中國儲能網(wǎng)訊：9月7日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司、國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司與浙江省能源局聯(lián)合指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合232余家機構(gòu)共同支持的第十二屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。
大會以“共創(chuàng)儲能新價值，共建市場新格局”為主題，聚焦新型儲能安全持續(xù)發(fā)展，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機制、資本市場、新型儲能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應鏈體系、商業(yè)模式、標準、示范項目應用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應用。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的913家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，3317位嘉賓參加了本屆大會，其中154家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
9月7日下午，廈門科華數(shù)能科技有限公司首席儲能解決方案專家林金水在“雙碳”目標下儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新路徑專場分享了主題報告—長時儲能技術(shù)支撐新型電力系統(tǒng)探析。以下為演講速記內(nèi)容實錄：
林金水：大家下午好，“雙碳”目標大家都已經(jīng)比較熟悉了，實現(xiàn)路徑是兩大塊，一個是供給側(cè)這邊的，原來煤電為主，轉(zhuǎn)為風光新能源為主，新能源為主的話，很大一個變化，就是可控性、波動性。還有一塊是在用戶側(cè)電能替代，尤其是這兩年發(fā)展最迅速的電動汽車，尤其是追求快充甚至是超級快充。從2019年的國內(nèi)新能源裝機比例跟發(fā)電比例大家可以看到，因為剛才內(nèi)蒙趙總也展示過內(nèi)蒙的裝機和發(fā)電情況。新能源發(fā)電只有裝機的一半左右，裝機跟發(fā)電不成比例的，主要是風光的有效小時數(shù)是偏低的，還有波動是比較大的，裝機比例很大的情況下，你可以看到整個發(fā)電量是不高的，這樣的情況對整個電網(wǎng)的挑戰(zhàn)還是比較大的。我們可以看到這是一個第三方機構(gòu)給出來的“碳達峰、碳中和”的裝機比例，這樣一個裝機比例對整個電網(wǎng)的挑戰(zhàn)是非常大的。
哪些挑戰(zhàn)可以看一下。剛才講的雙碳目標下發(fā)電波動在增加，用電波動也是明顯大比例的增加。隨著新能源尤其是風電和光伏主要是以大量的電力電子電流器接入以后，這兩個進去以后，旋轉(zhuǎn)慣量是明顯不足的，這個時候兩邊的波動加劇以后比較好的應對措施就是儲能，儲能的技術(shù)類型也是比較多的，今天重點探討的是電化學儲能。
針對這些挑戰(zhàn)有不同的解決的方案和方法。新能源的波動特征有短周期和長周期波動。這個是山東院裴總給出來數(shù)據(jù)，中午的時候會出現(xiàn)負電價了，典型的鴨子曲線，今后光伏裝機比例再加大后，這只鴨子會越來越胖。風光的波動尤其是光伏，有分鐘級、秒級的短時波動，日照比較好的情況下，一片云過來整個電站在幾秒鐘以內(nèi)會損失50%以上功率都是正常的，這種秒級的波動，我們配一個分鐘級短時儲能做調(diào)頻就可以搞得定。大家知道光伏白天有，晚上是沒有的，但是晚上我們7點到10點是用電高峰，這時光伏是發(fā)不出電了，這種日內(nèi)波動你靠抽水蓄能和電化學儲能還是可以頂上來的，但是新能源有季節(jié)性波動，比如最近這段時間四川干旱導致的大面積缺電，新能源發(fā)電是靠天吃飯的，難免會碰到全中國個把星期是陰雨天的，這種季節(jié)性的波動目前來看沒有更好的解決方案，如果在“雙碳”目標下，風光裝機比例那么大，要應對是很難，將來可能比較現(xiàn)實的做法，新能源作為傳統(tǒng)火電的電量替代，但是裝機容量還要留著，每年在應對長周期風光資源不足時還是要開幾十天的，這是比較現(xiàn)實的做法，你的電量由風光替代，但是裝機容量還是要備用的。
