风电场配套储能技术经济研究及前景分析 中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司 张前雄 2020年7月 1 2 /26 目录 Contents 设计方案 经济分析 前景分析及建议 02 03 04 01 项目背景 3 /26 目录 Contents 设计方案 经济分析 前景分析及建议 02 03 04 01 项目背景 项目背景-可再生能源发展现状 5/26 6 /26 目录 Contents 设计方案 经济分析 前景分析及建议 02 03 04 01 项目背景 u 华润濉溪孙疃50MW风电场位于安徽省淮北市濉溪县，由华润电力控股有限 公司投资新建，风电场装机容量为50MW，并配套建设10MW/10MWh电化 学储能，是安徽省首个风电+储能项目。 设计方案 7/26 设计方案—总体方案 u 建设规模：设计容量为10MW/10 u设备选型：单台储能变流器功率为500kW，选用干式变压器，变流器与变压器之 间采用铜排连接，进出线回路采用断路器。 设计方案—储能PCS 10/26 设计方案—总平面布置 PCS集装箱和电池集装箱 共10座，布置在风电场升 压站预留场地，采用2行5 列布置方式。 11/26 设计方案—储能监控EMS系统 u储能站监控系统根据系统的要 求和储能电站的运行方式，对储 能电站的实时自动监控和调节。 主要功能有：

...................................................................................... 41 5.1.4 光伏电场监控系统 ...................................................................................... 42 5.1 ...................................................... 57 4）光伏电场安全与卫生机构及专项设施配置 ............................................. 58 5）光伏电场安全生产监督制度 ....................................................... 10MWp) xxxx.0 267.3 xxxx.3 1.2 光伏组件安装支架 731.7 98.3 830.0 二 电气设备及安装工程 xxxx.1 xxxx.2 xxxx.3 2.1 发电场电气设备及安 装工程 xxxx.4 759.3 xxxx.8 2.2 升压站电气设备及安 装工程 849.8 86.5 936.3 2.3 通信和控制设备及安 装工程 300.0 66.0 366

的设计基础资料。 1.1.6 《 光 伏 发 电 工 程 预 可 行 性 研 究 报 告 编 制 规 程 》 标 准 编 号 ： NB/T 32044-2018。 1.1.7 《风电场工程规划报告编制规程》标准编号：NB/T 31098-2016。 1.1.8 《大中型火力发电厂设计规范》标准编号：GB 50660-2011。 1.1.9 《 火力发电厂初步可行性研究报告内容深度规定》 《陆上风电场工程可行性研究报告编制规程》 NB/T 31105-2016 《风电场气象观测资料审核、插补与订正技术规范》 GB/T 37523-2019 《风电场风能资源评估方法》 GB/T 18710-2002 《风电场工程风能资源测量和评估技术规范》 NB/T 31147-2018 《风力发电机组设计要求》 GB/T 18451.1-2012 《风电场气象观测及资料审核、订正技术规范》 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 图 4.2-2 规划区域海拔高度分布图 4.3 风电场所在地 ERA5 数据分析 本次收集到场区附近中尺度 ERA5 数据，进一步了解该地区风速、风向特点。 4.3.1 ERA5 数据点概况 根据 ERA5 数据研究该地区风速、风向分布特点。中尺度数据点坐标为

年的气象监测资料)。 距离拟选场址最近的气象站为登封国家基准气候站，该气象站为国家 基本站， 自建站以来未进行过大规模、长距离的搬迁，观测场地环境也未 发生较大的变化；气象站与风电场之间地势开阔，没有大尺度地形阻隔， 可将登封国家基准气候站为风电场的参证气象站。 32 / 68 图 4. 1-2 辐照量示意图 图 4.1-3 2020 年月辐射量柱状图 33 / 68 1 项目区域风资源分析 5.1.1 项目建设区域选择 本期项目拟在登封市境内开发可再生清洁能源项目，经初步现场考察 以及项目收资情况，规划马岭山周边布置 80MW 风电项目。 为有效掌握本风电场风资源状况，现已获得项目周边 7 座 90m 测 风塔（1181# 、7768#、1182#、1524#、1525#、1526#和 1527#） 的测风数据，测风设备为美国 NRG 型记录仪，该仪器经过美国 安装设置高度 风速 90A/90B/80/70/50/30/10 风向 90/10 气温 10 气压 7 测风起止时间 起 2019.1.1 止 2019.12.31 5.1.2 风切变指数 风电场选用 30/50/70/80/90m 高度层的测风数据进行推导，各观测 点的综合合切变指数 0.09。 45 / 68 5.1.3 平均风速 风速和风功率密度年变化见下表。测风塔各高度风速和风功率密度年

