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全球储能典型应用系列-5

延缓电网扩容

关键词：储能项目储能系统输配电网

IRENA（国际可再生能源署）发布了《ElectricityStorageevaluationframework:

Assessingsystemvalueandensuringprojectviability》。本文是报告第III部分全

球8种储能应用案例的第5部分：延缓电网扩容。

1.挑战：对输配电网的影响

输配网络的阻塞是电力运营商必须要解决的一个主要问题，从而保证电力系统的安全可靠运

行。阻塞管理因此成为他们的主要任务，电网运营商采用电网再调度、柔性交流输电系统

（FACTS）或者市场流动策略概念等方法进行管理。

当系统的VRE比例高时，输配网络阻塞风险更高。VRE的波动性和不确定性更强，会威胁到

系统的安全和可靠性。这种情况下，电网运营商有时被迫采取VRE弃电的措施来解决阻塞问

题。然而，根据IRENA对灵活性的定义，VRE弃电和输配电网阻塞都是当前的灵活性因素指

标，必须采取一系列措施来实现可再生能源的可靠并网。

最知名的因电网阻塞导致VRE弃电的案例是德国电网的例子。德国三分之二的陆上风电，和

所有的海上风电场都在德国的北部，但是工业用户都位于南部。多年以来，德国电网并没有

足够的电网容量来将北部的风电输送到南部，因而阻塞经常发生。这导致北部发生了风电弃

电，南部热力发电厂的高污染和昂贵电力消费还在攀升。这引起整体用能成本上升，见图

51。

VRE的高比例也会在很多方面给分布式能源带来影响，比如分布式光伏。Palminter等人

（2016）研究表明，美国分布式发电的三个主要关注点包括：a）电压调整，即分布式发电

会使电压超出可接受水平；b）逆向潮流，会引发控制和保护问题；c）高比例VRE使得电力

保护协调困难。配网馈线的消纳容量取决于在不产生负面影响的情况下多少光伏可以接入。

然后，VRE接入直到可消纳的容量为0，此时，必须考虑增加消纳容量的方法。

2.VRE并入输配电网的挑战

为了应对这些挑战，业内提出了不同的解决方案。当因输配阻塞引起VRE弃电时，最简单也

是最常见的做法是在现有输配电网的基础上扩容。比如，德国已经计划建设显得输配电网来

将北部的电力输送到南部，即Suedlink项目。该项目包括在地下输送线路建设内，用于提

高德国南北之间的输送能力（Tennet，2019）。

建设输配电网会产生一些问题，包括：a）成本；b）需要的建设时间；c）环境影响；d）社

会负面影响。因此，新建或升级输配基础设施在很多时候可能不是最佳的解决方案。

另一个降低输送阻塞的选项是动态增容技术，包括对线路发热进行更全面的监测，从而对输

送限制进行动态调整。比如，意大利电网运营商Terna已经通过对一些电力线路的热力参数

进行监测来实现动态扩容技术。实际表明，当VRE比例较高时（Carlini，Massaroand

Quaciari，2013），在特定的时段，电力线路的输送能力可以超出其容量限制。

在配网层面，一个已经实施的解决方案是为光伏发电采用先进逆变器，这可以提供更有效的

电压调整，因而可以提高馈线的消纳容量（Palminteretal.，2016）。

另外一个解决VRE给输配网络带来的问题的方案是储能。到2030年，储能的成本会大幅降

低（IRENA，2017a）。相对于输配网络扩容，储能建造时间更短，社会和环境影响更小。储

能可以用于电网侧，也可以用于分布式电源侧，构成“虚拟电力线”。该方案的主要思路是

将储能系统靠近电网阻塞点布置，让储能系统吸收多余的VRE电量，并在电网不阻塞的后续

时间段内再次调度（放电）。

此外，储能可以提供无功控制和电压调整，可以提升配电馈线的消纳容量，避免分布式设备

上的投资。简而言之，在最小化VRE对输配网络的影响上，储能是高度适用的。图2解释了

储能是如何在电网层面上提供服务的。

3.用于延缓输配电网扩容的储能项目

本章节介绍了一些已经建设用于延缓输配电网扩容投资的储能项目。

2015年，Terna在意大利Campania地区建设了38.4MW/250MWh的钠硫电池来延缓输配电网

扩容，见图3。当VRE发电过剩且电网容量不足以将电力输送到北方时，Terna往往