中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月24～26日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司與國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司聯(lián)合指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合240余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十三屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州召開。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)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(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的1011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)，5417位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中245家企業(yè)展示了儲(chǔ)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(cè)認(rèn)證等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
5月25日上午，國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院高級(jí)技術(shù)專家張宇受邀在新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成解決方案專場(chǎng)分享了主題報(bào)告，報(bào)告題目為《儲(chǔ)能技術(shù)助力能源低碳化轉(zhuǎn)型》。以下是報(bào)告主要內(nèi)容：
張宇：大家知道“雙碳”目標(biāo)提出之后，整個(gè)國家面臨能源轉(zhuǎn)型，用非化石能源代替常規(guī)火電、燃?xì)鈾C(jī)組，也提出了新型電力系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)，和新型電力系統(tǒng)一脈相承，我們認(rèn)為新型儲(chǔ)能(除抽水蓄能以外的其他儲(chǔ)能形式)具有很好的應(yīng)用前景。我們也關(guān)注到學(xué)會(huì)是化學(xué)與物理學(xué)會(huì)，去年、前年我們這邊牽頭寫了儲(chǔ)能術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)，儲(chǔ)能按技術(shù)類別分類的話，就是按物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能來分的。我們這個(gè)協(xié)會(huì)也是基本上囊括了新型儲(chǔ)能系統(tǒng)所有的形式，我也看了一下，報(bào)告人里有來自電網(wǎng)的企業(yè)，有發(fā)電的企業(yè)，更多是一些廠商，大家關(guān)注儲(chǔ)能在未來新型電力系統(tǒng)應(yīng)用，儲(chǔ)能在未來將發(fā)揮積極的作用。這次參加會(huì)議一個(gè)是分享我們?cè)谛滦蛢?chǔ)能方面?zhèn)€人的體會(huì)和認(rèn)識(shí)，更多是向同行學(xué)習(xí)的。
我今天就做一個(gè)開場(chǎng)報(bào)告，算拋磚引玉，可能是從比較宏觀的視角看一下新型儲(chǔ)能技術(shù)在電力轉(zhuǎn)型過程中一些使命，包括它的一些作用。
這是我個(gè)人工作的履歷，最早從2007年開始就承擔(dān)國家科技支撐計(jì)劃的項(xiàng)目，做的是比較小眾的電池，鈉硫電池，這個(gè)照片是2009年我和溫老師到科技部參加了“十大科技進(jìn)展新聞”的頒獎(jiǎng)儀式，后面更多關(guān)注儲(chǔ)能在并網(wǎng)的應(yīng)用方面，做的試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)，包括車網(wǎng)互動(dòng)、新能源消納方面的一些國家級(jí)科技項(xiàng)目。從2017年開始換了一個(gè)賽道，做一些國際標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)制工作。
