楊軍峰, 鄭曉雨，惠 東，楊水麗, 羅衛(wèi)華，王 驊

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儲能提升特高壓交直流輸電能力與提供跨區(qū)備用研究

楊軍峰1, 鄭曉雨1，惠 東2，楊水麗2, 羅衛(wèi)華1，王 驊3

（1國家電網(wǎng)公司，北京 100031；2中國電力科學(xué)研究院有限公司新能源與儲能運(yùn)行控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100192；3國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院，河南 鄭州 450052）

探索應(yīng)用儲能為弱受端電網(wǎng)提供故障后大功率支撐以提升特高壓交直流輸電線穩(wěn)態(tài)輸送能力，同時(shí)兼作送端電網(wǎng)調(diào)峰的跨區(qū)備用源以增加新能源發(fā)電空間，以有效促進(jìn)新能源跨區(qū)外送降低棄風(fēng)棄光率?；谔馗邏航恢绷黟伻胧芏穗娋W(wǎng)的功率缺額與頻率變化間的對應(yīng)關(guān)系，提出在電網(wǎng)頻率最低點(diǎn)滿足要求的前提下，電網(wǎng)受電能力提升程度與儲能容量配置間的數(shù)學(xué)模型；依據(jù)送端電網(wǎng)典型日各時(shí)段負(fù)荷特性建立可釋放的新能源發(fā)電空間與所需儲能備用調(diào)峰容量間的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合考慮事故功率支撐與跨區(qū)調(diào)峰備用的容量需求特性及優(yōu)先級別，探索兩種功能聯(lián)合應(yīng)用下的容量需求方案和技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。以交直流饋入的弱受端河南電網(wǎng)及新能源富集的送端新疆電網(wǎng)為例，驗(yàn)證了該新能源消外送納能力提升方案的有效性。

新能源；受端電網(wǎng)；頻率；事故支撐；跨區(qū)備用

新能源資源與負(fù)荷中心分布不平衡的格局，促進(jìn)了三北地區(qū)新能源基地及特高壓電網(wǎng)建設(shè)，交直流特高壓大受端電網(wǎng)逐步形成[1]。對于大功率接受區(qū)外來電的受端電網(wǎng)，發(fā)生直流單極或雙極閉鎖而損失高比例功率時(shí)的全網(wǎng)性頻率安全問題成為制約特高壓通道穩(wěn)態(tài)輸送與新能源跨區(qū)消納能力提升的主要因素之一[2]；能源基地相對集中，電網(wǎng)調(diào)峰需求大，新能源發(fā)電能力難以充分發(fā)揮[3]，因而區(qū)域外送新能源電量占比較低是影響其跨區(qū)消納的另一因素。

隨著特高壓直流通道輸送容量的提升，直流饋入受端電網(wǎng)呈現(xiàn)出“直流受電占比增大，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量降低”的特性[4]，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力下降。直流閉鎖等永久性故障帶來大功率缺額將引發(fā)受端電網(wǎng)頻率穩(wěn)定問題[5]，直接制約著交直流輸電工程的穩(wěn)態(tài)最大輸電能力，影響新能源發(fā)電的外送能力?；谡{(diào)度實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析可知當(dāng)前已建成或待建的特高壓交直流輸電工程的輸電能力情況如表1所示，交直流混聯(lián)線路的穩(wěn)態(tài)輸送容量遠(yuǎn)小于輸電線額定輸送容量之和，最高通道利用率僅達(dá)43.8%。

電網(wǎng)發(fā)生大功率缺額時(shí)的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)手段[6]，如直流調(diào)制、電力系統(tǒng)三道防線與無功補(bǔ)償?shù)?，均只能保障現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與電源構(gòu)成下的系統(tǒng)穩(wěn)定，對提升特高壓通道輸送功率極限的效用有限。因而，亟需尋求新的調(diào)節(jié)手段，在分鐘級時(shí)間尺度內(nèi)提供大功率支撐以平衡電網(wǎng)的有功功率缺額。安裝地點(diǎn)選擇靈活、能量時(shí)移和秒級全功率響應(yīng)的大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)[7]，配置在受端電網(wǎng)可作為交直流通道輸送能力提升后可能出現(xiàn)的高功率缺額的有效保障手段。

