中國儲能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。
中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院有限公司副總工程師楊攀峰在“能源互聯(lián)網(wǎng)與多能互補(bǔ)專場”，發(fā)表了題為“青海省多能互補(bǔ)工程介紹”的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
楊攀峰：大家下午好！和大家分享兩個工程，我一直從事電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計工作。主要的工作經(jīng)歷是做電力系統(tǒng)的規(guī)劃，像電網(wǎng)規(guī)劃，最近幾年西北地區(qū)的陜西、甘肅、青海、新疆，“十三五”電力規(guī)劃研究都是我們來參與編制的。包括做一些電網(wǎng)的規(guī)劃研究。我的講解主要還是從電網(wǎng)的角度，怎么搞多能互補(bǔ)。主要分享兩個工程。
主要兩個內(nèi)容，一是大的多能互補(bǔ)，青海全省的多能互補(bǔ)。二是海西魯能的多能互補(bǔ)，主要是介紹這兩個工程我們設(shè)計的考慮。
青海省的情況，截止到2017年底青海電網(wǎng)的情況，可以看出來青?？傃b機(jī)量2500萬，水電裝機(jī)1191萬，火電399萬，新能源953萬。這個圖是2016年的數(shù)，實際上大家可以算一下，在青海電網(wǎng)里面，火電的占比在2017年占比只有15%點(diǎn)多，可以看出來青海80%以上的裝機(jī)都是可再生能源的裝機(jī)。
青海省遠(yuǎn)期要開發(fā)兩個大的清潔能源的基地，一個是海南清潔能源基地，另外是海西州清潔能源基地。海西州的特點(diǎn)是光資源特別好，再就是有廣袤的沙漠化的土地資源，開發(fā)光熱、光伏的條件是很好的。海南州除了有黃河上游的水電，光的條件也是很好的，這兩個基地遠(yuǎn)期開發(fā)規(guī)模都是三四千萬，量很大。因此青海電網(wǎng)遠(yuǎn)近是一個很高的可再生能源比例的電網(wǎng)。進(jìn)行青海省全省的多能互補(bǔ)研究。這是國家的“十三五”能源規(guī)劃里面，也是提出來國家“十三五”能源規(guī)劃，提出來青海、甘肅、云南、貴州，利用大型能源基地的風(fēng)能、太陽能、水能、煤炭、天然氣資源的組合優(yōu)勢，建立配套的電力調(diào)度、市場交易和價格機(jī)制，開展風(fēng)、光、水、火儲多能互補(bǔ)，一體化運(yùn)營，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高電力系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電、光伏、可間歇性再生能源的能力和綜合效益。這就是一個大的全省多能互補(bǔ)。對青海全省的多能互補(bǔ)，總體設(shè)計的思路就是要利用黃河上游水電群和光熱和抽水蓄能光熱儲能的電源，在大的電力系統(tǒng)里面看來比較成熟的還是水電和抽蓄。在滿足發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的前提下，通過優(yōu)化調(diào)度與光伏風(fēng)電互補(bǔ)運(yùn)行，平抑不同時間尺度，像年、月、日，長時間尺度電量不均衡性，出力波動性，滿足安全可靠的供電和直流的送電。
我們研究的主要步驟，大概有這么幾步：1、解決大電網(wǎng)季節(jié)性電能的不平衡性，新能源裝機(jī)占比很大，比如說光伏一般就是在春季、秋季發(fā)電比較多，一般用電在春季、秋季用電比較少，本身存在季節(jié)性的不平衡性，這主要是通過水電的跨越調(diào)節(jié)。再與周邊省網(wǎng)長期的購電協(xié)議來解決。2、解決日間電量不均衡性，大量的光伏、風(fēng)電，它隨著天氣的變化，像晴天、陰天發(fā)電，晴天發(fā)電多，陰天發(fā)電少，這個不均衡性要通過儲能解決。儲能通過電池這么長時間尺度不現(xiàn)實，主要考慮通過水電然后抽蓄的條件。