今天的報(bào)告大概分三個(gè)方面：一是從能源轉(zhuǎn)型角度看一下儲(chǔ)能應(yīng)用的需求；二是大概剖析一下所謂新型儲(chǔ)能設(shè)定的關(guān)鍵技術(shù)；最后是到2030年前儲(chǔ)能發(fā)展路徑做一些初步的展望。
一、儲(chǔ)能應(yīng)用需求
我們知道新型儲(chǔ)能再往上溯源的話是新型電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)再往上一層就是能源轉(zhuǎn)型，“雙碳”，碳中和，到2030年碳達(dá)峰，到2060年碳中和。我們國家和發(fā)達(dá)國家相比，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)碳達(dá)峰了，走在碳中和的路上，所以說我們未來在30多年時(shí)間要完成兩個(gè)使命：碳達(dá)峰、碳中和。我們知道要實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，或者碳達(dá)峰，相當(dāng)一部分的使命是要實(shí)現(xiàn)能源的轉(zhuǎn)型。能源轉(zhuǎn)型是兩個(gè)方面：一是所謂發(fā)電端，用非化石能源代替化石能源，非化石能源逐步成為主力電源，第一大電源。二是用電端，更多提高用電在終端用能的比例，所以電力是能源轉(zhuǎn)型一個(gè)中心環(huán)節(jié)。
我們知道新能源接入之后，我們管電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行，對(duì)這個(gè)還是有比較深刻的認(rèn)識(shí)，我們知道新能源是以風(fēng)電和光伏為主，它們是靠天吃飯，它們具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)也是業(yè)界的一個(gè)難題，實(shí)際上也是很難做到完全精確的來預(yù)測(cè)。我們電力系統(tǒng)主要的特征還是沒有變，是發(fā)電用電功率實(shí)時(shí)平衡的，所以說在發(fā)電端增加了很多不確定性。原來我們這邊所謂“源隨荷動(dòng)”，靠主力電廠調(diào)一下就能滿足負(fù)荷波動(dòng)的需求?，F(xiàn)在在源側(cè)增加了很多不確定性，我們?cè)趺雌七@個(gè)局呢，還是電力系統(tǒng)里要增加很多靈活性資源。靈活性資源就是具有向上向下功率調(diào)節(jié)的能力，所以說新型電力系統(tǒng)下一個(gè)重要的命題就是規(guī)劃運(yùn)行大量的靈活性資源。
這是我們美國同行做的一個(gè)報(bào)告，我把里面其中一頁摘出來。未來在低碳的能源系統(tǒng)里，我們國內(nèi)叫新型電力系統(tǒng)，國外叫低碳電力系統(tǒng)。在所謂發(fā)電端、輸配電端、用戶端，包括儲(chǔ)能是源網(wǎng)荷儲(chǔ)泛在的。國外還有電力市場(chǎng)、電力輔助市場(chǎng)，因?yàn)檫\(yùn)營商在這6個(gè)層面都有一些調(diào)節(jié)能力，所以未來在新型電力系統(tǒng)，或者低碳化的能源系統(tǒng)里是要很好的把這6個(gè)層面靈活性資源組合起來。儲(chǔ)能是其中一個(gè)方面，因?yàn)閮?chǔ)能在新型電力系統(tǒng)可以承擔(dān)重要的一些使命，但這些使命是跟其他靈活性資源配合一起來完成的。
這里是儲(chǔ)能的類別，也是很多，電化學(xué)現(xiàn)在在新型電力系統(tǒng)里最活躍的一個(gè)分支，其他大家熟悉的還有飛輪儲(chǔ)能，還有超級(jí)電電容器儲(chǔ)能，還有壓縮空氣的儲(chǔ)能，抽水蓄能是常規(guī)的。還包括儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱。
儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景在源網(wǎng)荷側(cè)都可以找到一些典型的應(yīng)用場(chǎng)景，包括在綜合能源方面也有一些應(yīng)用場(chǎng)景。隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，儲(chǔ)能很緊密融入到源網(wǎng)荷側(cè)，這個(gè)界面越來越模糊，本身新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷的界限也會(huì)越來越模糊。
二、新型儲(chǔ)能涉及的關(guān)鍵技術(shù)
