三峡集团乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目设计_王新宇.pdf

Vol.25，No.4 July，2023POWER DSM|三峡集团乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目设计王新宇1,2，卢韦伟1,2，石睿杰1,2，陈启鑫1,3，张达1,4，杜尔顺1,5，黄俊灵1,2（1.清华大学-中国长江三峡集团有限公司气候变化治理机制与绿色低碳转型战略联合研究中心，北京100000；2.中国长江三峡集团有限公司国际清洁能源研究室，北京100000；3.清华大学 电机工程与应用电子技术系，北京100000；4.清华大学 能源环境经济研究所，北京 100000；5.清华大学 气候变化与可持续发展研究院，北京100000）Design of China Three Gorges corporation-Ulanqab“source-grid-load-storage integration”demonstration projectWANGXinyu1,2,LUWeiwei1,2,SHIRuijie1,2,CHENQixin1,3,ZHANGDa1,4,DUErshun1,5,HUANGJunling1,2（1.Tsinghua University-China Three Gorges Corporation Joint Research Center for Climate GovernanceMechanism and Green Low-carbon Transformation Strategy,Beijing 100000,China；2.International CleanEnergy Research Office,China Three Gorges Corporation,Beijing 100000,China；3.Department of ElectricalEngineering,Tsinghua University,Beijing 100000,China；4.Institute of Energy,Environment and Economy,Tsinghua University,Beijing 100000,China；5.Institute of Climate Change and Sustainable Development,Tsinghua University,Beijing 100000,China）DOI:10.3969/j.issn.1009-1831.2023.04.007摘要：源网荷储一体化对助力实现碳达峰、碳中和目标、推动电力系统绿色低碳转型有重要的意义。以示范项目的核心子项目新一代电网友好绿色电站示范项目为案例，综述“源网荷储一体化”项目的设计思路。该项目通过储能规模配置及一体化智慧调控两方面的设计实现对电网友好的功能。在储能配置方面，采用先进电池储能系统支撑储能技术转化应用和规模化发展；在智慧调控方面，针对常规新能源电站发电出力的随机性波动性问题，设计了不同集中调度运行模式。目前新一代电网友好绿色电站示范项目首批机组成功并网并仍在积极建设中。该项目将对保证电力系统安全稳定运行、探索新能源开发建设新模式、开展规模化储能科技创新等将具有重要示范意义。关键词：源网荷储一体化；示范项目；友好绿色电站；三峡集团；乌兰察布Abstract：Integration of power generation,transmission,distribution,consumption,and energy storage is crucial in facilitatingthe goals of carbon peaking and carbon neutrality and promotingthe green and low-carbon transformation of the power system.Thecore sub-project of the Ulanqab demonstration project,new-generation grid-friendly green power station demonstration project,is taken as a case study to provide an overview of the design concept ofsource-grid-load-storage integration project.The demonstrationproject achieves grid-friendly functionality through the design oflarge-scale equipped storage and integrated intelligent regulationand control.In terms of energy storage,the project adopts lithiumion battery energy storage systems to support the transformationand application of energy storage technologies and their large-scaledevelopment.In terms of intelligent control,the project designs different centralized dispatch and operation modes to address the randomness and fluctuation issues of conventional renewable energypower plants.The first units of the demonstration project had successfully integrated into the grid,and the project is still under active construction.The project will have demonstration