中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)、全國(guó)微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司等單位聯(lián)合召開(kāi)的“第三屆全國(guó)電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來(lái)自電網(wǎng)公司、設(shè)計(jì)院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機(jī)構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會(huì)。
會(huì)議期間，四川北控清潔能源工程有限公司設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng)孫蕾分享了主題報(bào)告《電化學(xué)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的典型應(yīng)用場(chǎng)景及工程分析》，以下是演講全文：
孫蕾：大家好，我是來(lái)自北控智慧能源的孫蕾，在公司主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)能和設(shè)計(jì)院方面的業(yè)務(wù)。本次匯報(bào)的題目是《電化學(xué)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的典型應(yīng)用場(chǎng)景及工程分析》。
包括下面幾方面內(nèi)容，是我們站在儲(chǔ)能行業(yè)的參與者和應(yīng)用者的角度，對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)和它的應(yīng)用場(chǎng)景、商業(yè)模式的理解，分享給大家，和大家共同探討。
第一部分我們先介紹一下現(xiàn)代電力系統(tǒng)及電化學(xué)儲(chǔ)能的特征?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)有哪些特征呢？站在儲(chǔ)能的角度我們認(rèn)為主要有三個(gè)方面，第一個(gè)方面是電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，電力系統(tǒng)時(shí)刻處于發(fā)電與負(fù)荷的動(dòng)態(tài)平衡，這種特性決定了電力系統(tǒng)在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)還有調(diào)度運(yùn)行、控制方式上對(duì)安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)靈活性有很高的要求，而且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展還有特高壓電網(wǎng)的建設(shè)，國(guó)內(nèi)中東部地區(qū)已經(jīng)形成了受端電網(wǎng)，表現(xiàn)為大容量、大機(jī)組、遠(yuǎn)距離傳輸，負(fù)荷密集這些特征，電網(wǎng)在運(yùn)行管理過(guò)程中的實(shí)施平衡難度在不斷的增加。
第二，新能源的滲透比例在逐年增高，尤其以風(fēng)能、太陽(yáng)能為主的可再生能源，由于其隨機(jī)波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)，其調(diào)度控制會(huì)更加困難。這里有一個(gè)10%的歷史數(shù)據(jù)，是指新能源裝機(jī)超過(guò)10%以后會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生明顯的沖擊。為什么說(shuō)這是一個(gè)歷史數(shù)據(jù)呢？這個(gè)數(shù)據(jù)體現(xiàn)了我們?cè)谛履茉窗l(fā)展之初所遇到的新能源被電網(wǎng)接納和接入系統(tǒng)的一些痛點(diǎn)。但是現(xiàn)在隨著新能源技術(shù)的發(fā)展和我們電網(wǎng)配套措施的完善，這個(gè)痛點(diǎn)也在由早期的接納和接入的問(wèn)題向現(xiàn)在的消納和利用的問(wèn)題在轉(zhuǎn)變。