儲(chǔ)能要有一個(gè)儲(chǔ)能的介質(zhì)，我們叫儲(chǔ)能的載體，所以本體技術(shù)是一個(gè)關(guān)鍵?，F(xiàn)在很多集成依托于一個(gè)本體開展后端的并網(wǎng)，包括能效管理，包括上網(wǎng)交易，后面成套集成的?，F(xiàn)在電網(wǎng)里對(duì)靈活性資源的調(diào)節(jié)需求有短時(shí)高頻，有中短時(shí)長，有長時(shí)低頻，應(yīng)該說在每一個(gè)電力對(duì)靈活性資源的需求都有它適用的技術(shù)，所以未來還是在三個(gè)時(shí)間尺度上尋找一些，或者開發(fā)一些，完善一些現(xiàn)在市面上能看到到的技術(shù)。當(dāng)然也可以以一些指標(biāo)來衡量，淡化技術(shù)的屬性，從我們最后投資電網(wǎng)的角度來看它應(yīng)該達(dá)到什么樣的水平，一般認(rèn)為循環(huán)壽命大概1.5萬次，整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率90%，采購成本是低于1塊錢每瓦時(shí)，度電成本，全生命周期的做到2毛，現(xiàn)在更激進(jìn)的做到1毛的也有。這幾年國縱項(xiàng)目里有考核指標(biāo)，我記得2毛，甚至有1毛的?，F(xiàn)在大家關(guān)注的技術(shù)也比較多，在右下角也列出一些，整個(gè)業(yè)界比較關(guān)注的技術(shù)。
并網(wǎng)技術(shù)，完成儲(chǔ)能介質(zhì)里存儲(chǔ)的能量，和整個(gè)新型電力系統(tǒng)對(duì)靈活性資源調(diào)節(jié)這么一個(gè)連接的紐帶和橋梁，它也很關(guān)鍵。一般電化學(xué)里是做一個(gè)直流到交流的變換，變換的拓?fù)湟脖容^多，可能對(duì)電力電子比較了解，大概有5-6種典型的拓?fù)?。這里給出的是這兩年大家關(guān)注度比較高的，尤其在大儲(chǔ)能項(xiàng)目里會(huì)比較多考慮來用高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)。高壓級(jí)聯(lián)類似高壓直流輸電，用的級(jí)聯(lián)的方式，在電池端通過一個(gè)DC/DC隔離式的把它串起來，好處是可以取消升壓或者隔離的變壓器，整個(gè)系統(tǒng)具有更高的能效指標(biāo)和響應(yīng)速度。
還有一個(gè)大家比較忽略的，信通技術(shù)也是很關(guān)鍵的應(yīng)用。根據(jù)不同的應(yīng)用，它可以采取不同的通信載體，網(wǎng)關(guān)可以設(shè)置在不同的地方，這里給出了美國電科院的報(bào)告，甚至不同層面的應(yīng)用都有不同的通信方案，包括網(wǎng)關(guān)都設(shè)置在最合理的地方。
還有運(yùn)營階段涉及到調(diào)控技術(shù)，一個(gè)是設(shè)備層面的調(diào)控，另外是側(cè)重于應(yīng)用層面的調(diào)控。這里給了設(shè)備層面的調(diào)控技術(shù)，也是我們最近一個(gè)合作伙伴，上海交大李睿教授這兩年在做的分割管控技術(shù)，就是在電池端串一個(gè)小的PCS，把簇間電壓調(diào)到一致，將來運(yùn)行增加了很多靈活性。它有弱電池，也可以比較一致在簇這個(gè)層面一致。這個(gè)技術(shù)大家可以關(guān)注一下，會(huì)稍微增加一些成本，運(yùn)行的可用率會(huì)顯著得到提升。
還有安全技術(shù)，我們知道安全怎么強(qiáng)調(diào)都不為過的。國內(nèi)比較有名的“大紅門”，韓國同行從2017年開始，現(xiàn)在已經(jīng)有30多起火災(zāi)事故了。我個(gè)人也在從事IEC國際標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)制工作，有時(shí)候開會(huì)韓國同行也會(huì)分享他們的事故分析。我感覺如果讓我們?nèi)シ治龅脑捝晕⒂悬c(diǎn)臉紅，可能韓國他們已經(jīng)習(xí)慣了這個(gè)事情。我感覺安全技術(shù)是一個(gè)大安全的概念，從本體的安全到設(shè)備、系統(tǒng)級(jí)的安全，我們?cè)诟鱾€(gè)層面都要采取相應(yīng)的措施，最后實(shí)現(xiàn)一個(gè)應(yīng)用級(jí)的安全。
三、儲(chǔ)能發(fā)展路徑
最后和大家匯報(bào)一下儲(chǔ)能的發(fā)展路徑，規(guī)劃還是很重要的，什么事情都是靠規(guī)劃引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)的。我們國家層面有規(guī)劃，至少到2030年、2050年對(duì)新型儲(chǔ)能發(fā)展都提出了明確的目標(biāo)。地方層面要很好對(duì)接國家的規(guī)劃，制定省域儲(chǔ)能的專項(xiàng)規(guī)劃。我給了兩個(gè)例子：一個(gè)是山東的，一個(gè)是浙江的，應(yīng)該說屬于發(fā)力比較晚，但后面會(huì)走的比較快，因?yàn)檫@兩個(gè)省經(jīng)濟(jì)的體量還是比較大的，未來有很大的發(fā)展空間。