表1 我國交直流混聯(lián)系統(tǒng)輸電能力情況表

針對受端電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)性與特高壓通道輸送能力間的特性關(guān)系，已取得一定的成果。從機(jī)理和指標(biāo)角度對大受端電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性及緊急控制進(jìn)行了建模與分析[8]；基于交直流系統(tǒng)的耦合特性，提出饋入系統(tǒng)強(qiáng)弱的一種準(zhǔn)則及可饋入的直流輸送能力[9]，以及從規(guī)劃的角度提出求取受端最大直流受入規(guī)模的方法[10]?；陔娋W(wǎng)的實(shí)際生產(chǎn)支持，提出了應(yīng)用風(fēng)火打捆提升特高壓直流風(fēng)電消納能力的方案及控制措施[11]，應(yīng)用直流調(diào)制、安控切負(fù)荷和低頻減載等措施的優(yōu)化與配合方案[12-14]。這些研究中提出的措施和方法均是對傳統(tǒng)解決手段的一種優(yōu)化，僅可在一定程度上緩解弱受端電網(wǎng)在出現(xiàn)大功率缺額時(shí)引發(fā)的頻率問題，而不能從根本上解決甚至提升特高壓通道的穩(wěn)態(tài)輸送功率極限。

針對跨區(qū)備用以降低送端電網(wǎng)調(diào)峰需求，減少火電機(jī)組開機(jī)量，為新能源發(fā)電提供發(fā)電空間已處于政策建議階段[4]，尚未有文獻(xiàn)展開深入分析。跨區(qū)備用與大功率事故支撐在功率需求上接近，而發(fā)生的時(shí)機(jī)與優(yōu)先秩序具有互補(bǔ)特性，兩者聯(lián)合應(yīng)用，不僅可以節(jié)約電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)資源，還可在雙重應(yīng)用下將新能源發(fā)電的消納能力提升到最大。

兩種功能聯(lián)合應(yīng)用中合理的容量需求決定應(yīng)用的可靠性實(shí)現(xiàn)及收益程度，影響著投資決策分析，針對這方面的研究也尚屬空白。因此，文中以提高電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)資源利用率為目標(biāo)，在探索單應(yīng)用功能中儲能容量需求與可提升新能源消納能力間特性關(guān)系的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，結(jié)合兩種應(yīng)用功能的出現(xiàn)時(shí)序與緊急程度，提出多應(yīng)用功能目標(biāo)下的容量配置思路以及促進(jìn)新能源發(fā)電空間提升后的經(jīng)濟(jì)性分析方法，為新能源跨區(qū)消納水平的切實(shí)提升提供一種新方案。

