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储能黑启动前景几何?

作者:记者 卢奇秀 来源:中国能源报 发布时间:2024-07-08 浏览:

数字储能网讯:储能黑启动成功的消息近日在业内引发广泛关注。

6月17日,湖北荆门新港储能电站成功实施国内首个百兆瓦时构网型储能电站黑启动试验;6月18日,国网辽宁电力组织大连恒流储能电站、华能大连电厂开展新型储能黑启动城市电网大容量火电机组试验,在成功带动华能大连电厂火电机组近9000千瓦的厂用负荷后,机组点火并网。

黑启动是电网遭遇极端情况下的“重启”手段,是电力行业最具难度的技术手段之一,对电力系统的灾难快速恢复具有重要作用和价值。储能黑启动试验的成功,验证了储能作为黑启动电源点的可行性,为电网安全增加一张兜底牌。那么,相比其他黑启动方式,储能黑启动具有哪些优势?在电网建设愈加智能化、大面积停电事故小概率的当下,该如何看待储能黑启动的市场前景?

■资源分布广泛

所谓黑启动,是指整个电网系统因故障停运后,系统全部停电(不排除孤立小电网仍维持运行),处于全“黑”状态,不依赖别的网络帮助,通过系统中具有自启动能力的发电机组启动,带动无自启动能力的发电机组,逐渐扩大系统恢复范围,最终实现整个系统的恢复,被形象地称为点亮城市的“最后一根火柴”。

“上述两个黑启动试验项目都采用了南瑞继保的储能设备。”南瑞继保储能行业总监缪楠林向《中国能源报》记者介绍,其中大连恒流储能电站、华能大连电厂开展新型储能黑启动城市电网大容量火电机组试验,具有不同以往的重要意义。“它是将储能作为大容量机组启动后,给城市主干电网带电,再带动网内的大容量同步机组启动,是完整的大容量电网的黑启动过程,是全球首次新型储能黑启动城市电网试验。”

传统黑启动电源一般采用具备自启动能力的燃机、水电机组。“随着燃煤电厂向单机大功率、多机组发展,黑启动资源分布将趋于不均匀。而储能是分布最广、具备黑启动能力的发电设备,可以成为一种分布广泛的黑启动资源。”缪楠林指出,随着新能源占比越来越高,区域化差异越来越显著,当新能源及储能成为新型电力系统的主体,对传统能源快速启动要求将越来越高,需要储能充分发挥启动传统电厂的能力。

华北电力大学教授郑华向《中国能源报》记者表示,尽管黑启动在整个电力系统应用场景中属于极低频次的应用场景,但随着极端天气等特殊事件频发,黑启动对于快速恢复电网供给能力、电力保供具有重大意义和价值。

■技术难度高

新型储能带动电力系统恢复,并非易事。

理论上,发电项目都可以实现黑启动服务。但实际上,国内具有黑启动服务的发电项目数量较少。郑华解释,一方面,黑启动电源的选址与电网网架、负荷分布等因素有关,不是每个电源都能够做黑启动电源;另一方面,黑启动电源还需要经历严格的多种测试与试验,最后确定黑启动实际效果。“一旦电力系统发生大面积紧急事故,将严格按照预案,进行一系列的线路、变压器、负荷等一二次设备的重新操作,保障黑启动电源可以恢复一部分负荷,逐步带动更多电源恢复,逐步实现整个电力系统恢复供电。此时,如果承担黑启动的电源自身出现问题,很可能造成恢复过程延长,造成新的损失。”

据《中国能源报》记者了解,纯电力电子设备黑启动网内大容量火电机组的试验在全球范围内尚属首次,无任何经验可借鉴,且传统理论及仿真分析方法也难以预知试验风险。在缪楠林看来,储能黑启动难点在于多PCS(变流器)的协调控制,以及带负荷时对储能的冲击不脱网,要求相关企业对电网黑启动的过程和机理有深度的研究。

传统黑启动和储能黑启动各有优势和不足。比如,水轮发电机结构简单,没有复杂的辅机系统,厂用负荷小,启动速度快。然而,受水电资源限制,水电机组黑启动不具备灵活配置条件,无法满足所有区域的黑启动要求。新型储能具有选址灵活、响应速度快、控制精度高等优势。

郑华进一步指出,黑启动电源就是不需要外界供电的电源,可依靠自身实现机组的启动发电。新型储能只有自身具有足够的能量、功率才能够给一个机组启动提供所需的能量和功率,实现黑启动。“也就是说,新型储能如果提供电网异常时的黑启动服务,就需要随时能够提供常规机组启动所需的能力,但在长时间能量保持方面,新型储能并不具备优势。”

■前景有待观察

整体来看,我国黑启动市场还处于起步阶段,多地近年陆续出台有关黑启动服务的鼓励政策,以激励各类电源及新型储能提供应急恢复辅助服务。

2022年,云南能源监管办印发的《云南黑启动辅助服务市场交易规则(试行)》明确,按照“谁提供、谁获利;谁受益、谁承担”原则,将50%的黑启动辅助服务补偿费用疏导至用户侧。2023年7月,山东能源监管办发布的《山东省电力并网运行管理实施细则》《山东省电力辅助服务管理实施细则》明确,黑启动电源按照30万元/次进行补偿;因电网故障提供实际黑启动服务,按照1000万元/次进行补偿。

“黑启动纳入电网辅助服务种类,原来主要由火电、水电、燃气机组承担,现在可由储能提供黑启动服务,一定程度上可以增加储能的收益途径。”缪楠林称。

郑华则认为,发生大面积电网解列事故的频率和次数极低,现有新型储能具有一定的自放电率,如果长期、大容量的保留黑启动容量,会产生较高成本。“因此,黑启动很难形成一个有效市场,即使在电力市场成熟的国外电力市场机制中,黑启动市场与现货市场、AGC等成熟辅助服务市场相比,往往采用电网购买服务机制。”

“黑启动试验的成功只能说明当前储能技术拓展了应用场景,并不意味着能够产生一个新的、可盈利的市场,最后还得看综合成本与效果。”郑华进一步指出,储能黑启动试验成功仅仅是个开端,后续还涉及技术可靠性、成本经济性、市场机制、预案流程等多环节或步骤的验证,距离真正应用还有很多功课要做。

随着储能技术发展和应用不断扩大,黑启动技术攻关也加速推进。据悉,由南方电网、中国电力科学研究院等主要单位起草的《GB/T 43462-2023 电化学储能黑启动技术导则》国家标准,对电化学储能黑启动的总体要求和技术条件进行了规范,于今年7月1日正式实施。

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关键字:新型储能,黑启动

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