還有我們關(guān)注新型電力系統(tǒng)，很多都是從“碳視角”，常規(guī)的電力系統(tǒng)是“電視角”，所以未來新型電力系統(tǒng)還是要以電碳耦合的視角來看儲(chǔ)能。這里右邊給了一張圖，不同的達(dá)到減碳目標(biāo)，儲(chǔ)能應(yīng)該達(dá)到什么樣的規(guī)模，或者要消減，要達(dá)到什么樣的比例，這也是一個(gè)有趣的視角。做這樣的研究也很好，我們可以宏觀角度預(yù)判一下大概要達(dá)到未來不同的階段，儲(chǔ)能的發(fā)展規(guī)模應(yīng)該是多少?？偟纳鐣?huì)成本是多少，在電交易、碳交易的市場(chǎng)給儲(chǔ)能一個(gè)合理的回報(bào)。如果“電碳耦合”的話，是有助于在儲(chǔ)能投資價(jià)值臨界點(diǎn)附近的地方，起到助推的作用。意味著將來儲(chǔ)能系統(tǒng)除了電市場(chǎng)的交易，未來還可能會(huì)有碳市場(chǎng)的交易?？梢约铀偻顿Y回升過程。
還有標(biāo)準(zhǔn)體系也很重要，尤其涉及到系統(tǒng)集成，最后系統(tǒng)集成變成廠家的解決方案，最后從用戶的角度還是希望通過標(biāo)準(zhǔn)約束引領(lǐng)整個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是怎么樣的，它去找標(biāo)準(zhǔn)，看看有哪些適用的技術(shù)，典型的接入方案是什么樣，應(yīng)該說整個(gè)國家層面現(xiàn)在電力儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)處于干得熱火朝天，因?yàn)楸救艘彩莾?chǔ)能國標(biāo)委的委員，經(jīng)常會(huì)犧牲周末時(shí)間參與標(biāo)準(zhǔn)的討論和審查，大家也可以關(guān)注一下。尤其是我們做產(chǎn)品開發(fā)的，更多要關(guān)注這些標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)會(huì)對(duì)設(shè)備提很多要求，對(duì)并網(wǎng)的管理提很多要求。
除了規(guī)劃就是配置，剛才我們說了源網(wǎng)荷側(cè)有很多典型的應(yīng)用，怎么樣配置，我個(gè)人一個(gè)理解就是“抓大聚小”，所謂在電力系統(tǒng)整個(gè)能源的轉(zhuǎn)型是在大電網(wǎng)層面和配用電層面，兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行，所以儲(chǔ)能的配置也要依附于這兩個(gè)大方向。抓大，在大電網(wǎng)層面利用海上風(fēng)電，包括常規(guī)火電廠靈活性資源提升，包括儲(chǔ)能，包括負(fù)荷的需求響應(yīng)，把它很好的結(jié)合起來提供一個(gè)全網(wǎng)的靈活調(diào)節(jié)能力，甚至提供一個(gè)主動(dòng)支撐的能力，這是所謂的抓大。聚小，我們這邊分布式光伏+充電站+區(qū)域配電網(wǎng)聯(lián)合起來，會(huì)形成一個(gè)光儲(chǔ)充臺(tái)區(qū)變以下的，或者一個(gè)供電片區(qū)里能源供給的優(yōu)化，所以說儲(chǔ)能應(yīng)該是靈活配置在大電網(wǎng)層面和配用電層面，所謂抓大聚小。
還有商業(yè)模式也很重要，這幾年有共享儲(chǔ)能說的比較多，儲(chǔ)能也是一個(gè)比較好的再保險(xiǎn)的產(chǎn)品。共享儲(chǔ)能有什么好處呢，個(gè)人理解有兩個(gè)：一是共享之后合并了儲(chǔ)能需求，可以減少儲(chǔ)能的規(guī)?？偭?。因?yàn)閺埲步?，李四也建，張三、李四合建之后就不?+1=2，1+1規(guī)模1.8就=2了。二是儲(chǔ)能的運(yùn)營管理還是有比較強(qiáng)的專業(yè)性，不是一般人能玩得動(dòng)的，共享儲(chǔ)能一般具備這個(gè)專業(yè)知識(shí)，可以很好的管理儲(chǔ)能系統(tǒng)，而且他自己投資，他心疼這個(gè)錢，會(huì)把這個(gè)系統(tǒng)管得好好的。
最后借用上海曾經(jīng)的主力電廠，楊浦發(fā)電廠。上海楊浦發(fā)電廠最早是30萬機(jī)組，也是在上海2000年前后一輪電源側(cè)的改革，“上大壓小”，老機(jī)組退出來，把發(fā)電份額讓出來，讓給100萬的超超過臨界，排放更好的機(jī)組。未來能源轉(zhuǎn)型，是我們看到的風(fēng)電、光伏代替常規(guī)老的發(fā)電技術(shù)。當(dāng)然未來在轉(zhuǎn)型過程中儲(chǔ)能也可以找到很多發(fā)展的機(jī)會(huì)，我們用這句話傳遞出未來新型電力系統(tǒng)美好未來。
謝謝大家，開場(chǎng)報(bào)告也是拋磚引玉，期待后面嘉賓做更精彩的介紹和演繹。