significancein ensuring the safe and stable operation of the power system,exploring new models for the development of renewable energy,andconducting large-scale energy storage technology innovation.Key words：source-grid-load-storage integration；demonstration project；friendly green electricity；China Three Gorges corporation；Ulanqab文章编号：1009-1831（2023）04-0041-07中图分类号：TM73；F426.61文献标志码：B收稿日期：2023-03-10；修回日期：2023-04-20基金项目：中国长江三峡集团有限公司科研项目（NBWL202200615）0引言气候变化是当今全球面临的重大挑战，气候治理需要全球合作，中国一直在积极推进全球气候治理的进程。2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会上提出2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。“碳达峰、碳中和”目标对中国电力系统低碳转型提出更高要求，风光等可再生能源发电及储能等配套设施需要持续快速发展12。随着新能源在电41|电力需求侧管理第25卷第4期2023年7月力系统中的比例不断提高，如何实现新型电力系统的高效稳定运行成为了电力行业亟待解决的问题。我国电力系统低碳转型需要在技术进步、系统运行、市场设计及商业模式等多方面发力34。充分利用包括“源网荷储”在内的电力系统多种资源有助于提高电力系统控制能力和电网运行的经济水平5。“源网荷储一体化”是指通过优化整合本地资源，以先进技术突破和体制机制创新为支撑，探索“源网荷储”高度融合的电力系统发展路径，强调发挥负荷侧调节能力、就地就近灵活发展及激发市场活力，引导市场预期6。央企在建设“源网荷储一体化”等大型项目方面具有独特优势。央企在资源调配、资金投入、人才培养等方面拥有较大的执行力，可以更加高效地配置科技创新的力量资源，推动项目的顺利实施。“源网荷储一体化”项目涉及多个学科领域，如电力系统、能源技术、信息技术等，需要在技术研发、工程设计、运维管理等多方面协作共同完成大型项目建设7。央企具有较强的组织协调能力，能够更加有力地组织跨学科领域的协同攻关，推动项目的科技创新和技术突破。三峡集团作为中国领先的清洁能源集团，努力为实现碳达峰、碳中和目标，促进经济社会发展全面绿色转型作出更大贡献。截至2022年年底，三峡集团可控装机达1.25亿kW，其中清洁能源装机占比达96%。为服务国家“双碳”目标，三峡集团勾勒新能源“线路图”，加强新型储能和“源网荷储一体化”技术研究，更好实现风、光、储多能互补8。2018年3月5日，习近平总书记在参加十三届全国人大一次会议内蒙古代表团审议时强调“要把现代能源经济这篇文章做好，紧跟世界能源技术革命新趋势。”习近平总书记2019年在内蒙古考察期间，强调内蒙古“要在大规模储能等领域开展前沿技术攻关，率先取得重大关键技术突破”。为支撑新能源快速发展和高比例接入电网，内蒙古近年来大力推进储能多种技术路线合力发展。根据内蒙古自治区加快推动新型储能发展的实施意见，内蒙古将选择用电负荷集中、新能源资源条件较好的地区，依托电力“源网荷储一体化”发展模式，推动新型储能规模化发展和商业化应用，并结合负荷灵活调节能力，合理优化新型储能建设规模。本文将重点围绕内蒙古乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目的核心子项目乌兰察布新一代电网友好绿色电站示范项目的项目设计，介绍“源网荷储一体化”示范项目如何更好地支撑新型电力系统的构建与发展。1乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目总体介绍2020年10月，乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目正式启动。项目计划新增280万kW风电、30万kW光伏，同步配套88万kW储能。乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目分为4个子项目开展建设。乌兰察布新一代电网友好绿色电站示范项目是乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目的第一个子项目，总装机容量包括170 万kW的风电、30 万kW的光伏发电，以及55 万kW/2 h的储能系统，共分为4个风光储单元，配套建设4座升压储能一体化站和1座智慧联合调控中心913。项目位于内蒙古乌兰察布四子王旗境内，场址范围约950 km2如图1所示。该项目分3期建设，一期项目42.5 万kW风电、7.5 万kW光伏和14 万kW/2 h储能已于2021年12月30日前全部投产 14。二期计划建设风电62.5 万kW，光伏12.5 万kW，配置27 万kW/2h储能系统。三期计划建设风电65 万kW，光伏10万kW，配置14 万kW/2 h储能系统。目前二、三期项目仍在建设中。“源网荷储一体化绿色供电工业园区示范”是“源网荷储一体化”示范项目的第二个子项目，计划建设100 万kW风电，同步建设30 万kW/2 h的储能电站，通过专线向工业负荷供电，作为工业负荷的绿色电能补充。此外，计划在“源网荷储一体化”示范项目中建设绿色大数据中心和电网侧储能电站示范等其他子项目。图1三峡乌兰察布“新一代电网友好绿色电站”示范项目Fig.1China Three Gorges corporation“the new-generation grid-friendly green power station”demonstrationproject in Ulanqab考虑乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目总体示范规模较大，可按照总体规划、分步实施的原则