中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：11月9-10日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的首屆中國(guó)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會(huì)暨全國(guó)虛擬電廠(chǎng)及需求側(cè)響應(yīng)高層研討會(huì)在山東濟(jì)南喜來(lái)登召開(kāi)。
大會(huì)聚焦新型儲(chǔ)能可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)充分探討，分享可持續(xù)政策機(jī)制、資本市場(chǎng)、新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來(lái)自電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的150家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，322位嘉賓參加了本屆大會(huì)。大會(huì)通過(guò)主旨演講、高峰對(duì)話(huà)等環(huán)節(jié)深入交流探討。
大會(huì)組委會(huì)邀請(qǐng)中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)有限公司中電儲(chǔ)能工程技術(shù)研究院技術(shù)研發(fā)部部長(zhǎng)肖振坤分享主題報(bào)告《面向新型電力系統(tǒng)的大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析和展望》。以下是發(fā)言主要內(nèi)容：
肖振坤：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，嘉賓大家上午好，我是來(lái)自于中國(guó)電力工程技術(shù)研究院的肖振坤。很高興跟大家在這里做一個(gè)報(bào)告，也希望能起到一個(gè)拋磚引玉的作用。
我匯報(bào)的題目是“面向新型電力系統(tǒng)的大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析和展望”。匯報(bào)的內(nèi)容從以下三個(gè)方面展開(kāi)：第一是新型電力系統(tǒng)及對(duì)儲(chǔ)能的需求。第二，關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析和展望。第三，中電儲(chǔ)能院的簡(jiǎn)介。
首先，2021年3月份，習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)委第九次會(huì)議上提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，國(guó)家各部委也陸續(xù)發(fā)布了多份文件以支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)。不久前，習(xí)近平總書(shū)記在黨的二十大報(bào)告中提到“我國(guó)將積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，立足我國(guó)能源資源稟賦，堅(jiān)持先立后破，有計(jì)劃分步驟實(shí)施碳達(dá)峰行動(dòng)，深入推進(jìn)能源革命，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”。
相對(duì)于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，新型電力系統(tǒng)存在以下特點(diǎn)：首先從電源結(jié)構(gòu)來(lái)看，將從傳統(tǒng)可控連續(xù)出力的煤電裝機(jī)占主導(dǎo)，逐漸轉(zhuǎn)化成由強(qiáng)不確定性，弱可控出力的新能源發(fā)電裝機(jī)占主導(dǎo)。負(fù)荷特性將從剛性、純消費(fèi)型用戶(hù)轉(zhuǎn)變成柔性、生產(chǎn)與消費(fèi)兼具型。從電網(wǎng)形態(tài)來(lái)講，將由單向逐級(jí)輸電為主，轉(zhuǎn)變成交直流混聯(lián)大電網(wǎng)、微電網(wǎng)、局部直流電網(wǎng)和可調(diào)節(jié)負(fù)荷的能源互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)。從系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，將從目前以大量同步發(fā)電機(jī)為主導(dǎo)的機(jī)械電磁系統(tǒng)，逐漸演變成同步機(jī)與大量電力電子設(shè)備融合共存的混合系統(tǒng)。運(yùn)行特性將從源隨荷動(dòng)變?yōu)樵淳W(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)的模式。