剛才我們講了“雙碳”目標下風光的波動，大家知道光伏的每天滿功率發(fā)電時間中國大部分地區(qū)是4到5個小時左右，那么解決光伏的波動問題你配比4到5個小時儲能就差不多了，這是近期看到的項目，尤其是靠近風光資源比較豐富的地區(qū)的項目，配比都是四五個小時比較多，功率的占比從最早的5%、10%、15%都已經(jīng)往上走了。
這種波動的趨勢使得儲能的發(fā)展，以及電化學儲能的發(fā)展趨勢很明顯，一個是功率占比也在攀升，儲能時長也在攀升，針對光伏的日間波動，基本四五個小時到頭，但是功率的占比隨著風光占比增加肯定還會再增加的，否則解決不了夜間晚上用電高峰的需求。這么長時間的儲能，這么大的功率占比，帶來了一個很嚴重的挑戰(zhàn)問題，就是電芯數(shù)量巨大，因為現(xiàn)在國內(nèi)主流的電芯廠家儲能電芯主流是280AH，儲能分成一個單元一個單元建設，比如1.5MW3小時為一個單元，1.5MW4.5MWH一個單元，280AH電芯數(shù)量要接近5千個，如果你是一個一百多兆瓦的單一儲能項目，電芯數(shù)量要50萬個，這么大的電芯數(shù)量帶來安全的問題是很大的。還有就是今后的儲能不可能像現(xiàn)在這樣很多還沒有很明確的收益機制，但是“雙碳”目標儲能是要剛需，一定要解決儲能的收益模式或機制，儲能一定是要靠充放電來盈利的，問題是一個儲能單元的電芯數(shù)量這么多以后，現(xiàn)在單個電芯的壽命有的是五千，有的是八千，有的是一萬，實際使用中，需要對這么多電芯串聯(lián)再并聯(lián)使用，能否達到這樣高的壽命是打很大折扣的，一旦你的壽命從八千或者五千降到了三四千，這個時候你的收益基本是完全打水漂了。所以針對安全方面和收益保障方面可以去深度研究一下，在安全方面能夠影響到整個儲能系統(tǒng)安全有多種因素，從材料方面，尤其是電池本體方面的安全講的比較多，還有一些外圍的回路的設計等等，還有設計的問題，包括電芯要怎么串怎么并，包括通信回路，還有施工，這么多的電池對你的生產(chǎn)過程的管控要求很高，一個單一電站50萬個電站，一百多個焊點，選擇一個好的電芯相對可靠的只是第一步，把電芯堆成模組、集裝箱、大型的場站，中間要控制的質(zhì)量點非常多的。
對壽命的影響一個是電芯的壽命，不同廠家給出的電芯是有相差的。第二，是使用過程木桶效應造成的，現(xiàn)在電池廠家給出的壽命都是單個電芯的壽命，這么多的電芯組串完之后它的壽命影響有多少，其中一個就是木桶效應，電化學的東西還是比較復雜的，木桶效應是肯定有的。后天使用過程中有一個糾正的措施，比如BMS的主被動均衡。另外一個會加劇，這么多電池在使用過程當中，冷卻系統(tǒng)沒做好，因為電池充放電會發(fā)熱，冷卻系統(tǒng)如果沒有做的太好，電池的溫差如果拉大，早期的項目有8-10度都有的，電池的溫差大了以后就會進一步放大它的差異。
傳統(tǒng)的大型的儲能項目往往是一臺大的PCS，下面直接掛多組電池是比較多的，早幾年做用戶側(cè)儲能，電池設計都是4個小時，這么幾年跑下來，這種做的長時儲能木桶效應是非常明顯的。用三年以后很多系統(tǒng)容量掉到80%下。第二個問題是安全上的問題，直流短路電流問題，因為現(xiàn)在大電芯的內(nèi)阻一般只有0.2毫歐左右，多簇電池再并聯(lián)，短路電流非常大，使得保護開關(guān)器件很難選擇。還有一個絕緣的問題，電芯漏夜問題，算是比較常見的故障，尤其是車上面的，電動車的維修里面有很大部分都是電芯漏液，就會有起火風險，儲能上這么多簇并聯(lián)以后，絕緣檢測要定位準備是比較難的，做儲能行家都清楚。還有第三個問題是高穿。一般大功率PCS 采用一級拓撲高穿不是很好搞。