1 電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)應(yīng)用適用性分析

儲能技術(shù)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)支撐，逐漸成為能源科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)支持的焦點(diǎn)[15]。儲能系統(tǒng)主要由儲能本體和能量轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成，其核心部件是儲能本體，決定了系統(tǒng)整體的使用效能和性價(jià)比，也是考察其是否符合電網(wǎng)級規(guī)?；瘧?yīng)用的重要因素。本體技術(shù)主要分為電化學(xué)儲能、抽水蓄能、壓縮空氣儲能、熔融鹽蓄熱及氫儲能等多種技術(shù)形式，其分類依據(jù)為能量在本體中的存儲方式，如電化學(xué)儲能是指電能進(jìn)入本體后以化學(xué)能形式存儲，并在需要時(shí)再次轉(zhuǎn)為電能釋放，當(dāng)前較成熟的儲能技術(shù)如抽水蓄能、壓縮空氣及四種電化學(xué)儲能系統(tǒng)的功率與持續(xù)時(shí)長均基本滿足電網(wǎng)級規(guī)?；瘧?yīng)用需求[16-17]，抽水蓄能雖受地理?xiàng)l件制約而影響其應(yīng)用，但仍為當(dāng)前較為有效的大規(guī)模儲能方式。鉛酸、鈉硫、液流和鋰離子電池四種電化學(xué)儲能系統(tǒng)的全功率響應(yīng)速度均在500 ms以內(nèi)，其全功率充/放電爬坡響應(yīng)特性如圖1所示，在熱備用狀態(tài)下，自收到控制信號起，各類型儲能電池在500 ms內(nèi)基本可實(shí)現(xiàn)正/負(fù)全功率輸出，在電網(wǎng)大功率快速支撐應(yīng)用中，是功率爬坡率為分鐘級的火電機(jī)組的另一良好補(bǔ)充手段。

圖1 儲能系統(tǒng)的全功率響應(yīng)特性圖

2 聯(lián)合應(yīng)用目標(biāo)下儲能提升新能源 外送消納能力的容量需求分析

新能源富集地區(qū)新能源發(fā)電受送端電網(wǎng)調(diào)峰及受端電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)等因素制約而棄風(fēng)棄光現(xiàn)象嚴(yán)重，在受端電網(wǎng)建設(shè)儲能裝置，切實(shí)促進(jìn)高比例棄風(fēng)棄光電網(wǎng)新能源消納，其設(shè)計(jì)思想如圖2所示，主要目標(biāo)為：

（1）在特高壓直流閉鎖等故障后為受端電網(wǎng)提供快速功率支撐以提升通道的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行輸送能力；

（2）為送端電網(wǎng)提供跨區(qū)備用以降低送端電網(wǎng)因調(diào)峰需求而增加的火電機(jī)組開機(jī)，提升新能源發(fā)電空間與在外送電源中的比例。

儲能提升特高壓輸電線輸送容量以及輸送電量中新能源發(fā)電占比，均可提高新能源發(fā)電外送消納能力，因而本文進(jìn)一步探索兩種功能聯(lián)合應(yīng)用中對儲能容量的需求[19]與經(jīng)濟(jì)可行性，以提高電網(wǎng)緊缺靈活調(diào)節(jié)源的利用率。

2.1 提升交直流最大受電能力的儲能容量需求分析

特高壓交流和直流混聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)中，直流輸電固有的換相失敗、低頻諧振、電壓及功率不穩(wěn)定等動態(tài)特性由所聯(lián)交流系統(tǒng)的強(qiáng)度決定，主要為交流系統(tǒng)的機(jī)械慣性和旋轉(zhuǎn)慣量，弱交流系統(tǒng)將影響直流輸電最大可送功率水平，交直流最大受電能力與電網(wǎng)負(fù)荷水平、可切負(fù)荷總?cè)萘考安⒕W(wǎng)機(jī)組開機(jī)容量直接相關(guān)。

圖2 儲能提升交直流新能源消納能力的設(shè)計(jì)思想

當(dāng)高壓直流發(fā)生單極或雙極閉鎖等永久性故障引發(fā)有功功率不平衡時(shí)，系統(tǒng)將會進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)和發(fā)電功率重新調(diào)整分配，以達(dá)到新的發(fā)電與負(fù)荷功率的平衡。故障發(fā)生后0.5～15s期間[5]，由于發(fā)電缺額，頻率開始衰減，隨著頻率降低，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子釋放能量，根據(jù)相對慣量值重新分擔(dān)功率缺額，系統(tǒng)的功率缺額與頻率變化如式(1)所示。

