中國儲能網訊：3月21日，“2018首屆全國儲能技術在電力調頻輔助服務市場中應用高層研討會”在太原理工大學成功召開。
本次研討會由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會、太原理工大學、深圳市科陸電子科技股份有限公司、廣東猛獅新能源科技股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、浙江超威電力有限公司、成都特隆美儲能技術有限公司、山東圣陽電源股份有限公司、陽光電源股份有限公司主辦，中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司、北控智慧能源投資有限公司、中天儲能科技有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司、北京睿能世紀科技有限公司、北京國能伏安節(jié)能科技有限公司、烯晶碳能電子科技無錫有限公司、萬匯通能源科技有限公司、美國麥克斯威科技有限公司支持，中國儲能網承辦。
在會議上，麥克斯威（上海）商貿有限公司運營工程部經理李毅山博士發(fā)表了題為《超級電容器在儲能調頻輔助服務市場的應用》的主題演講，全文內容如下：
李毅山：大家好，今天我要給大家作的報告是關于《超級電容器在儲能調頻輔助服務市場的應用》。關于儲能在電力系統(tǒng)或者電廠調頻的應用，今天基本都是在講電池的，超級電容器在調頻上應該怎么用？它的切入點應該是在哪里呢？
這是我今天演講的第一個主題，這也是基于我個人的理解，還有國內外的項目，超級電容器在調頻上要怎么用。第二個我想講關于超級電容器的特點，因為你要用到調頻上，必須要具備它所需要的特點、功能才可以。第三部分介紹和電池的搭配使用，因為超級電容器是功率型的，電池是能量型的，如果我們要獲得一個比較完善的系統(tǒng)，有時候要考慮把二者結合起來應用。最后簡單介紹一下麥克斯威公司在調頻上的案例。
首先是超級電容器在調頻上的應用，我們傳統(tǒng)上都是用水電、火電來進行調頻，但是現在由于環(huán)境的因素，這方面的傳統(tǒng)機組量在減少，新能源比例在上升。新能源有它的隨機性、可控性，對于頻率調節(jié)來講，其實是起負的作用。我們怎么解決新能源帶來的頻率調節(jié)的問題？顯然我們不好再回到老路，也就是用傳統(tǒng)的機組。即便是用傳統(tǒng)的機組，傳統(tǒng)機組還是有一些局限性，包括它的響應時間、響應速度、匹配精度。至于新能源，我也看到一些風電公司也在考慮怎么進行頻率的調節(jié)、電壓的調節(jié)。考慮到新能源像風電、光伏受天氣影響很大，他們的體量，所以他們在頻率調節(jié)上其實能量還是有限的。還有一種方法就是我們今天在討論的儲能設備，其實，儲能系統(tǒng)并不是新的東西，我們以前就有用這種抽水蓄能。只不過今天的儲能系統(tǒng)種類更多，它的技術比以前有很大的進步。今天王總就列出來，儲能系統(tǒng)上有非常非常多的，還有現在各種各樣的電池，以及我今天講的超級電容器。
不同的儲能設備的特點是不一樣的，我這邊給出來這個圖紙是給出了功率和能量。不同的儲能設備的功率和能量是不一樣的。此外，我們還要考慮到其他的特點。比如你的運行溫度怎么樣，因為像中國的地域跨度是很大的，有的地方是極寒，有的是極熱，你能否適應這么大的環(huán)境條件呢？還有，你的響應速度是一個很重要的因素。還有，你的效率是否足夠高？此外，我們還要再考慮安全性。大家在講到儲能設備，尤其在講到電池上的應用，一個很重要的因素就是安全性。還有一個因素是成本，你的成本到底多少，價格多少，這些方方面面綜合起來都會影響儲能系統(tǒng)的選擇。并不見得就只有一種電池，或者電池里面的某一類是適合電力系統(tǒng)或者適合調頻的應用，我們要綜合來看。