目前很多區(qū)域或者省份的新能源電網(wǎng)配比已經(jīng)完全超過(guò)了10%這樣一個(gè)比例，但是由于不同的電網(wǎng)架構(gòu)不同，電源的形式不同，負(fù)荷的特點(diǎn)不同，不同的區(qū)域電網(wǎng)對(duì)新能源的高滲透比例所遇到的困境也是不一樣的，以華北電網(wǎng)為例，華北電網(wǎng)目前的調(diào)度存在的其中一個(gè)問(wèn)題是早晚高峰調(diào)度問(wèn)題，但是通過(guò)風(fēng)電和光伏的典型的出力曲線我們可以看出來(lái)，基本上這兩種新能源完美的避開(kāi)了早晚兩個(gè)高峰，在這兩個(gè)時(shí)段很難給電網(wǎng)提供有效的電源支撐。但是以西北某省的情況為例，這個(gè)省份新能源裝機(jī)風(fēng)電和光伏加起來(lái)已經(jīng)超過(guò)了40%的比例，但是在有功調(diào)節(jié)和頻率調(diào)節(jié)方面并沒(méi)有遇到太大的困難，因?yàn)樗麄兺瑫r(shí)又很高比例超過(guò)40%的水電機(jī)組的裝機(jī)，大家都知道水電機(jī)組的調(diào)節(jié)性能是非常優(yōu)異的。他們遇到的問(wèn)題由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)斷面的限制導(dǎo)致新能源消納的問(wèn)題，同時(shí)水電還存在季節(jié)性的枯水和水電檢修，在這種情況下他們也會(huì)面臨到調(diào)峰的問(wèn)題。
第三是電力需求，電網(wǎng)的高峰負(fù)荷在不斷增加，華北、華中、華東電力供需偏緊，部分省份高峰時(shí)段需要采取錯(cuò)避峰措施，電網(wǎng)公司必須不斷投資輸配電設(shè)備的投入，導(dǎo)致整體電力資產(chǎn)的利用率偏低。解決這些問(wèn)題，傳統(tǒng)的電網(wǎng)需要進(jìn)行一些升級(jí)甚至變革。
這也帶來(lái)了電力系統(tǒng)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我們總結(jié)主要包括以下三個(gè)方面。
第一，未來(lái)可預(yù)期的，電能將成為能源消費(fèi)的絕對(duì)主體。
第二，電力系統(tǒng)也在不斷的演變，由現(xiàn)在的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)，未來(lái)以智能電網(wǎng)為核心，能源互聯(lián)網(wǎng)并且與其他能量、物質(zhì)、交通信息高度融合的綜合性能源系統(tǒng)。
第三，最終電力系統(tǒng)會(huì)向著清潔低碳、安全高效的能源體系來(lái)轉(zhuǎn)型。
這里就離不開(kāi)儲(chǔ)能這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，建立了經(jīng)濟(jì)高效的大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)用電和發(fā)電時(shí)空的解耦，可以起到負(fù)荷調(diào)節(jié)作用，在一定程度上可以緩解系統(tǒng)的峰谷差。同時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)一旦形成規(guī)模，可以有效的延緩電網(wǎng)的建設(shè)，提高電網(wǎng)資產(chǎn)的利用效率，改變電力系統(tǒng)的建設(shè)模式，從外延的擴(kuò)張型向內(nèi)含的增效型來(lái)發(fā)展，所以我們現(xiàn)在比較關(guān)注儲(chǔ)能三個(gè)方面的關(guān)健詞，一個(gè)是存儲(chǔ)的介質(zhì)、方式和方法，第二是儲(chǔ)能系統(tǒng)集成的思路，第三根據(jù)我們的需求，儲(chǔ)能的控制策略和應(yīng)用場(chǎng)景。儲(chǔ)能為上述的問(wèn)題提供了一個(gè)解決的途徑，同時(shí)我們也在逐漸構(gòu)建起新的系統(tǒng)架構(gòu)和運(yùn)行的模式。
儲(chǔ)能技術(shù)的分類，物理儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能。這是它們的特性表，可能大家都比較熟了，通過(guò)典型的額定功率我們可以看出來(lái)抽水蓄能現(xiàn)在還是適合大規(guī)模建設(shè)，依然是現(xiàn)在儲(chǔ)能系統(tǒng)的主力軍。從比功率來(lái)看，超級(jí)電容占優(yōu)勢(shì)，它的響應(yīng)速度快，比功率高，所以大部分被用在電能質(zhì)量的治理和電壓暫降的治理方面。從比能量方面來(lái)看可以看到鋰離子電池是占優(yōu)的，同時(shí)因?yàn)殇囯x子電池的集成化和布點(diǎn)的靈活性，在電力系統(tǒng)儲(chǔ)能也得到了廣泛的應(yīng)用。
電化學(xué)儲(chǔ)能有哪些特點(diǎn)呢？第一個(gè)特點(diǎn)還是靈活性與快速性，可以實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功快速雙向調(diào)節(jié)。以鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，鋰離子儲(chǔ)能電池在滿充到滿放的轉(zhuǎn)換時(shí)間是不超過(guò)一秒的，如果從設(shè)備級(jí)來(lái)看可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的轉(zhuǎn)換，是火電機(jī)組的50到100倍。這種特性就決定了我們的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以靈活的參加電力系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓、備用和需求側(cè)響應(yīng)的各種場(chǎng)景的應(yīng)用。