2.2 提供跨區(qū)調(diào)峰備用促進(jìn)新能源外送的儲能容 量需求分析

在確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，應(yīng)用新能源受端電網(wǎng)的規(guī)?；瘍δ芟到y(tǒng)作為跨區(qū)備用載體，代替送端電網(wǎng)提供部分備用，以降低送端電網(wǎng)因調(diào)峰需求而增加的火電開機(jī)量，為新能源發(fā)電提供空間，提高“三北”地區(qū)高比例棄風(fēng)棄光電網(wǎng)新能源發(fā)電占比。

代替送端電網(wǎng)留取部分備用主要為在一天中持續(xù)時(shí)長約2小時(shí)的負(fù)荷高峰時(shí)段調(diào)峰備用量尖峰值，需要考慮的影響參量為風(fēng)電功率預(yù)測誤差，火電機(jī)組的調(diào)峰能力及開機(jī)方式等。由于風(fēng)電功率的不可控及預(yù)測精度欠佳等原因，電網(wǎng)一般為風(fēng)電場留取裝機(jī)容量100%的旋轉(zhuǎn)備用容量，以應(yīng)對負(fù)荷高峰時(shí)段的風(fēng)電整體零出力而缺失的發(fā)電量，因而，需通過對風(fēng)電功率預(yù)測誤差分布特性的分析，尋求對應(yīng)風(fēng)電場裝機(jī)容量所需的電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量。同時(shí)，火電機(jī)組的調(diào)峰能力受經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)、實(shí)際運(yùn)行出力及允許的最小開機(jī)出力等約束影響，其旋轉(zhuǎn)備用容量為機(jī)組實(shí)際運(yùn)行出力與最小開機(jī)出力的差額。

負(fù)荷谷值時(shí)段火電機(jī)組也處于最小開機(jī)模式，在該時(shí)段可提升的新能源發(fā)電功率空間如式(4) 所示。

在其它火電機(jī)組為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)段，可提升的新能源發(fā)電功率空間如式(5)所示。

因此，跨區(qū)備用儲能系統(tǒng)后，在一天中可在送端提升的新能源發(fā)電電量空間如式(6)所示，依據(jù)跨區(qū)備用原則，儲能系統(tǒng)的利用時(shí)長為2小時(shí)。

2.3 基于多應(yīng)用功能聯(lián)合協(xié)調(diào)的儲能容量優(yōu)化配置

受端電網(wǎng)投建的儲能系統(tǒng)在為特高壓交直流提供事故支撐應(yīng)用時(shí)兼顧為該特高壓送端電網(wǎng)提供跨區(qū)調(diào)峰備用，其在雙功能應(yīng)用下的容量配置需考慮的因素為：①兩種應(yīng)用中對功率與持續(xù)時(shí)長兩種參量的特殊性要求；②兩種應(yīng)用的優(yōu)先級別。

由于兩種應(yīng)用中為受端電網(wǎng)提供事故后大功率支撐為高功率需求，持續(xù)時(shí)長為分鐘級；跨區(qū)事故備用中的功率需求為根據(jù)已有的備用容量確定，但強(qiáng)制性要求的參量為所提供功率須持續(xù)時(shí)長達(dá)2小時(shí)。且基于事故支撐和旋轉(zhuǎn)備用失敗將引發(fā)的后果，可判斷前一種應(yīng)用的優(yōu)化級別高于第二種。因此，該多功能目標(biāo)應(yīng)用中儲能容量優(yōu)化原則為依據(jù)事故支撐應(yīng)用需求配置功率與容量值，在此基礎(chǔ)上確定可為送端提供的跨區(qū)備用容量大小，儲能容量配置值及在跨區(qū)備用與事故支撐應(yīng)用中的容量特性關(guān)系如式(7)所示。

依據(jù)大功率事故支撐與跨區(qū)調(diào)峰備用聯(lián)合應(yīng)用容量配置原則，兩類應(yīng)用出現(xiàn)時(shí)序與應(yīng)用優(yōu)先級別等，其配置與協(xié)調(diào)策略流程如圖3所示，主要步驟為：