講到調頻，可以看到，在不同的階段，像一次調頻和二次調頻的時間跨度是不一樣的。當然，機組本身還有一個慣性響應，慣性響應的時間會更短。如果是二次調頻的話，就會更長的時間。超級電容器在哪里可以用？它是功率型的，如果強制要求在二次調頻AGC上使用，我個人認為是不合適的。不論是哪一種方式來進行調頻，響應速度是非常重要的，如果能夠很快地響應，能夠輸出大的功率，把頻率給恢復，這是最重要的。超級電容器正好具有這樣的特點，它是一種大功率的儲能設備。所以我個人認為，超級電容器，如果是在調頻上面，前幾秒鐘，甚至一兩分鐘的時候，超級電容器還是有可能性的，還是可以用在調頻上的。
前段時間，我收到澳大利亞的需求，他們說澳大利亞的光伏廠有技術要求，如果你這個光伏廠容量超過5MW的話，就必須要匹配一定的儲能設備，它的時間要求其實是很短的，只要求6秒鐘，從容量來講，要求超不過50%。它這個時間很短，但是功率很大。有一個項目剛開始是考慮電池，但是后來他發(fā)現，如果用電池的話，成本太高，受不了，所以他后來就聯(lián)系我們。他當時說得很簡單，因為這個對光伏廠的要求是高功率、短時間，這正好是超級電容器的特點。所以他們認為超級電容器在光伏廠頻率條件上是非常合適的。這個項目我現在也在評估。
如果超級電容器要用在調頻上，如果用在前面短時間的，秒級的，還是有可行性的。包括一些火電廠，如果你的要求是前面幾秒鐘的高功率響應，也是有可能的。還有上海的洋山深水港，這種場合，超級電容器也是有作為的。
接下來我想介紹一下超級電容器和我們公司的產品，為什么超級電容器可以用在短時間的調頻？因為超級電容器更多是一種物理性質的儲能，它的充放電都是通過電解離子的移動來實現的。它具備小電阻、大功率的特點。此外，它的壽命很長。我們講到壽命其實是兩點：一種是循環(huán)的，另外一種是直流壽命。超級電容器在這兩方面的優(yōu)勢都是很明顯的。我們講循環(huán)壽命，典型的就是100萬次，至于直流壽命典型是10年，但是我們往往做的項目都是15年，20年的也會有。超級電容器的壽命是很長的。它的運行維護相對來講是比較簡單的，你可以把它認為是幾乎免維護的產品。我們在超級電容器的應用包括在電力系統(tǒng)上的應用還是有很豐富和可靠的經驗的。
這里比較了一下超級電容器的特點會給它帶來哪些技術的優(yōu)勢和經濟上的優(yōu)勢。如果我們用在大功率、短時間上，其實你需要的超級電容器是比電池少的，這就轉化成體積會小、重量也會更少，這些都會帶來經濟上的好處。他們也有美國的例子，如果我用了超級電容器，可以有效地減少前期的投資成本和后期的運行維護成本。我想提一下運行溫度，我們是零下40-65度，這點是可以覆蓋中國從南到北的所有區(qū)域。
這是我們公司的產品，最左邊的是單體，右邊的是模塊，在儲能系統(tǒng)上用的最多的是右下角的48V模塊。雖然48V模塊現在在市場上用得很多，但是我個人認為，在今天的電力系統(tǒng)里，這個48V買快還不是很合適，因為它的電壓還是比較有限制的，它錯48V，它的一些保護、監(jiān)控相對來講是比較簡單的。有可能你在公交車上是可以的，但是如果我把系統(tǒng)做大的話，這樣的監(jiān)控保護就滿足不了電力系統(tǒng)大規(guī)模的應用。所以，我個人認為，超級電容器如果要用在電力系統(tǒng)上，超過調頻，需要往哪方面走？一是單體的電壓等級要抬高，單體的單位容量要往上走。同時，我們從模塊的角度上也要把電壓抬升上去。這兩點上去以后，我們可以取得更高的容量、更高的功率密度。
此外，從監(jiān)控的調度上，或者單體的電壓平衡或者保護上也應該再進行改進。從通訊的角度、連接的角度，就會更人性化、更簡單。我們希望你做的東西要能夠更容易地把它累積起來，能夠擴大化、擴展化，這也是我們新產品開發(fā)的一個方向。