其次電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)還有個(gè)很重要的特點(diǎn)是不受地域的限制，它可以分散布置于電網(wǎng)不同的節(jié)點(diǎn)，集成化比較高，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短，運(yùn)輸業(yè)比較方便。
第二部分我們來(lái)看一下電化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展和應(yīng)用前景。這是全球市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，下一頁(yè)是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，通過(guò)這兩個(gè)情況的展示我們可以看出來(lái)，抽水蓄能依然是現(xiàn)在儲(chǔ)能發(fā)展的主力軍，其次是電化學(xué)儲(chǔ)能，在電化學(xué)儲(chǔ)能當(dāng)中鋰離子電池的儲(chǔ)能也是現(xiàn)在主流的發(fā)展方向。
這是我們匯總的2018年的一些明星的項(xiàng)目，我們可以看出來(lái)基本上也分為這五類，第一類是新能源廠站側(cè)的儲(chǔ)能項(xiàng)目，第二類是微電網(wǎng)的儲(chǔ)能項(xiàng)目，第三類是電網(wǎng)側(cè)的儲(chǔ)能項(xiàng)目，第四類是用戶側(cè)的儲(chǔ)能項(xiàng)目，第五類是電源側(cè)電力系統(tǒng)輔助類的儲(chǔ)能項(xiàng)目。
第三，我們來(lái)一起探討一下電化學(xué)儲(chǔ)能典型的應(yīng)用場(chǎng)景。儲(chǔ)能技術(shù)是貫穿于電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、用電各環(huán)節(jié)，在不同的環(huán)節(jié)它們也發(fā)揮著不同的作用。根據(jù)美國(guó)能源部和電科院聯(lián)合出版的儲(chǔ)能手冊(cè)我們覺(jué)得它的分類還是比較合理清晰的，包括批發(fā)能源服務(wù)、電力系統(tǒng)輔助服務(wù)、輸電設(shè)施服務(wù)、配電設(shè)施服務(wù)、消費(fèi)側(cè)能源的管理服務(wù)，每種服務(wù)下面又有不同的分支和應(yīng)用場(chǎng)景。
在國(guó)內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用在電源側(cè)主要體現(xiàn)在提高發(fā)電機(jī)組的效率，當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)的情況下，我們可以很好的保持發(fā)電機(jī)組的輸出穩(wěn)定，使發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在一個(gè)經(jīng)濟(jì)的出力區(qū)間，提高機(jī)組的效率，降低機(jī)組的能耗，減少機(jī)組的排放，提高機(jī)組綜合的發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益。
第二個(gè)電源側(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景是優(yōu)化和可再生能源的并網(wǎng)。目前可再生能源的特性我們剛才也說(shuō)過(guò)還是消納和利用的限制的問(wèn)題，如果在可再生能源廠站側(cè)配置儲(chǔ)能的話可以提高可再生能源發(fā)電輸出功率的可控性與電能質(zhì)量，幫助風(fēng)電、光伏能夠被電網(wǎng)平滑的接入，實(shí)現(xiàn)它發(fā)電的全額消納。
電網(wǎng)側(cè)的主要應(yīng)用場(chǎng)景第一是電網(wǎng)負(fù)荷削峰填谷，利用的還是儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率和能量的時(shí)空搬運(yùn)能力，削峰填谷，一是可以實(shí)現(xiàn)峰谷差的套利，第二可以有效緩解負(fù)荷高峰期電網(wǎng)供電能力不足的問(wèn)題，緩解電網(wǎng)的擴(kuò)建增容的問(wèn)題。同時(shí)我們可以優(yōu)化電網(wǎng)的負(fù)荷特性，提高設(shè)備的利用率，最終還是降低傳統(tǒng)機(jī)組的調(diào)峰壓力，降低我們的調(diào)峰成本。