2060 年前实现碳中和。我们将说到做到。” 长远来看，实现中国 2060 年前碳中和的目标任重道远。新能源发电具有无 污染，可再生、占地少、建设周期短等特点。从节约煤炭资源和保护环境方面考 虑，风电场的建设具有较为明显的经济效益、社会效益和环境效益。 为贯彻落实上述碳约束要求，88 市可紧紧围绕深化 88 市可再生能源综合应 用示范区建设这个主线，通过总体布局、全面规划大力发展可再生能源，利用 24 / 51 电线路等。 项目地理位置示意图如下所示。 项目地理位置示意图 5.2 风力发电机组选型和布置 5.2.1风机选型 根据风资源分析结果，本工程规划推荐以下金风机型为备选方案。风电场风 机 排 布 方 案 中 方 案 一 为 125 台 金 风 GW165-4.0MW, 方 案 二 为 179 台 金 风 GW150-2.8MW,轮毂高度均为 140m 高度。 表 风机技术参数表 690 690 5.2.2风机排布 初步的风机排布方案见下图，最终风机点位微选后确定。 26 / 51 5.3 发电量计算 1）软件选择 本地区为山地地形，本次采用 Wasp10.2 软件对风电场风能资源和风机发电 量进行评估。 2）测风数据处理 长期的 0001#测风塔风资源数据。 3）地形图处理 计算使用的地形图为采用 SRTM 数据。 4）粗糙度设置 粗糙度数据采用 GlobCover

2060 年前实现碳中和。我们将说到做到。” 长远来看，实现中国 2060 年前碳中和的目标任重道远。新能源发电具有无 污染，可再生、占地少、建设周期短等特点。从节约煤炭资源和保护环境方面考 虑，风电场的建设具有较为明显的经济效益、社会效益和环境效益。 为贯彻落实上述碳约束要求，88 市可紧紧围绕深化 88 市可再生能源综合应 用示范区建设这个主线，通过总体布局、全面规划大力发展可再生能源，利用 电线路等。 项目地理位置示意图如下所示。 项目地理位置示意图 24 / 50 5.2 风力发电机组选型和布置 5.2.1风机选型 根据风资源分析结果，本工程规划推荐以下金风机型为备选方案。风电场风 机 排 布 方 案 中 方 案 一 为 125 台 金 风 GW165-4.0MW, 方 案 二 为 179 台 金 风 GW150-2.8MW,轮毂高度均为 140m 高度。 表 风机技术参数表 690 690 5.2.2风机排布 初步的风机排布方案见下图，最终风机点位微选后确定。 25 / 50 5.3 发电量计算 1）软件选择 本地区为山地地形，本次采用 Wasp10.2 软件对风电场风能资源和风机发电 量进行评估。 2）测风数据处理 长期的 0001#测风塔风资源数据。 3）地形图处理 计算使用的地形图为采用 SRTM 数据。 4）粗糙度设置 粗糙度数据采用 GlobCover

储能系统平抑风光发电出力波动是指原来波动性较大的风电场和光伏电站总功率加 上储能系统的功率输出（储能系统的功率输出包括充电和放电，放电时其功率为正，充 电时其功率为负）后总的联合功率曲线变得平滑。此时注入到大电网的功率是风电场所 有风机或光伏电站所有光伏电池出力与储能系统出力之 和。 储能系统可以通过实时的调整跟踪风电场、光伏电站的总出力，储能系统输出功率 在风电场、光伏电站出力曲线尖峰时吸收功率，在其出力曲线低谷时输出 其出力曲线低谷时输出 功率。 注入到电网的功率即为风电场/光伏发电站输出功率与储能系统的功率之和，如下式 所示： Pg = Pw/pv+ Pess 其中： Pg:输出到电网的功率； Pw/pv:为风电场、光伏电场或两者之和输出的功率； Pess: 储能系统的充放电功率，充电时为负，放电时为正。 从上述公式可知，储能系统在平抑风光功率波动时调节储能系统的充放电功率即可。 (3) 次/超同步震荡抑制策略 从目前新能源电源并网区域次/超同步振荡机理的研究成果看，电力电子设备是激发 次/超同步振荡不可忽视的一个因素。 对于独立的风电场，升压站的次/超同步振荡控制装置作为电力系统次/超同步振荡事 故时的检测与控制装置，当电力系统发生次/超同步振荡时，迅速进行监测和判断，发出 报警，并可采取解列、切机等控制措施，以消除次/超同步振荡事故，从而保证这些区域