針對這些困惑或者問題，我們科華也提出了一些解決方案，當然不可能把所有的問題都在這個環(huán)節(jié)解決掉，但是我們能解決一部分的問題。通過我們科華S3的液冷儲能系統(tǒng)，我們來看看，針對電網(wǎng)這一側(cè)采用的是一個大功率PCS，從電網(wǎng)的角度來說不喜歡調(diào)用一堆小的PCS。如果是一個一百兆瓦的項目，我們的方案一個單元3.45MW，只要30幾臺，可以很方便調(diào)度，若是采用200KW組串式，需要500臺PCS，從調(diào)度的角度來講是很不好管理的。所以說電網(wǎng)這一側(cè)是喜歡用大家伙，但是電池這一側(cè)，電池巴不得就是一個電芯一個充放電，對電池的使用上來說是最好的，但是顆粒度是有一個限制，這么大型的項目顆粒度太細是沒有必要的，也會增加可靠性問題，現(xiàn)在每個電池簇單獨進行充放電管理，加上這些電芯級均衡效果就不錯。我們采用大功率PCS配合每簇的DCDC控制器，一是把直流母線上的短路電流壓下來了，二是解決了木桶效應的問題。第三個是高穿，電網(wǎng)里的高壓是灌不到電池里面去的，是隔開的。在座的內(nèi)行人都知道。
液冷的系統(tǒng)并不是很新的東西，在車上很早就在用了，因為這里隨著容量的增加，單個項目原來是10兆瓦，現(xiàn)在是百兆瓦，電芯數(shù)量增加以后，原來風冷的問題都會暴露出來，電池溫度一致性不好做，我們科華的S3液冷的系統(tǒng)溫差一致性效果好多了。
第一點就是安全。我們把絕緣檢測的難題解決掉了，這么多簇直接并聯(lián)的絕緣檢測的問題，到現(xiàn)在我聽過這么多的報告，沒有哪一家能夠說的清楚解決掉的，我們在這塊花了很多的精力，通過簇級DCDC控制器可以精準定位，再隔離掉，目前據(jù)我所知行業(yè)里面還沒有哪一家能夠解決的。第二，通過DCDC以后，把短路的電流壓下來了，非常關(guān)鍵。還有一個在消防上的從PCAK級開始的三級消防設計，最終還有水消防，真出問題要靠水。第二，就是精簡這塊，整個液冷系統(tǒng)是模塊化的，目前液冷的PCAK里面有管道，有冷凍液，不可能是在現(xiàn)場裝配的。還有在運輸方面會方便一些。另外就是占地，風冷的系統(tǒng)早期的項目20英尺柜就是1.5MWH左右，2MWH都很難排進去，我們液冷是3.4MWH，還能夠留出部分的空間，裝DCDC模塊或者200KW的模塊式PCS，節(jié)省不少占地。
最后一塊是智能。一個是安全上絕緣的問題解決掉以后，還有一個是數(shù)據(jù)，我們知道以前的儲能電站10兆瓦、20兆瓦，電芯的數(shù)量都不會太大，現(xiàn)在百兆瓦以上，電芯是50萬個，PCS要達到三五十臺，如何快速響應電網(wǎng)的調(diào)度，電網(wǎng)對儲能的速度要求是無止境的，當你數(shù)量一多以后，電芯和BMS的數(shù)量龐大以后，如何快速的響應調(diào)度，通信手段上要做另外的處理，我們采用61850通信，監(jiān)和控分開兩套系統(tǒng)，同時每套系統(tǒng)分成主備，提高它的可靠性，也保證通信速度時延的最小。另外一個是消防。消防完全可以做到百分之百可靠，只是這樣一個成本業(yè)主能否接受？因為消防總是要砸錢的，你做的越可靠投入的資金越大，所以消防手段在實際項目中只能是折中，我們科華畢竟不是做專業(yè)做消防的，也是采用行業(yè)內(nèi)主流成熟的儲能消防技術(shù)應用，今天在座的就有不少專業(yè)的儲能消防廠家。
后面介紹一下我們的一些應用的案例。科華大家都比較清晰了，不多說了。這兩年P(guān)CS的排名基本都是在第二。這是我們光伏的產(chǎn)品，另外一個是儲能的產(chǎn)品，包括從家用到商用到大型的儲能電站，科華都有比較完整的產(chǎn)品，同時做過的案例也足夠多，每年的儲能大會也都在講，在行業(yè)里面這也是科華很大的優(yōu)勢。我們在各種的應用場景，從共享到電網(wǎng)到發(fā)電側(cè)到用戶側(cè)，尤其是微網(wǎng)，其實微網(wǎng)的難度是比較大的，因為你本身的能量的來源基本都是波動性的，是小電網(wǎng)，有時還要帶一些沖擊性很大的電機之類的負荷，控制難度確實大。這些是到目前為止在國內(nèi)做的一些項目，覆蓋的范圍都是比較廣的，所有的應用場景科華基本都有，不是一兩個，而是足夠多。新能源發(fā)電側(cè)，這幾年從山東到安徽、新疆、西藏都有?；痣娬{(diào)頻這塊也做了一些，尤其是像南山熱電，需要黑啟動的，我們調(diào)試時間是最短的。這塊是電網(wǎng)，最早的河南包括湖南的都參與了。還有像用戶側(cè)的項目，比較大一些。
今天給大家做的報告就是這些，謝謝大家。