這些的特點(diǎn)對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)也提出了一些新的要求。首先從電源側(cè)來(lái)講，大量的新能源建設(shè)，要求我們要配置大規(guī)模的儲(chǔ)能設(shè)施。從負(fù)荷上來(lái)講，為了適應(yīng)這種柔性負(fù)荷的結(jié)構(gòu)，需要有能夠靈活應(yīng)用和柔性互聯(lián)的用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)。從電網(wǎng)形態(tài)來(lái)說(shuō)，需要適應(yīng)交直流混聯(lián)大電網(wǎng)響應(yīng)需求的儲(chǔ)能系統(tǒng)。從技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)看，需要有能夠?qū)﹄娋W(wǎng)提供主動(dòng)動(dòng)態(tài)支撐的控制技術(shù)，為了適應(yīng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制，需要有智能化的區(qū)域級(jí)運(yùn)維平臺(tái)。
然后從地域上看，這是目前我國(guó)光伏裝機(jī)的分布情況，以及這是風(fēng)電的分布，這是新能源裝機(jī)比例分布示意。右側(cè)是中電聯(lián)最近發(fā)布的我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)分布圖，可以看出兩幅圖存在著一定的關(guān)聯(lián)性，預(yù)示著目前儲(chǔ)能還是隨著新能源的大規(guī)模建設(shè)而鋪開(kāi)。從地域上呈現(xiàn)出西北和東部?jī)纱髤^(qū)域，西北地區(qū)往往對(duì)應(yīng)著高海拔、低氣溫和大風(fēng)沙等嚴(yán)酷的氣象條件，儲(chǔ)能設(shè)施需要能適應(yīng)這類(lèi)惡劣環(huán)境。東部地區(qū)儲(chǔ)能的建設(shè)更易受土地資源的限制，對(duì)安全和互聯(lián)有更高的要求。
接下來(lái)是電化學(xué)儲(chǔ)能的關(guān)鍵技術(shù)。首先要談的是建設(shè)形態(tài)，剛剛各位專(zhuān)家也都提到，當(dāng)前主要形式還是以新能源配儲(chǔ)為主，各個(gè)地方對(duì)于新能源配儲(chǔ)都有指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。如果單個(gè)新能源廠(chǎng)站自己分散獨(dú)立地建設(shè)儲(chǔ)能電站，將會(huì)面臨不少問(wèn)題。包括經(jīng)濟(jì)性低，利用率低，存在安全隱患以及盈利模式受限等。基于上述情況，目前有不少省份和地區(qū)正在提出集中共享儲(chǔ)能的發(fā)展模式。通過(guò)大規(guī)模建設(shè)儲(chǔ)能電站，包括集約化的運(yùn)維，能夠有效降低儲(chǔ)能的運(yùn)行和建設(shè)成本。集中儲(chǔ)能電站直接接入電網(wǎng)，并且對(duì)口多個(gè)新能源廠(chǎng)站，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的利用率。并且統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，能夠提升整體安全性水平。通過(guò)集中共享儲(chǔ)能的方式，能夠有效的提升電站盈利空間，包括可以參與像剛剛其他專(zhuān)家提到的，可以參與容量租賃，可以參與現(xiàn)貨市場(chǎng)，包括輔助服務(wù)等等。
以上是大型的新能源配儲(chǔ)的發(fā)展趨勢(shì)。另外是工商業(yè)用戶(hù)側(cè)的形態(tài)，左側(cè)是目前工商業(yè)峰谷電價(jià)差的分布。大部分地區(qū)，能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電循環(huán)，但第二個(gè)循環(huán)只能獲得平段到峰段的價(jià)差；而以浙江為代表的省份，目前存在兩個(gè)峰谷價(jià)差的情況，能夠有效的提升收益水平。預(yù)計(jì)短期內(nèi)可能像這些地區(qū)，會(huì)迎來(lái)工商業(yè)儲(chǔ)能比較快速發(fā)展。但從總體上講，在下一階段，我個(gè)人認(rèn)為用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能還是要演變成能適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性，演變成多端柔性互聯(lián)的形態(tài)。
關(guān)于儲(chǔ)能類(lèi)型，我們知道目前儲(chǔ)能主要分為機(jī)械、電化學(xué)、熱儲(chǔ)能，電磁儲(chǔ)能等，每種類(lèi)型又有多種不同的技術(shù)路線(xiàn)。特別地，今年發(fā)布的防止電力事故25項(xiàng)反措規(guī)定大中型儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰、鈉硫電池，這些電池將逐步退出儲(chǔ)能的舞臺(tái)。除抽蓄外，其他的類(lèi)型都可以歸為新型儲(chǔ)能，目前裝機(jī)最大的新型儲(chǔ)能是磷酸鐵鋰電池，而最近也有不少?gòu)S家正在積極投入納離子電池的研發(fā)。此外，近期國(guó)家也在研究關(guān)于壓縮空氣儲(chǔ)能電價(jià)的政策，所以我個(gè)人預(yù)計(jì)，短期內(nèi)或者至少在“十四五”期間，壓縮空氣，磷酸鐵鋰以及鈉離子電池都會(huì)有一個(gè)不錯(cuò)的發(fā)展空間。
