中國(guó)儲(chǔ)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(guó)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(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合232余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十二屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州洲際酒店召開(kāi)。
大會(huì)以“共創(chuàng)儲(chǔ)能新價(jià)值，共建市場(chǎng)新格局”為主題，聚焦新型儲(chǔ)能安全持續(xù)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、標(biāo)準(zhǔn)、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)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)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913家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，3317位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中154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。
9月7日下午，廈門(mén)科華數(shù)能科技有限公司首席儲(chǔ)能解決方案專(zhuān)家林金水在“雙碳”目標(biāo)下儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新路徑專(zhuān)場(chǎng)分享了主題報(bào)告—長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(shí)錄：
林金水：大家下午好，“雙碳”目標(biāo)大家都已經(jīng)比較熟悉了，實(shí)現(xiàn)路徑是兩大塊，一個(gè)是供給側(cè)這邊的，原來(lái)煤電為主，轉(zhuǎn)為風(fēng)光新能源為主，新能源為主的話(huà)，很大一個(gè)變化，就是可控性、波動(dòng)性。還有一塊是在用戶(hù)側(cè)電能替代，尤其是這兩年發(fā)展最迅速的電動(dòng)汽車(chē)，尤其是追求快充甚至是超級(jí)快充。從2019年的國(guó)內(nèi)新能源裝機(jī)比例跟發(fā)電比例大家可以看到，因?yàn)閯偛艃?nèi)蒙趙總也展示過(guò)內(nèi)蒙的裝機(jī)和發(fā)電情況。新能源發(fā)電只有裝機(jī)的一半左右，裝機(jī)跟發(fā)電不成比例的，主要是風(fēng)光的有效小時(shí)數(shù)是偏低的，還有波動(dòng)是比較大的，裝機(jī)比例很大的情況下，你可以看到整個(gè)發(fā)電量是不高的，這樣的情況對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的挑戰(zhàn)還是比較大的。我們可以看到這是一個(gè)第三方機(jī)構(gòu)給出來(lái)的“碳達(dá)峰、碳中和”的裝機(jī)比例，這樣一個(gè)裝機(jī)比例對(duì)整個(gè)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(biāo)下發(fā)電波動(dòng)在增加，用電波動(dòng)也是明顯大比例的增加。隨著新能源尤其是風(fēng)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(gè)進(jìn)去以后，旋轉(zhuǎn)慣量是明顯不足的，這個(gè)時(shí)候兩邊的波動(dòng)加劇以后比較好的應(yīng)對(duì)措施就是儲(chǔ)能，儲(chǔ)能的技術(shù)類(lèi)型也是比較多的，今天重點(diǎn)探討的是電化學(xué)儲(chǔ)能。