（1）依據(jù)受端電網(wǎng)的交直流故障類型，建立系統(tǒng)功率缺額與頻率變化間的關(guān)系、儲能可提升的受電能力與頻率最低點(diǎn)的特性關(guān)系；

（2）確定事故支撐所需儲能功率與容量值；

（4）依據(jù)送端電網(wǎng)新能源裝機(jī)及預(yù)測誤差特性、火電機(jī)組調(diào)峰特性與負(fù)荷特性，建立儲能可釋放的新能源發(fā)電空間與所需儲容的對應(yīng)關(guān)系；

（6）依據(jù)事故支撐發(fā)生時(shí)的優(yōu)先切入原則，實(shí)行兩功能聯(lián)合應(yīng)用；

（7）計(jì)算聯(lián)合應(yīng)用下的經(jīng)濟(jì)收益與社會效益。

特高壓交直流受端電網(wǎng)配置儲能系統(tǒng)提供事故后大功率支撐的主要效益為特高壓交直流輸電通道穩(wěn)定輸送極限提升后，在年通道利用小時(shí)數(shù)內(nèi)可多輸送的電量，其經(jīng)濟(jì)收益與投資回收比如式(8)所示。

圖3 基于多應(yīng)用功能聯(lián)合的儲能容量配置

受端電網(wǎng)布局的儲能系統(tǒng)同時(shí)兼為送端電網(wǎng)提供跨區(qū)備用，將在原有新能源發(fā)電輸送比例的基礎(chǔ)上，將進(jìn)一步提升新能源發(fā)電的外送空間，其效益為減少碳排放[1]，計(jì)算如式(9)所示。

3 算例分析

3.1 儲能提升交直流輸送功率極限的算例分析

在PSASP仿真平臺中搭建河南電網(wǎng)算例，模擬天中直流在輸送800萬千瓦功率時(shí)發(fā)生最惡劣的雙極閉鎖故障時(shí)，探索儲能在系統(tǒng)穩(wěn)定過程中的效果及所需儲能容量的大小，并對儲能裝置改善電網(wǎng)頻率及聯(lián)絡(luò)線電壓波動進(jìn)行仿真計(jì)算。

長南線與天中直流的最大輸送能力分別為500萬千瓦和800萬千瓦，由于受端河南電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)性制約，兩條輸電線路最大輸送能力僅為530萬。仿真中電網(wǎng)基礎(chǔ)運(yùn)行方式選擇2016年冬季特高壓南送方式，河南總負(fù)荷5405萬千瓦，總開機(jī)4626萬千瓦，長南線南送500萬千瓦，鄂豫斷面南送500萬千瓦，天中直流運(yùn)行800萬千瓦。仿真計(jì)算儲能系統(tǒng)采用集中式布置于天中直流和長南線功率饋入點(diǎn)附近。電網(wǎng)基礎(chǔ)運(yùn)行方式下，天中直流雙極閉鎖，無穩(wěn)控措施時(shí)，故障后約3秒，長南線功率急劇下降，振蕩失步，同時(shí)河南電網(wǎng)電壓、頻率大幅跌落，電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)，如圖4所示。

設(shè)天中直流雙極閉鎖后200ms投入儲能裝置以補(bǔ)償電網(wǎng)功率缺額，并采用逐漸逼近法分析雙極閉鎖條件下系統(tǒng)穩(wěn)定性對儲能總?cè)萘啃枨?，?dāng)投入不同儲能容量時(shí)長南線功率與聯(lián)絡(luò)線電壓振蕩情況如圖5所示，當(dāng)投入儲能系統(tǒng)660萬千瓦及以下時(shí)，系統(tǒng)功率與電壓均振蕩后失穩(wěn)，儲能系統(tǒng)投入670萬千瓦及以上時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定，由電網(wǎng)火電機(jī)組的爬坡特性，儲能系統(tǒng)的持續(xù)時(shí)長取為6～15 min。