回到電化學(xué)儲(chǔ)能，這里羅列了一些主要的電池，每種電池都存在優(yōu)劣。目前綜合來(lái)講，肯定還是磷酸鐵鋰的綜合性能比較好，但是也存在火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。近期大家可能也都關(guān)注到，在一兩個(gè)月里面也陸續(xù)發(fā)生了磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電站的事故。另外，習(xí)總書(shū)記在二十大的報(bào)告里也提到，我們新型能源體系的建設(shè)，需要立足于我國(guó)資源稟賦的情況。事實(shí)上我國(guó)鋰資源的儲(chǔ)量相對(duì)比較有限，并且進(jìn)口依存度比較高。因此有不少電池廠(chǎng)商正在積極投入納離子電池的研發(fā)，短期內(nèi)這兩種電池會(huì)有一個(gè)比較好前景。
從電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)來(lái)講，可以分為風(fēng)冷和液冷的兩種方式。風(fēng)冷又可細(xì)分為分散式和集中冷源風(fēng)冷。風(fēng)冷的冷卻效果，電池的一致性相對(duì)液冷還是會(huì)低一些。液冷在早些年，我們當(dāng)時(shí)做的一些具體的工程項(xiàng)目中造價(jià)還比較高，用的場(chǎng)景比較少。近一兩年，隨著規(guī)模化應(yīng)用，液冷的成本已經(jīng)可以跟風(fēng)冷達(dá)到一個(gè)相當(dāng)?shù)乃?。另外，我們?cè)趥€(gè)別的項(xiàng)目里做了一些集中冷源風(fēng)冷方案的嘗試，這種方案在一定的條件下，能夠提高整個(gè)電站的運(yùn)行效率，在特定的一些環(huán)境下，具有一定的應(yīng)用價(jià)值?？傮w上，我個(gè)人認(rèn)為今后液冷將是主要的技術(shù)發(fā)展方向。
接下來(lái)是關(guān)于電池的BMS系統(tǒng)。我個(gè)人比較關(guān)注的是SOC的估計(jì)方法以及均衡模式兩種技術(shù)。從SOC來(lái)講，通過(guò)采樣電池的電壓電流以及溫度，經(jīng)BMS計(jì)算得電池的SOC狀態(tài)。目前常規(guī)的還是以安時(shí)積分和開(kāi)路電壓校正的方式，這種形式雖然簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但是存在準(zhǔn)確度較低的缺點(diǎn)。所以有不少專(zhuān)家學(xué)者都在往這個(gè)方向去做一些努力。目前了解到有一些類(lèi)似擴(kuò)展卡爾曼或者無(wú)跡卡爾曼濾波，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)的算法，能有效提高估計(jì)精度。雖然暫受制于計(jì)算復(fù)雜度和成本約束，尚難以商業(yè)化應(yīng)用；但預(yù)計(jì)隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展，在不久的將來(lái)也能成功應(yīng)用在新型電力系統(tǒng)之中，使儲(chǔ)能電站得以更安全更高效地運(yùn)行。
另外，關(guān)于均衡模式，主要分成被動(dòng)和主動(dòng)兩種方式。被動(dòng)均衡將電量過(guò)高的電池能量轉(zhuǎn)移到電阻上耗散，均衡的效果并不是特別理想。目前，也有不少做主動(dòng)均衡的技術(shù)路線(xiàn)，主動(dòng)均衡在充放電的過(guò)程中，都能夠?qū)崿F(xiàn)電量在線(xiàn)的轉(zhuǎn)移，均衡的效果相對(duì)比較好，但是系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本相對(duì)略高一些。
關(guān)于PCS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要分成集中式、組串式以及高壓直掛鏈?zhǔn)?。集中式變流器技術(shù)成熟穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性較高，目前也能夠通過(guò)增加DC/DC變換器在一定程度上緩解一致性問(wèn)題。組串式變流器，采用多臺(tái)小功率變流器并聯(lián)，并配置簇級(jí)DC-DC變換器，提升電池一致性，但效率略低。高壓直掛變流器電池一致性比較高，通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式，省去中壓升壓變，整體效率高，并且響應(yīng)速度相對(duì)比較快，多個(gè)模塊之間也能實(shí)現(xiàn)故障在線(xiàn)的旁路，提升運(yùn)行的可靠性。
