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。
北京睿能世紀(jì)科技有限公司戰(zhàn)略副總裁王澍在儲能電站專場，以“高性能儲能調(diào)頻電站解決方案”為題，發(fā)表了精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
王澍：大家好，我是來自北京睿能的王澍，今天我給大家匯報的題目是“高性能儲能電站解決方案”，主要講的內(nèi)容就是給大家介紹一下國內(nèi)儲能調(diào)頻以及調(diào)頻市場的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，然后給大家匯報一下我們公司的發(fā)展情況。
我們現(xiàn)在觀察到電網(wǎng)的調(diào)頻需求和調(diào)頻的供給差距是在不斷拉大的，首先從調(diào)頻需求來看，調(diào)頻需求是逐步增高的，我們覺得主要體現(xiàn)在兩方面，第一個是隨著風(fēng)電、光伏并網(wǎng)規(guī)模的不斷加大，風(fēng)電、光伏會給電網(wǎng)帶來更多的波動性，以往電網(wǎng)只需要平抑負(fù)荷的波動性，但是隨著風(fēng)電、光伏這種間歇性電源大規(guī)模并網(wǎng)，電網(wǎng)需要平抑風(fēng)電、光伏以及負(fù)荷三種波動性相疊加的波動性，所以電網(wǎng)的調(diào)頻需求是持續(xù)上升的。第二是我們最近觀察到，隨著國內(nèi)電網(wǎng)的發(fā)展，它需要大規(guī)模、遠(yuǎn)距離送電，這時候會產(chǎn)生一定的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的風(fēng)險，比較典型的一個例子就是在2015年9月19號華東錦蘇直流發(fā)生雙機(jī)閉鎖，瞬間發(fā)生4900兆瓦的功率缺失。華東電網(wǎng)的頻率從49.9赫茲跌落到49.5赫茲，跌落了0.4赫茲，而且更可怕的是這個功率跌落持續(xù)了240秒才恢復(fù)到50赫茲，這對電力系統(tǒng)來講是一個巨大的風(fēng)險，特別是對安全、穩(wěn)定運行來講是巨大的風(fēng)險。所以對于快速響應(yīng)電源的需求是不斷增長的。但是現(xiàn)有的電源結(jié)構(gòu)下的調(diào)頻供給是比不足的。目前國內(nèi)還是以火電為主要的發(fā)電電源，特別是在三北地區(qū)，基本上是火電搭配新能源的電源結(jié)構(gòu)。從調(diào)頻能力來講，相對于儲能、水電和燃?xì)鈾C(jī)組，火電的性能是比較差的。另外一個是三北地區(qū)以熱定電的供電結(jié)構(gòu)會造成冬季供熱期發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)范圍變窄，特別是在風(fēng)電大發(fā)的時段，需要機(jī)組深度調(diào)峰，或者讓機(jī)組壓縮到最小出力的時候，火電幾乎失去了調(diào)頻的能力。這兩年，一些地區(qū)由于環(huán)保排放指標(biāo)的要求，迫使機(jī)組降低了它的調(diào)節(jié)性能，因為在頻繁變工況提供調(diào)頻的過程中，機(jī)組有些排放指標(biāo)是控制不住的，容易造成環(huán)保部門的罰款。另外一個對全行業(yè)都有影響的一個因素，就是機(jī)組長期提供調(diào)頻，會增加機(jī)組本身的發(fā)電煤耗，同時也會造成機(jī)組主要設(shè)備的疲勞和磨損，容易導(dǎo)致機(jī)組的可靠性下降。
這一頁說的是儲能調(diào)頻對電力系統(tǒng)帶來的效益。我們都知道儲能由于它的快速和精確的功率調(diào)節(jié)能力，非常適合做調(diào)頻這件事情，它也是和電網(wǎng)調(diào)頻的需求相匹配的。這個圖是在美國PJM（美國最大的電力市場）做的一個量化的仿真分析，他們分析了在電網(wǎng)里面加多少儲能提供調(diào)頻是一個最優(yōu)的配比。第一行就是在沒有儲能的情況下，完全由常規(guī)機(jī)組，即不同類型的發(fā)電機(jī)組，如火電、燃?xì)獾忍峁┱{(diào)頻，在這種情況下，電網(wǎng)整體調(diào)頻指標(biāo)是148。然后逐步增加儲能的容量，PJM希望通過仿真，實現(xiàn)一個優(yōu)化的儲能和常規(guī)機(jī)組的配比。我們通常做儲能調(diào)頻，一般是功率型的儲能，比如說美國很多都是15分鐘，國內(nèi)我們用得多的是半小時的系統(tǒng)，英國有1小時的系統(tǒng)，所以儲能的電量是有限的。電力系統(tǒng)雖然大部分時間調(diào)頻的需求可以用這些電量滿足，但是有些時候還是需要常規(guī)電源來持續(xù)提供功率支撐。