超級電容器還是要接入到系統(tǒng)當中，這張圖就是簡單描述了一下超級電容器怎么接入到電網當中?；旧蟻碇v，我們超級電容器要跟PCS接，如果要接到更高電壓等級之后，通過變壓器接到電網，或者接到電廠上去。對于超級電容器，要有能量管理的系統(tǒng)。對于超級電容器，他自己還要有其他方面的管理。比如你是否需要充電設備、放電設備來維護，是否需要熱管理。當你這個規(guī)模大了，單體的數量上去了，模塊的數量上去了，你怎么保證我里面單體的溫升，還要保證單體的溫差。這其實是很關鍵的，尤其是在大規(guī)模的應用上。
此外，安全性也是很重要的，包括防火，這也是一個很重要的點。所以說，我們可以看到，當你的規(guī)模小和規(guī)模大，在用起來的時候，你的系統(tǒng)設計和管理其實是很不一樣的。
我這個儲能系統(tǒng)除了畫超級電容器，還畫了一個電池。在某些場合它是大功率、短時間，所以你用超級電容器沒有問題。但是有些場合需要的時間比較長，那你超級電容器又做不了，你可以考慮把電容器和電池合在一起。
我簡單比較一下超級電容器和電池的區(qū)別。雖然說電池種類很多，但是它們都有一些共性，或者說它們跟超級電容器相比，都有一些好的地方和不好的地方。比如它的響應時間（工作時間），超級電容器更多是在秒級或者分鐘級，電池可以更長時間運行；運行溫度，超級電容器比電池會好；從壽命來講，無論是直流或者循環(huán)，超級電容器都會做得比電池好。如果我們把二者結合起來的話，就可以在功率和能量上面，很好地滿足系統(tǒng)的要求。
這里列出來我們公司在超級電容器用在電力系統(tǒng)上的應用。除了我們今天討論的頻率調整，還有一些其他方面的應用，比如像風廠、光伏廠功率輸出波動比較大，如果用了超級電容器的話，就可以有效地屏蔽這些快速變化的功率輸出。像現在很多工廠，對電能質量要求比較高，他擔心會有電壓驟降或者電壓突破。
如果你要想把這個時間拉長，就可以把電池加進去，我們叫電容器和電池的混合系統(tǒng)。它除了做前面的事以外，還可以把這個時間做得更長、更好。
最后，我介紹一下我們公司，還有我們公司在調頻上的應用。我們公司是一家美國公司，它的總部在加州圣地亞哥，成立于1965年，主要是從事超級電容器和高壓電容器。因為超級電容器的生產和其他家不一樣，所以我們現在還有一個業(yè)務，把我們的超級電容器應用到電池上面。這樣的好處是能夠把電池能量密度提高。這也是我們現在在做的一件事情。
至于我們的業(yè)務，除了在電力系統(tǒng)里面，還包括公交車、小汽車、工業(yè)系統(tǒng)、電子等等。在超級電容器領域里，麥克斯威是做得最好，但是還有一家做得不錯，應該算行業(yè)里第二、第三的位置。我們去年收購了一家超級電容器企業(yè)。之所以這樣做，就是這兩家有各自的特點。我們是一個全球的公司，總部在美國，當然在歐洲、中國也有相應的機構，包括工廠。其實我們的單體和模塊的組裝生產都是在國內。
應用有很多種，像風電、軌道交通。軌道交通里，當這個列車進站和離站的時候，對電網的電壓和頻率的沖擊其實是蠻大的。所以我們也有一個項目是在美國費城的，它是針對于列車的進站、離站對電網的沖擊做的一個項目。
這里看兩個簡單的項目，一個是國外的，一個是國內的。第一個項目是用在光伏廠里面的，因為光伏受到 天氣影響大，輸出波動會很大，所以當時考慮用超級電容器作為功率輸出。此外，他們還想削峰填谷，這個時間比較長，超級電容器沒辦法做，所以他們用了電池。其實他們的初衷是想純粹用電池，但是如果用電池的話，成本、體積和重量會太大。后來他們評估了超級電容器和電池，發(fā)現前期的投資成本可以減少至少15%，后來他們運行的維護成本估計下來可以減少30%。
第二個例子是國內一個風廠的，也是頻率功率的波動，超級電容器用的56V模塊，它的功率是1MW，時間是2min。除了超級電容器，他還用到了電池，兩種不同類型的電池，都是兆瓦時的級別。超級電容器和電池并不是互不相容的，在很多場合它們其實是可以共存。
今天我的匯報就到這里，大家后續(xù)還有什么問題，或者對超級電容器感興趣，可以跟我聯(lián)系。謝謝大家！
（本文根據現場錄音整理，未經本人審核）