關(guān)于PCS控制方案，隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，目前光伏、風(fēng)電的比例在迅速提高。這會(huì)帶來(lái)幾個(gè)問(wèn)題，首先第一個(gè)是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)，變成了兩高一低，電力電子含量比較高的系統(tǒng)，整個(gè)電網(wǎng)抗擾動(dòng)能力會(huì)變差。另外，新能源的隨機(jī)性，波動(dòng)性會(huì)造成頻率和電壓的變化會(huì)逐漸加劇，在此基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展出了構(gòu)網(wǎng)型的控制方式。這種方式通過(guò)模擬同步發(fā)電機(jī)的外特性，使整個(gè)儲(chǔ)能電站輸出呈現(xiàn)出一種同步電壓源的特性，能夠主動(dòng)地對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行支撐，為電網(wǎng)提供阻尼，在電網(wǎng)故障時(shí)可以孤網(wǎng)運(yùn)行或作為黑啟動(dòng)電源，為電網(wǎng)恢復(fù)提供支撐。而構(gòu)網(wǎng)型控制方式，對(duì)硬件本身也有更高的要求，首先需要更大的變流器容量，更強(qiáng)的過(guò)載能力以及更完善的保護(hù)系統(tǒng)。另外，對(duì)于變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我們剛剛提到包括高壓直掛，集中式和組串式變流器。高壓直掛單體功率比較大，但是集中式、組串式單體功率較小，以百兆瓦規(guī)模的儲(chǔ)能電站為例，高壓直掛僅需若干個(gè)儲(chǔ)能單元，但另外兩種拓?fù)淇赡苄枰獢?shù)十臺(tái)甚至上百臺(tái)的變流器來(lái)組合，這些變流器如果都采用構(gòu)網(wǎng)型控制方式，相當(dāng)于在同一個(gè)系統(tǒng)中并聯(lián)了很多電壓源，需要針對(duì)性的開(kāi)展阻尼控制策略的研究。
接下來(lái)關(guān)于滅火設(shè)施，最新的25項(xiàng)反措要求，儲(chǔ)能電池滅火系統(tǒng)除撲滅初期火災(zāi)外，還需要維持24小時(shí)不發(fā)生復(fù)燃。以往七氟丙烷滅火系統(tǒng)使用較多，七氟丙烷大家知道是采用氣態(tài)的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，通常只能單次釋放，基本上無(wú)法應(yīng)對(duì)電池復(fù)燃。水介質(zhì)的消防系統(tǒng)，目前成本較高，并且存在著誤動(dòng)和環(huán)保方面的風(fēng)險(xiǎn)。而全氟己酮在常溫下處于液態(tài)，能在集裝箱內(nèi)大量存儲(chǔ)，在撲滅初期火災(zāi)之后，能夠多次釋放，有效防止復(fù)燃。因此個(gè)人認(rèn)為，近期還是會(huì)以新型的全氟己酮滅火方案為主，能夠更加適應(yīng)新型電力系統(tǒng)對(duì)于安全性的要求。
最后請(qǐng)?jiān)试S我簡(jiǎn)單介紹一下我們中電儲(chǔ)能工程技術(shù)研究院，我們是中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)有限公司的分公司，中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)有限公司簡(jiǎn)稱(chēng)“中電工程”，業(yè)務(wù)覆蓋規(guī)劃、咨詢(xún)、評(píng)估、勘察、設(shè)計(jì)、EPC、投資開(kāi)發(fā)、運(yùn)營(yíng)等。旗下?lián)碛辛髤^(qū)域電力設(shè)計(jì)院及十四家省級(jí)電力設(shè)計(jì)院。儲(chǔ)能院是中電工程為了適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的發(fā)展而布局成立的五大研究院之一，我們的戰(zhàn)略定位是要發(fā)展成國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新策源地與高端智庫(kù)，中電工程儲(chǔ)能戰(zhàn)略的賦能和發(fā)展平臺(tái)，以及儲(chǔ)能領(lǐng)域一流的創(chuàng)新集成服務(wù)商。我們的業(yè)務(wù)范圍覆蓋電化學(xué)儲(chǔ)能，壓縮空氣，儲(chǔ)氫，儲(chǔ)熱，電磁儲(chǔ)能等各類(lèi)儲(chǔ)能的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、咨詢(xún)、檢驗(yàn)檢測(cè)以及技術(shù)研發(fā)。我們的辦公地點(diǎn)是在上海。
以下是我們?cè)谛袠I(yè)內(nèi)具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，首先我們?cè)醋詡鹘y(tǒng)電力工程規(guī)劃、咨詢(xún)、設(shè)計(jì)領(lǐng)域，專(zhuān)業(yè)能力強(qiáng)，工程經(jīng)驗(yàn)豐富；我們深耕能源規(guī)劃領(lǐng)域，掌握各地資源稟賦和電力系統(tǒng)特點(diǎn)；并且我們具有大型項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和協(xié)調(diào)能力，具有大型電力工程EPC和運(yùn)營(yíng)能力。我們目前也在聯(lián)合一些國(guó)際知名認(rèn)證咨詢(xún)公司，部署開(kāi)展電化學(xué)儲(chǔ)能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。另外我們也在積極投入一些儲(chǔ)能安全和先進(jìn)技術(shù)方面的產(chǎn)品研發(fā)工作。
以上是我匯報(bào)的全部?jī)?nèi)容，感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和嘉賓的聆聽(tīng)，也預(yù)祝大家在展會(huì)期間一切順利，身體健康，謝謝。