圖4 天中直流雙極閉無穩(wěn)控措施時(shí)系統(tǒng)電壓與頻率曲線

圖5 天中直流雙極閉投不同容量儲能時(shí)系統(tǒng)電壓與頻率仿真曲線

針對天中直流閉鎖，目前電網(wǎng)采用三峽直流調(diào)制以及河南電網(wǎng)切負(fù)荷措施，減小故障期間華中電網(wǎng)功率缺額，進(jìn)而控制長南線南送最大功率，避免靜態(tài)失穩(wěn)?；跓o穩(wěn)控措施、三峽直流調(diào)制（減?。?70萬、河南切負(fù)荷670萬以及配置670萬儲能系統(tǒng)四種工況，對天直流單極閉鎖后的長南線功率振蕩進(jìn)行了仿真對比分析，如圖6所示。由圖6可知，直流調(diào)制、切負(fù)荷及儲能均可顯著降低故障后長南線最大功率，儲能控制效果與直流調(diào)制及切負(fù)荷接近，其主要原因是在安穩(wěn)中的調(diào)制及切負(fù)荷措施的執(zhí)行完成時(shí)間在300毫秒以內(nèi)（直流調(diào)制時(shí)間為200毫秒，切負(fù)荷100毫秒），儲能系統(tǒng)的響應(yīng)與執(zhí)行完成總耗時(shí)在200毫秒內(nèi)（指令由安穩(wěn)系統(tǒng)直接下發(fā)給儲能系統(tǒng)）。

由以上分析可知，在河南電網(wǎng)配置670萬千瓦/15分鐘的儲能裝置，可將長南線與天中直流的輸送極限由530萬千瓦提升至1300萬千瓦，且儲能系統(tǒng)在事故后穩(wěn)控效果接近其它穩(wěn)定措施的效果。

圖6 直流雙極閉鎖時(shí)不同穩(wěn)控措施下長南線功率振蕩仿真曲線

3.2 儲能提供跨區(qū)備用促進(jìn)風(fēng)電外送占比的算例 分析

以天中直流輸送通道為載體，分析在受端河南電網(wǎng)布局一定容量的儲能系統(tǒng)作為送端新疆電網(wǎng)的跨區(qū)備用容量源，對新能源發(fā)電占比提升的促進(jìn)程度。

基于新疆某能源基地的出力數(shù)據(jù)，對風(fēng)電功率預(yù)測誤差分布概率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如圖7所示，由圖6可知，該風(fēng)電場的出力預(yù)測誤差最大值約在80%倍風(fēng)電場額定裝機(jī)附近，預(yù)測誤差值大于等于50%倍風(fēng)電場額定裝機(jī)的概率約為1.6%。

新疆地區(qū)的日負(fù)荷特性如圖8所示，若將針對新疆能源基地風(fēng)電場50%倍額定裝機(jī)的旋轉(zhuǎn)備用容量由跨區(qū)備用提供，依據(jù)在河南電網(wǎng)布局的670萬千瓦/15分鐘的儲能系統(tǒng)，其將能以83.75萬千瓦的功率持續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，設(shè)定風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)為2300小時(shí)，則跨區(qū)備用后提升的新疆電網(wǎng)新能源發(fā)電空間與年增加發(fā)電電量如表2所示。由表2可知，跨區(qū)備用的儲能裝置在負(fù)荷高峰時(shí)段備用2小時(shí)，則每日可提升風(fēng)電發(fā)電空間3.06億千瓦時(shí)，在新疆電網(wǎng)的風(fēng)電典型年利用小時(shí)數(shù)下可新增風(fēng)電的年發(fā)電電量約為29.3億千瓦時(shí)。