針對(duì)這些挑戰(zhàn)有不同的解決的方案和方法。新能源的波動(dòng)特征有短周期和長(zhǎng)周期波動(dòng)。這個(gè)是山東院裴總給出來(lái)數(shù)據(jù)，中午的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)負(fù)電價(jià)了，典型的鴨子曲線，今后光伏裝機(jī)比例再加大后，這只鴨子會(huì)越來(lái)越胖。風(fēng)光的波動(dòng)尤其是光伏，有分鐘級(jí)、秒級(jí)的短時(shí)波動(dòng)，日照比較好的情況下，一片云過(guò)來(lái)整個(gè)電站在幾秒鐘以?xún)?nèi)會(huì)損失50%以上功率都是正常的，這種秒級(jí)的波動(dòng)，我們配一個(gè)分鐘級(jí)短時(shí)儲(chǔ)能做調(diào)頻就可以搞得定。大家知道光伏白天有，晚上是沒(méi)有的，但是晚上我們7點(diǎn)到10點(diǎn)是用電高峰，這時(shí)光伏是發(fā)不出電了，這種日內(nèi)波動(dòng)你靠抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)能還是可以頂上來(lái)的，但是新能源有季節(jié)性波動(dòng)，比如最近這段時(shí)間四川干旱導(dǎo)致的大面積缺電，新能源發(fā)電是靠天吃飯的，難免會(huì)碰到全中國(guó)個(gè)把星期是陰雨天的，這種季節(jié)性的波動(dòng)目前來(lái)看沒(méi)有更好的解決方案，如果在“雙碳”目標(biāo)下，風(fēng)光裝機(jī)比例那么大，要應(yīng)對(duì)是很難，將來(lái)可能比較現(xiàn)實(shí)的做法，新能源作為傳統(tǒng)火電的電量替代，但是裝機(jī)容量還要留著，每年在應(yīng)對(duì)長(zhǎng)周期風(fēng)光資源不足時(shí)還是要開(kāi)幾十天的，這是比較現(xiàn)實(shí)的做法，你的電量由風(fēng)光替代，但是裝機(jī)容量還是要備用的。
剛才我們講了“雙碳”目標(biāo)下風(fēng)光的波動(dòng)，大家知道光伏的每天滿(mǎn)功率發(fā)電時(shí)間中國(guó)大部分地區(qū)是4到5個(gè)小時(shí)左右，那么解決光伏的波動(dòng)問(wèn)題你配比4到5個(gè)小時(shí)儲(chǔ)能就差不多了，這是近期看到的項(xiàng)目，尤其是靠近風(fēng)光資源比較豐富的地區(qū)的項(xiàng)目，配比都是四五個(gè)小時(shí)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(dòng)的趨勢(shì)使得儲(chǔ)能的發(fā)展，以及電化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展趨勢(shì)很明顯，一個(gè)是功率占比也在攀升，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)也在攀升，針對(duì)光伏的日間波動(dòng)，基本四五個(gè)小時(shí)到頭，但是功率的占比隨著風(fēng)光占比增加肯定還會(huì)再增加的，否則解決不了夜間晚上用電高峰的需求。這么長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能，這么大的功率占比，帶來(lái)了一個(gè)很?chē)?yán)重的挑戰(zhàn)問(wèn)題，就是電芯數(shù)量巨大，因?yàn)楝F(xiàn)在國(guó)內(nèi)主流的電芯廠家儲(chǔ)能電芯主流是280AH，儲(chǔ)能分成一個(gè)單元一個(gè)單元建設(shè)，比如1.5MW3小時(shí)為一個(gè)單元，1.5MW4.5MWH一個(gè)單元，280AH電芯數(shù)量要接近5千個(gè)，如果你是一個(gè)一百多兆瓦的單一儲(chǔ)能項(xiàng)目，電芯數(shù)量要50萬(wàn)個(gè)，這么大的電芯數(shù)量帶來(lái)安全的問(wèn)題是很大的。還有就是今后的儲(chǔ)能不可能像現(xiàn)在這樣很多還沒(méi)有很明確的收益機(jī)制，但是“雙碳”目標(biāo)儲(chǔ)能是要?jiǎng)傂?，一定要解決儲(chǔ)能的收益模式或機(jī)制，儲(chǔ)能一定是要靠充放電來(lái)盈利的，問(wèn)題是一個(gè)儲(chǔ)能單元的電芯數(shù)量這么多以后，現(xiàn)在單個(gè)電芯的壽命有的是五千，有的是八千，有的是一萬(wàn)，實(shí)際使用中，需要對(duì)這么多電芯串聯(lián)再并聯(lián)使用，能否達(dá)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(gè)時(shí)候你的收益基本是完全打水漂了。所以針對(duì)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(gè)儲(chǔ)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(shè)計(jì)等等，還有設(shè)計(jì)的問(wèn)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(duì)你的生產(chǎn)過(guò)程的管控要求很高，一個(gè)單一電站50萬(wàn)個(gè)電站，一百多個(gè)焊點(diǎn)，選擇一個(gè)好的電芯相對(duì)可靠的只是第一步，把電芯堆成模組、集裝箱、大型的場(chǎng)站，中間要控制的質(zhì)量點(diǎn)非常多的。