3、光伏主要是在白天發(fā)電，其他時段就沒有。這樣每天也需要合理的配置儲能的電源，配置調(diào)頻的電源。在每天里面通過優(yōu)化各類電源的日負(fù)荷曲線工作位置。4、配置下來對全年8760小時進(jìn)行生產(chǎn)模擬計算，利用水電、光熱、抽儲和省間協(xié)調(diào)的手段，滿足青海8760小時的電力電量要求。5、方案進(jìn)行優(yōu)化，主要是對電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，對儲能容量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
通過多能互補(bǔ)優(yōu)化軟件來解決，主要是要確定負(fù)荷和直流的功率、水能特性和新能源出力特性和聯(lián)絡(luò)線長期交易曲線，以最小的煤耗、最大接納水能、新能源為目標(biāo)，安排機(jī)組的開機(jī)計劃、運(yùn)行方式，實現(xiàn)給定時段內(nèi)生產(chǎn)模擬計算，計算一系列的指標(biāo)。評價大的多能互補(bǔ)，主要是從四個方面來評價系統(tǒng)好不好，對于負(fù)荷的供電，它通過這種多能互補(bǔ)以后，能不能保證負(fù)荷的供電，這里面主要就是采用可靠性的指標(biāo)。系統(tǒng)里面新能源利用情況，新能源有沒有得到充分的利用，這里面通過棄電量的指標(biāo)，棄電量在這里面列出來，包括水電、光電、光熱、風(fēng)電，有可能直接棄電，也有可能調(diào)峰以后，光熱運(yùn)行效率低，比原來的發(fā)電量會少一些。第三個是運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)這里面寫了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，我們設(shè)計的時候，包括電源配置的建設(shè)經(jīng)濟(jì)性都是一并考慮。這里面主要是看火電電源利用小時數(shù)是否合理，然后就是各種調(diào)節(jié)性儲能調(diào)節(jié)損失。還有一個考慮是通過這么多多能互補(bǔ)，還有和外區(qū)、外省發(fā)生的電力電量的交易情況。不能太過于依賴交易，因此，在青海的多能互補(bǔ)里面，主要依賴長期的交易，短期交易就不依賴。這樣等于認(rèn)為這個系統(tǒng)比較可靠。
最終研究結(jié)論，現(xiàn)在青海到河南的直流工程現(xiàn)在已經(jīng)開始啟動了，可能今年要開工這個工程，這是送電1000萬千瓦的直流工程，青海向河南送電。這個工程要依托青海電網(wǎng)，青海電網(wǎng)本身的負(fù)荷也就是一千多萬，再加上直流外送有一千千萬，就這么一個系統(tǒng)，我這個裝機(jī)，水電大概有1600多萬，火電的比例很小，只有510萬，新能源是光伏、光熱、風(fēng)電有2000多萬，這么一個系統(tǒng)，通過這個系統(tǒng)的綜合運(yùn)行要達(dá)到上面說的四類指標(biāo)。多能互補(bǔ)通過研究后的效果，不互補(bǔ)就是常規(guī)的電力系統(tǒng)的一般運(yùn)行，常規(guī)電力系統(tǒng)一般是考慮火電、水電日內(nèi)的調(diào)峰作用?；净パa(bǔ)主要是考慮水電的跨日的調(diào)節(jié)，考慮了光熱電站，基本上都帶儲能，考慮了運(yùn)用這塊儲能，光熱電站參與調(diào)峰。這樣看出來不互補(bǔ)，常規(guī)的電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和通過多能互補(bǔ)方式，對電力系統(tǒng)的可靠性的改善，包括對棄電量的改善都是很明顯的，就是說多能互補(bǔ)。進(jìn)一步從優(yōu)化的角度上做幾方面的工作：與周邊省份，青海的周邊相對新疆、甘肅、陜西，有些長期的交易曲線，通過雙方互相都能夠得利的原則，制定一些長期的周邊的交易曲線，另外對電源結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了調(diào)整，針對棄電發(fā)生的時刻，就說電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。包括對直流曲線，結(jié)合送端電源情況和受端負(fù)荷的情況，對直流曲線進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