第二個(gè)電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用是參與電力系統(tǒng)的輔助服務(wù)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次調(diào)頻容量是水電或者火電容量配置的十分之一到三十分之一，而且系統(tǒng)的負(fù)荷跟蹤速度可以達(dá)到秒級(jí)。參加輔助二次調(diào)頻所需的容量是水電火電機(jī)組的二分之一到二十分之一，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)的輔助調(diào)頻可以顯著減少系統(tǒng)調(diào)頻的備用容量，提高機(jī)組的利用率，同時(shí)可以避免機(jī)組頻繁的調(diào)節(jié)造成的損耗，降低機(jī)組的運(yùn)行成本，也可以顯著提高整個(gè)系統(tǒng)的暫態(tài)頻率質(zhì)量。
第三個(gè)應(yīng)用是輔助暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制。電池儲(chǔ)能電站是一種優(yōu)質(zhì)的暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制資源，能顯著提高電網(wǎng)暫態(tài)安全穩(wěn)定性，如果配置于受端，當(dāng)受端電壓發(fā)生波動(dòng)的情況下可以提供一個(gè)緊急的無(wú)功支撐，保證受端電壓的暫態(tài)穩(wěn)定性，同時(shí)它也可以提供一些有功的支撐，在受端受到干擾的情況下可以緩解機(jī)組的減速，減少切負(fù)荷的量。當(dāng)它配置于火電機(jī)組側(cè)的時(shí)候，可以在嚴(yán)重大干擾的時(shí)候作為一種負(fù)荷去吸收能量，起到電氣制動(dòng)的作用，緩解機(jī)組的加速，提高了系統(tǒng)暫態(tài)同步的穩(wěn)定性。
第四個(gè)應(yīng)用是優(yōu)化分布式發(fā)電并網(wǎng)，增強(qiáng)可再生能源的可調(diào)度性。大家都知道一些分布式的光伏項(xiàng)目一般都處于負(fù)荷的末端，資源的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性以及一定數(shù)量的電力電子設(shè)備的接入，會(huì)對(duì)末端負(fù)荷的母線的電壓和電能質(zhì)量產(chǎn)生一些干擾，儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入會(huì)平抑或者是降低這些干擾的發(fā)生，同時(shí)將我們的儲(chǔ)能與分布式作為一個(gè)整體的系統(tǒng)配置，在一定程度上可以保障我們的分布式能源在輸出功率上可調(diào)，從而使整體系統(tǒng)具備一定的可調(diào)度性。
用戶側(cè)的應(yīng)用，在用戶側(cè)負(fù)荷接入電池儲(chǔ)能電站，一個(gè)是可以削峰填谷，降低用戶綜合的用電成本，同時(shí)可以節(jié)省容量投資，確保電能質(zhì)量，提高用電的可靠性，主要包括三個(gè)方面，主動(dòng)需求響應(yīng)、改善電能質(zhì)量、備用電源。
新型的供電網(wǎng)絡(luò)，微電網(wǎng)。目前主流的微網(wǎng)技術(shù)分為并網(wǎng)型的微網(wǎng)和離網(wǎng)型的微網(wǎng)。離網(wǎng)型的微網(wǎng)由于電源的復(fù)雜性還有負(fù)載的復(fù)雜性，所以它的技術(shù)難度更高，在我們做規(guī)劃設(shè)計(jì)包括我們項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，我們剛才所提到的一些削峰填谷、輔助調(diào)頻、輔助調(diào)壓、平滑出力，包括我們研究很多的多級(jí)并聯(lián)在微電網(wǎng)的場(chǎng)景都得到了充分的利用。智能微網(wǎng)我們認(rèn)為是目前階段儲(chǔ)能系統(tǒng)做到一機(jī)多能的集中體現(xiàn)。
綠色交通領(lǐng)域方面將電動(dòng)汽車的充電站、換電站、儲(chǔ)能站和電池梯次利用進(jìn)行多功能融合。體現(xiàn)在實(shí)際項(xiàng)目層面，目前主要是高速公路的快充站，實(shí)現(xiàn)了光儲(chǔ)充一體化的結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了綠色能源和綠色出行。