从环境保护角度分析，工程建设无制约性因素，工程建设是可行的。 根据本工程的特点，结合当地的自然环境，针对工程建设过程中对自然地表的扰动 采取相应的工程措施、绿化措施、以及临时防护措施，能有效地控制工程建设过程中和 光伏电场运行期间产生的水土流失，从水土保持的角度分析，工程建设是可行的。 1.12 劳动安全与工业卫生 “ 遵循国家已经颁布的政策，贯彻落实 安全第一，预防为主 ”的方针，在设计中结合 工程实际，采用 绝缘等级。 l. 柜体防护等级为 IP30。 6.1.5.3 电力电缆的选型 为有效阻止电缆火灾延燃，全厂控制电缆选用阻燃低烟无卤式电缆。消防用电回路 和直流电源回路采用耐火电缆。 （1）光伏发电场并网柜至接入点低压电缆 ZRC 型电缆铜电缆，逆变器至并网柜低 压电力电缆采用 ZRC 型铝合金电缆，光伏组件至逆变器电缆采用光伏专用 4mm2 或 6mm2 电缆。电缆采用电缆桥架、穿管或直埋敷设。 低于玻璃幕墙，放射角度指向天空，故不会产生光污染。 9）对电网的影响 太阳能光伏发电场运行时，在输出功率 i>50％额定功率，电网波动<5％情 况下，本项目选用的逆变器的交流输出电流总谐波分量<5％ ，各次谐波分 量<3％ ，满足 GB 14549－1993《电能质量公用电网谐波》规定的 5%。 光伏发电场并网运行（仅对三相输出）时，电网公共连接点的三相电压不 平衡度不超过 GB 15543－1995《

要集中于研究和示范应用，积累技术经验、测试设备，并探索大规模实施的模式。 2024年11月，上海发布了《2024年协同布局海上风电光伏项目竞争性配置实施计划》。竞争性配置覆 盖本市海洋区域内已建成或在建的海上风电场。 分布式光伏并网承载力评估的全面实施：基于《关于开展分布式光伏并网承载力及提升措施评估工作的 通知》（国能办〔2023〕74号）试点经验，2024年全国启动了并网承载力评估。全国已实施“警报灯”（ 方案对之前的2023-2027方案进行了优化更新，通过去除政策不兼容的海上光伏场址，并将海上光伏开 发与海上风电场区、养殖区以及电厂指定的热排放区进行优先协同布局。 2024年12月，自然资源部发布了《自然资源要素支持高质量发展指导目录（2024年版）》，进一步明 确项目选址应在省级管辖的以下四类已开发或利用的海域范围内进行：养殖区、海上风电场区、电厂指 定热排放区以及长期闲置或废弃的盐田。 2025年3月，国家能源局发布

流程为： ①环向磁场线圈通入电流，在环形真空室内产生环向磁场；②向环形真空室中通入工作气 体；③中心螺管线圈中通入变化的电流，产生变化的欧姆磁场感应产生环向电场，该电场 击穿工作气体，产生若干电子和离子；④工作气体被电离为等离子体，在环向电场的驱动 下形成环形等离子体电流，产生角向磁场，并与环向磁场合成为螺旋形磁场；⑤等离子体 受到热压强有向外扩张的趋势，若不采取措施，等离子体将撞向真空室壁而冷却；⑥极向 形成角向磁场，与初始 的环状磁场结合形成螺旋形磁场。由于在环状磁场中磁场强度存在梯度变化，内侧磁场强 度大，外侧磁场强度小，从而产生一个垂直粒子运动方向的力将电子和离子分离。电子和 离子的分离会形成电场，与环状磁场共同作用推动带电粒子向外扩散，最终被轰击到壁上； 而在螺旋形磁场中，粒子沿着磁场既环向运动又上下翻转，从而抵消电荷分离。 图表64： 环形磁场与角向磁场结合产生螺旋磁场 影响等离子体的约束，甚至导致等离子体破裂。等离子体破裂是指等离子体温度陡然下降 并使等离子体放电，在短时间内瞬间出现淬灭的现象。在等离子体破裂期间，等离子体电 流快速下降引起高的感应环电压，逃逸电子在高环电场的加速下通量和能量急剧增加，形 成逃逸电流，导致放电中断并且面对等离子体的材料元件受到很大的机械应力和电磁负载， 损坏聚变装置。 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。