最終優(yōu)化結(jié)果，新能源總的棄電率5%，這個5%是包括了調(diào)峰電源的損失。我們在這里面是叫廣義的棄電率，等于把這個都計算出來。通過多能互補(bǔ)系統(tǒng)和長期的交易，青海可以滿足直流的送電?，F(xiàn)在這個研究結(jié)論是有爭議的，這是我們研究的結(jié)論，因為直流控制馬上就要搞了。
通過綜合多能互補(bǔ)以后，一周典型的各種電源的發(fā)電的曲線。可以看出來，比如說前面的這一天，等于新能源發(fā)電比較好，等于棄電會有些，可以看出來不同的組合。這里不詳細(xì)介紹了。
剛才介紹的是青海全省的多能互補(bǔ)，滿足全爭的負(fù)荷和直流的送電，下面是介紹具體的多能互補(bǔ)的項目。海西多能互補(bǔ)，這個項目是國家公布的首期多能互補(bǔ)的集成優(yōu)化示范工程之一，這是位于海西州格爾木市境內(nèi)，電源總規(guī)模70萬千瓦，這個項目目前風(fēng)電、光伏已經(jīng)建成發(fā)電，光熱已經(jīng)開工建設(shè)，儲能正在開展設(shè)計，計劃2018年12月底全部并網(wǎng)發(fā)電。這是國家能源局多能互補(bǔ)的第一個開工的項目。對多能互補(bǔ)的設(shè)計，主要是針對儲能的電源，它擁有兩類儲能電源，一類是光熱電站，另外一個是電池，這是兩類的儲能電源。對這兩類儲能電源的設(shè)計，實際上是存在優(yōu)化的過程。這是對光熱電站。因為光熱電站大的構(gòu)成有儲能、發(fā)電環(huán)節(jié)。只有這三者之間的比例達(dá)到一個最佳，整個電站本體的投資才能最小。僅僅從電站本體來看，每條曲線是不同的鏡場面積，對應(yīng)的橫坐標(biāo)是儲熱罐的儲熱時長。它都有對應(yīng)最經(jīng)濟(jì)的點(diǎn)，鏡場、儲能和發(fā)電系統(tǒng)比例的配置，實際上單純從電站本體看，最終選擇鏡場面積是66萬平方米，是12小時的儲能。
如果參與到整個的多能互補(bǔ)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)有40萬的風(fēng)電和20萬的光伏，存在一定的棄電。這是光熱電站晴天的發(fā)電過程，最上面的紅色線是鏡場的功率，下面的線是集熱器吸收的功率，底下的線是熱罐的吸熱功率，熱罐有儲和放，后面沒有太陽，就通過這個放電。光熱電站參與調(diào)峰主要有幾個模式：1、降出力模式，青海電網(wǎng)主要是在中午光伏大發(fā)時段，調(diào)峰能力不足，這樣就需要光熱電站的儲能儲起來，在太陽比較好的時候盡量不發(fā)電，這樣等于把這塊減少紅色的實際發(fā)電，藍(lán)色是資源條件，把這個挪到后面發(fā)電。等于降出力調(diào)峰。2、啟停調(diào)峰，在光資源特別好的時候，把光熱電站停下來，只是進(jìn)行儲能，也是挪到后半夜發(fā)電。3、平移，如果預(yù)測今天的儲能能滿足條件，發(fā)電就比較靈活，光熱電站晚啟動一點(diǎn)，躲過中午的過程。剛才介紹了幾個儲熱的過程。
光熱電站參與調(diào)峰跟電池和常規(guī)的燃煤機(jī)組是一樣的，在不同的工作位置的熱效率也是不一樣的，它要參與調(diào)峰是有一定損失的，等于它的效率會降低，這樣導(dǎo)致它自己的發(fā)電量會降低，這里面啟停有啟停能量的損失。在低負(fù)荷運(yùn)行的時候，也會是效率降低。這里面列了一些數(shù)，光熱電站比常規(guī)的煤電有一定的調(diào)峰優(yōu)勢，一是光熱電站調(diào)節(jié)速度比較快、調(diào)節(jié)的深度比較大，比常規(guī)的煤電機(jī)組。二是啟停比較方便。啟停和平移，光熱電站，你選擇儲熱時長，比如14個小時，今天的太陽只有14小時的熱量，可以通過儲能全部儲進(jìn)來，什么時候想發(fā)電就可以什么時候發(fā)電，等于調(diào)度靈活。如果今天天氣比較好，可能需要20多小時的發(fā)電量，這樣必須在白天的時候還要發(fā)一部分的電。這里面就牽扯到采用啟停還是平移的調(diào)峰方式。