對(duì)壽命的影響一個(gè)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(guò)程木桶效應(yīng)造成的，現(xiàn)在電池廠家給出的壽命都是單個(gè)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(gè)就是木桶效應(yīng)，電化學(xué)的東西還是比較復(fù)雜的，木桶效應(yīng)是肯定有的。后天使用過(guò)程中有一個(gè)糾正的措施，比如BMS的主被動(dòng)均衡。另外一個(gè)會(huì)加劇，這么多電池在使用過(guò)程當(dāng)中，冷卻系統(tǒng)沒(méi)做好，因?yàn)殡姵爻浞烹姇?huì)發(fā)熱，冷卻系統(tǒng)如果沒(méi)有做的太好，電池的溫差如果拉大，早期的項(xiàng)目有8-10度都有的，電池的溫差大了以后就會(huì)進(jìn)一步放大它的差異。
傳統(tǒng)的大型的儲(chǔ)能項(xiàng)目往往是一臺(tái)大的PCS，下面直接掛多組電池是比較多的，早幾年做用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能，電池設(shè)計(jì)都是4個(gè)小時(shí)，這么幾年跑下來(lái)，這種做的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能木桶效應(yīng)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(gè)問(wèn)題是安全上的問(wèn)題，直流短路電流問(wèn)題，因?yàn)楝F(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(hù)開(kāi)關(guān)器件很難選擇。還有一個(gè)絕緣的問(wèn)題，電芯漏夜問(wèn)題，算是比較常見(jiàn)的故障，尤其是車(chē)上面的，電動(dòng)車(chē)的維修里面有很大部分都是電芯漏液，就會(huì)有起火風(fēng)險(xiǎn)，儲(chǔ)能上這么多簇并聯(lián)以后，絕緣檢測(cè)要定位準(zhǔn)備是比較難的，做儲(chǔ)能行家都清楚。還有第三個(gè)問(wèn)題是高穿。一般大功率PCS 采用一級(jí)拓?fù)涓叽┎皇呛芎酶恪?
針對(duì)這些困惑或者問(wèn)題，我們科華也提出了一些解決方案，當(dāng)然不可能把所有的問(wèn)題都在這個(gè)環(huán)節(jié)解決掉，但是我們能解決一部分的問(wèn)題。通過(guò)我們科華S3的液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，我們來(lái)看看，針對(duì)電網(wǎng)這一側(cè)采用的是一個(gè)大功率PCS，從電網(wǎng)的角度來(lái)說(shuō)不喜歡調(diào)用一堆小的PCS。如果是一個(gè)一百兆瓦的項(xiàng)目，我們的方案一個(gè)單元3.45MW，只要30幾臺(tái)，可以很方便調(diào)度，若是采用200KW組串式，需要500臺(tái)PCS，從調(diào)度的角度來(lái)講是很不好管理的。所以說(shuō)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(gè)電芯一個(gè)充放電，對(duì)電池的使用上來(lái)說(shuō)是最好的，但是顆粒度是有一個(gè)限制，這么大型的項(xiàng)目顆粒度太細(xì)是沒(méi)有必要的，也會(huì)增加可靠性問(wèn)題，現(xiàn)在每個(gè)電池簇單獨(dú)進(jìn)行充放電管理，加上這些電芯級(jí)均衡效果就不錯(cuò)。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(lái)了，二是解決了木桶效應(yīng)的問(wèn)題。