國(guó)外電化學(xué)儲(chǔ)能一些應(yīng)用的探索，其中有部分場(chǎng)景在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有商業(yè)的應(yīng)用，但是在全球范圍內(nèi)有一定實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。以澳大利亞特斯拉的項(xiàng)目為例屬于典型的電源側(cè)備用管理的應(yīng)用，芝加哥屬于電網(wǎng)側(cè)延緩輸變電設(shè)施升級(jí)的典型應(yīng)用。意大利這個(gè)是一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合應(yīng)用案例，它可以進(jìn)行模式的切換，參加一次調(diào)頻、二次調(diào)頻、系統(tǒng)備用，減少電網(wǎng)的阻塞，優(yōu)化潮流分布等多重任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了資產(chǎn)的多重效益。
最后看一下北控公司自己的工程實(shí)踐。我們選了幾個(gè)比較典型的項(xiàng)目，包括新能源廠站側(cè)的西藏羊易光儲(chǔ)項(xiàng)目，電廠側(cè)輔助調(diào)頻項(xiàng)目是山西長(zhǎng)治儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目，光儲(chǔ)充結(jié)合的是力信能源鎮(zhèn)江產(chǎn)業(yè)園的光儲(chǔ)充微電網(wǎng)項(xiàng)目，與電力市場(chǎng)結(jié)合是我們?cè)诎拇罄麃喣习闹薜腤hyalla的光儲(chǔ)項(xiàng)目。
先看一下用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目位于北京的世貿(mào)天街，裝機(jī)容量1.4MW，4.2MWh，已經(jīng)被朝陽(yáng)區(qū)政府認(rèn)定為政府重點(diǎn)工作項(xiàng)目，采用削峰填谷的形式，達(dá)到商業(yè)化的節(jié)能用電。
山西長(zhǎng)治熱電儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻項(xiàng)目，配置9MW，4.5MWh，在項(xiàng)目的執(zhí)行過(guò)程中通過(guò)不斷的優(yōu)化系統(tǒng)、優(yōu)化策略，從而提升我們系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)速率還有它的精度。目前我們整體系統(tǒng)所達(dá)到的調(diào)頻的性能參數(shù)指標(biāo)基本上與我們投資之前所核算的邊界參數(shù)指標(biāo)吻合。同時(shí)這個(gè)項(xiàng)目在試運(yùn)行的過(guò)程中我們也遇到了一些問(wèn)題，其中就包括與火電廠大容量負(fù)荷互擾的問(wèn)題，我們也是通過(guò)一些策略的調(diào)整，消除了電廠對(duì)我們儲(chǔ)能系統(tǒng)的一些顧慮，同時(shí)我們自身的性能也得到了一些提升。
微電網(wǎng)是鎮(zhèn)江力信工廠光儲(chǔ)充結(jié)合的項(xiàng)目，6.55MW的分布式光伏，10MW、40MWh鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和7套充電樁，可以隨時(shí)參加需求側(cè)的響應(yīng)。
西藏羊易的儲(chǔ)能項(xiàng)目是我們公司目前海拔最高的儲(chǔ)能項(xiàng)目，主要采用鉛炭電池和磷酸鐵鋰電池，通過(guò)不斷的試驗(yàn)與測(cè)試，在調(diào)峰、調(diào)頻、備用等多個(gè)課題上開(kāi)展聯(lián)合研究，為新能源大規(guī)模發(fā)展以及微網(wǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用做了很多有益的探索。
最后一個(gè)是澳洲的Whyally光儲(chǔ)項(xiàng)目，包括三期，光伏18MW，一期已經(jīng)投運(yùn)，二期和三期也在執(zhí)行當(dāng)中。這個(gè)項(xiàng)目因?yàn)槲覀冊(cè)陉P(guān)口容量一直控制在5兆瓦以內(nèi)，所以我們的光伏電站是一個(gè)非調(diào)度電站。澳洲的電力市場(chǎng)又是一個(gè)電價(jià)波動(dòng)的市場(chǎng)，它會(huì)隨時(shí)存在發(fā)生負(fù)電價(jià)的情況，所以我們會(huì)根據(jù)電力市場(chǎng)的波動(dòng)，隨時(shí)調(diào)節(jié)我們的新能源出力。未來(lái)隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)的完成和我們EMS系統(tǒng)的改造升級(jí)，它可以自動(dòng)的跟蹤澳洲市場(chǎng)的電價(jià)的變化，來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)光伏的出力和儲(chǔ)能的出力，并進(jìn)行功能的切換。
我的匯報(bào)到此結(jié)束，謝謝大家。