圖7 風(fēng)電場功率預(yù)測誤差分布概率特性圖

圖8 新疆地區(qū)日負(fù)荷特性

表2 跨區(qū)備用儲能后提升的新能源發(fā)電空間

3.3 投資及效益測算

基于目前市場上較成熟的磷酸鐵鋰電池2015年功率與容量成本價(jià)格，估算投入670萬千瓦/15 min儲能系統(tǒng)，提高長南線與天中直流770萬千瓦的穩(wěn)定送功率時(shí)的投資及效益，設(shè)定一年內(nèi)的通道利用小時(shí)數(shù)約為5000 h，計(jì)算結(jié)果如表3所示。其它隱形收益如輔助電網(wǎng)調(diào)頻、削峰填谷等產(chǎn)生的收益暫且不計(jì)，由表3可知，儲能系統(tǒng)的靜態(tài)投資為96.3億元，在不計(jì)及線路損耗的情況下，提升交直流最大輸送能力增加的外送電量而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約42.35億元/年，投資回收期約2.27年。

表3 靜態(tài)投資與收益估算

儲能電池理論壽命一般為5～10年，實(shí)際使用壽命將小于該值，相當(dāng)于該項(xiàng)目投運(yùn)5年后，將會涉及大規(guī)模儲能電池報(bào)廢后的處理成本及環(huán)保等問題，2016年2月工信部發(fā)布了關(guān)于新能源汽車電池的回收責(zé)任主體為電池企業(yè)和車企[21]，但針對大批量儲能用電池報(bào)廢回收業(yè)界尚無權(quán)威的處置方法，這也將是未來的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。

4 結(jié) 語

針對特高壓交直流的弱受端電網(wǎng)頻率穩(wěn)定與送端新能源發(fā)電的低占比限制著新能源發(fā)電區(qū)域這些制約外送消納等問題，探索了儲能兩種功能聯(lián)合協(xié)調(diào)消弭，主要結(jié)論如下。

（1）儲能系統(tǒng)布局在受端電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)提升特高壓輸送通道穩(wěn)態(tài)輸送功率的同時(shí)，作為跨區(qū)備用源減少送端火電機(jī)組開機(jī)以增加新能源發(fā)電空間，這兩種功能的協(xié)調(diào)應(yīng)用可切實(shí)促進(jìn)新能源外送消納。

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Energy storage for enhancing transmission capacities and trans-regional reserves of a UHV AC/DC power grid

1,1,2,2,1,3

(1State Grid Corporation of China, Xicheng Distric, Beijing 100031, China;2State Key Laboratory of Operation and Control of Renewable Energy & Storage Systems, China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China;3Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450052, Henan, China)

This paper concerns the use of energy storage for enhancing transmission capacities and trans-regional reserves of a UHV AC/DC power grid. First, based on the correspondence of power shortage to frequency variation in the receiving system of UHV AC / DC power grid, this paper proposes a model on capability improvement of the receiver and capacity allocation of storage while maintaining the stability of the minimal frequency scenarios. Second, through the analysis of the load characteristics of different intervals during typical days, a model between increasing renewable generation and required capacity of storage for peak shaving is also proposed. Third, considering both the fault support and trans-regional peak shaving reserve as well as their priorities, the capacity configuration and the associated economic feasibility are studied. Finally, verification of the method is done by a simulation which sets Henan Grid as the weak receiving end while Xinjiang Grid as the sending end abundant in renewable energy.

renewable energy; receiving-end grid; frequency; support under fault; cross-regional reserve

10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0104

TQ 028.8

A

2095-4239（2019）02-399-09

2018-06-28；

2018-11-16。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51507160），國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目（多點(diǎn)布局分布式儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)的聚合效應(yīng)研究及應(yīng)用示范）。

楊軍峰（1970—），男，高級工程師，研究方向?yàn)檠芯糠较驗(yàn)殡娋W(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、電力市場與智能電網(wǎng)，E-mail：yang_ junfeng@sgcc. com.cn；

楊水麗，高級工程師，研究方向?yàn)殡娔艽鎯εc轉(zhuǎn)換技術(shù)，E-mail：40303126@qq.com。