第三個(gè)是高穿，電網(wǎng)里的高壓是灌不到電池里面去的，是隔開(kāi)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(chē)上很早就在用了，因?yàn)檫@里隨著容量的增加，單個(gè)項(xiàng)目原來(lái)是10兆瓦，現(xiàn)在是百兆瓦，電芯數(shù)量增加以后，原來(lái)風(fēng)冷的問(wèn)題都會(huì)暴露出來(lái)，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(diǎn)就是安全。我們把絕緣檢測(cè)的難題解決掉了，這么多簇直接并聯(lián)的絕緣檢測(cè)的問(wèn)題，到現(xiàn)在我聽(tīng)過(guò)這么多的報(bào)告，沒(méi)有哪一家能夠說(shuō)的清楚解決掉的，我們?cè)谶@塊花了很多的精力，通過(guò)簇級(jí)DCDC控制器可以精準(zhǔn)定位，再隔離掉，目前據(jù)我所知行業(yè)里面還沒(méi)有哪一家能夠解決的。第二，通過(guò)DCDC以后，把短路的電流壓下來(lái)了，非常關(guān)鍵。還有一個(gè)在消防上的從PCAK級(jí)開(kāi)始的三級(jí)消防設(shè)計(jì)，最終還有水消防，真出問(wèn)題要靠水。第二，就是精簡(jiǎn)這塊，整個(gè)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(chǎng)裝配的。還有在運(yùn)輸方面會(huì)方便一些。另外就是占地，風(fēng)冷的系統(tǒng)早期的項(xiàng)目20英尺柜就是1.5MWH左右，2MWH都很難排進(jìn)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(gè)是安全上絕緣的問(wèn)題解決掉以后，還有一個(gè)是數(shù)據(jù)，我們知道以前的儲(chǔ)能電站10兆瓦、20兆瓦，電芯的數(shù)量都不會(huì)太大，現(xiàn)在百兆瓦以上，電芯是50萬(wàn)個(gè)，PCS要達(dá)到三五十臺(tái)，如何快速響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)度，電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能的速度要求是無(wú)止境的，當(dāng)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(yīng)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(kāi)兩套系統(tǒng)，同時(shí)每套系統(tǒng)分成主備，提高它的可靠性，也保證通信速度時(shí)延的最小。另外一個(gè)是消防。消防完全可以做到百分之百可靠，只是這樣一個(gè)成本業(yè)主能否接受？因?yàn)橄揽偸且义X(qián)的，你做的越可靠投入的資金越大，所以消防手段在實(shí)際項(xiàng)目中只能是折中，我們科華畢竟不是做專(zhuān)業(yè)做消防的，也是采用行業(yè)內(nèi)主流成熟的儲(chǔ)能消防技術(shù)應(yīng)用，今天在座的就有不少專(zhuān)業(yè)的儲(chǔ)能消防廠家。
后面介紹一下我們的一些應(yīng)用的案例。科華大家都比較清晰了，不多說(shuō)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(gè)是儲(chǔ)能的產(chǎn)品，包括從家用到商用到大型的儲(chǔ)能電站，科華都有比較完整的產(chǎn)品，同時(shí)做過(guò)的案例也足夠多，每年的儲(chǔ)能大會(huì)也都在講，在行業(yè)里面這也是科華很大的優(yōu)勢(shì)。我們?cè)诟鞣N的應(yīng)用場(chǎng)景，從共享到電網(wǎng)到發(fā)電側(cè)到用戶(hù)側(cè)，尤其是微網(wǎng)，其實(shí)微網(wǎng)的難度是比較大的，因?yàn)槟惚旧淼哪芰康膩?lái)源基本都是波動(dòng)性的，是小電網(wǎng)，有時(shí)還要帶一些沖擊性很大的電機(jī)之類(lèi)的負(fù)荷，控制難度確實(shí)大。這些是到目前為止在國(guó)內(nèi)做的一些項(xiàng)目，覆蓋的范圍都是比較廣的，所有的應(yīng)用場(chǎng)景科華基本都有，不是一兩個(gè)，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(dòng)的，我們調(diào)試時(shí)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(hù)側(cè)的項(xiàng)目，比較大一些。
今天給大家做的報(bào)告就是這些，謝謝大家。