剛才介紹的是光熱電站的調(diào)峰方式，我們計算，如果光熱電站參與調(diào)峰，對它的系統(tǒng)里面光伏和風(fēng)電的棄電量有一個減少的過程，可以看出來儲能時長的變化，隨著它的變化多能互補(bǔ)系統(tǒng)里面的棄電量就會降低。光熱電站設(shè)計的時候多增加一些儲能，減少了風(fēng)電和光伏的棄電。我們把光伏和風(fēng)電的棄電，按照自己的上網(wǎng)電價水平，把那塊棄電的效益折到光熱電站，相當(dāng)于讓光熱電站得了效益。這樣看出來光熱電站不調(diào)峰和光熱電站調(diào)峰，這樣需要光熱電站的儲熱時長，最優(yōu)的儲熱時長會向后延伸。光熱電站，儲熱時長是12小時比較好，如果參與調(diào)峰就需要13小時的時間。對于光熱電站的儲能，我們研究了另外的方案。通過儲能，在光伏和風(fēng)電大發(fā)的時候，解決不了棄電的問題，直接把一部分電功率通過電加熱的方式，儲存在光熱電上儲熱的裝置里面，儲熱電站的儲熱罐還是比較大的，能進(jìn)一步降低電網(wǎng)里面的氣電，實際上和咱們的電鍋爐儲熱比較類似，但是這個熱最后還是要發(fā)電。目前我們正在結(jié)合設(shè)備技術(shù)成熟度，經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步論證電加熱方案的可行性。
蓄電池，前面國網(wǎng)能研院的魯博士都介紹了，電池的應(yīng)用，我們感覺有幾種，一是平滑風(fēng)電的出力曲線，本身這個系統(tǒng)里面，怎么把曲線搞得平滑一點(diǎn)，再就是削峰填谷，參與系統(tǒng)的調(diào)峰。二是跟蹤計劃出力曲線，再就是參與系統(tǒng)調(diào)頻。從系統(tǒng)設(shè)計的時候，首先想要分析一下，蓄電池到底要起什么樣的作用，不同的作用對蓄電池的容量選擇是不一樣的。在這個工程里面的定位，青海的電網(wǎng)就是水點(diǎn)的比例很重，等于調(diào)峰基本不存在問題，水電的功率調(diào)整很快，不存在調(diào)頻的需求。主要應(yīng)用還是當(dāng)成能量型，削峰填谷的功能。這里面對蓄電池的定位主要是定位成能量型。牽扯到考核，它要在風(fēng)光出力不受限的時候，可以調(diào)整至平滑出力模式，電網(wǎng)上報預(yù)測的出力曲線，預(yù)測不準(zhǔn)，還可以通過儲能修正。蓄能電池的利用主要是以調(diào)峰為主，再就是平滑出力曲線為輔。
蓄電池主要是用來減少棄風(fēng)、棄光，這樣我們按儲能電站裝機(jī)5萬KW，儲能電池的不同儲能的時長，儲能的時長可以看出來，和光熱類似，隨著儲熱時長的增加，它的風(fēng)電和光伏的棄電量也是逐步的減少?，F(xiàn)在從工程做下來，經(jīng)濟(jì)回報總體比較差，因為現(xiàn)在電池作為能量型的儲電還是比較大?？赡苓x擇時間長，回報率是比較差的。等于這個項目最終是選2小時還是1小時，當(dāng)時設(shè)計的時候是按2小時做的，也有可能干成1個小時的。這是儲能電站采用的電池方案，包括電力匯集。
當(dāng)時研究的時候，研究團(tuán)隊里面也有綜合電科院，提出虛擬同步機(jī)的技術(shù)，現(xiàn)在也沒有看出來有什么盈利模式，這次基本上就沒有這樣做。包括后面的調(diào)頻，一次調(diào)壓，從儲能，因為逆變器可以當(dāng)成動態(tài)無功補(bǔ)償，前面幾位演講嘉賓沒有提到的東西。它可以搞成虛擬同步機(jī)的技術(shù)。
多能互補(bǔ)的結(jié)果，通過多能互補(bǔ)，目標(biāo)是把系統(tǒng)的棄電率降到5%以下。多能互補(bǔ)最終效果分析（見PPT）。
我的演講就到這兒，謝謝！
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
