能源（天津）有限公司：張強，18509229633 網址：www.bne- www.bc- Email:zhangqbne- 合作共贏謝謝大家！Thanks for Your Time