所以PJM研究的結(jié)果是，針對2011年7月10號這一天的仿真，儲能和常規(guī)電源的配比應(yīng)該是15%對85%的比例，比如說15兆瓦的儲能配85兆瓦的常規(guī)機(jī)組，對電網(wǎng)來講這是一個最優(yōu)的配比，這是他們能夠算出來的。這能夠達(dá)到一個什么效果呢？當(dāng)這個配比的時候，它能夠?qū)崿F(xiàn)在滿足電網(wǎng)同樣調(diào)頻效果的情況下，最優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)頻成本。另外一個層面就是能夠釋放一定的常規(guī)機(jī)組的容量到其它市場去參與競爭，這實際上是增加了電力系統(tǒng)的運行效率或者電力市場的競爭活力。
儲能調(diào)頻能夠?qū)崿F(xiàn)多贏，對電網(wǎng)來講，特別是在國內(nèi)的環(huán)境來看，無需電網(wǎng)投資，當(dāng)我們投資做儲能電站的時候，電網(wǎng)的直接效益是獲得了更多的快速調(diào)頻的資源，當(dāng)快速調(diào)頻資源增多的時候，它也能獲得更多快速的頻率支撐資源。對發(fā)電企業(yè)來講，在實現(xiàn)同樣的調(diào)頻效果的時候，發(fā)電企業(yè)能夠減少機(jī)組本身磨損，同時也能獲得更多的調(diào)頻補(bǔ)償收入。對于儲能來講，從我們做儲能調(diào)頻業(yè)務(wù)的第一天，我們就認(rèn)為在國內(nèi)儲能調(diào)頻是儲能商業(yè)化價值最好的一種應(yīng)用，直到今天我們也是這么認(rèn)為的。所以我們認(rèn)為儲能調(diào)頻是國內(nèi)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要的發(fā)力點。
當(dāng)然有效益也有挑戰(zhàn)，第一個是我們面臨的政策環(huán)境，雖然我們有兩個細(xì)則，有很好的補(bǔ)償機(jī)制，但是我們也希望能夠根據(jù)調(diào)頻的需求特性來構(gòu)造調(diào)頻補(bǔ)償?shù)囊?guī)則，就是按調(diào)頻效果來補(bǔ)償。如何做到調(diào)頻效果或者調(diào)頻市場的效率優(yōu)化，需要電網(wǎng)的調(diào)度機(jī)構(gòu)來做一些工作，當(dāng)快速調(diào)頻資源增多的時候，電網(wǎng)的調(diào)度機(jī)構(gòu)如何能夠更好地利用這些快速調(diào)節(jié)資源，和現(xiàn)有的常規(guī)電源做到很好的匹配。對儲能企業(yè)來說，對廠商、運營商、集成商來講，我們要做好自身的技術(shù)儲備，我們要提高儲能的安全性，也需要不斷提高儲能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。
目前國內(nèi)調(diào)頻市場化的趨勢，以往的調(diào)頻業(yè)務(wù)主要是基于兩個細(xì)則，就是發(fā)電廠運行管理細(xì)則和輔助服務(wù)補(bǔ)償細(xì)則?，F(xiàn)在廣東、山西、山東、京津唐也在逐步開展調(diào)頻市場化，市場化和以往兩個細(xì)則補(bǔ)償最大的區(qū)別是，一方面價格是調(diào)頻的供需決定的，在廣東做得非常細(xì)，調(diào)頻市場一天有24個價格，也就是說每個小時根據(jù)調(diào)頻的供給和電網(wǎng)的調(diào)頻需求定價，每小時都要定價。第二是誰有資格去調(diào)頻，是通過市場化的手段來決定的。我們是支持調(diào)頻市場化方式的?，F(xiàn)在的調(diào)頻市場化，已經(jīng)有詳細(xì)規(guī)則的，像廣東和山西兩個調(diào)頻市場，一個是模擬運行，一個是已經(jīng)正式運行，他們在調(diào)頻的報價、機(jī)組的選擇、出清價格以及補(bǔ)償公式等等幾個層面上，都重點關(guān)注了調(diào)頻性能，這個我們認(rèn)為也是非常合理的構(gòu)建調(diào)頻市場化的方式。當(dāng)然我們也需要注意到國內(nèi)和國外的輔助服務(wù)市場有兩個鮮明的差異，第一個是國內(nèi)的輔助服務(wù)的成本是不能疏導(dǎo)到用戶的，在國外所有的輔助服務(wù)最后都是用戶來支付，但是國內(nèi)是由發(fā)電企業(yè)分?jǐn)偟?。在國外有輔助服務(wù)的市場里面通常有現(xiàn)貨的電能量市場，在國內(nèi)叫調(diào)峰調(diào)頻市場，我們?nèi)绾纬浞掷脵C(jī)組的調(diào)峰、調(diào)頻的特性，做好調(diào)峰調(diào)頻市場的耦合，這也是我們國內(nèi)輔助服務(wù)市場的一個鮮明的特色。
我們在2011年的時候，提出了完整的儲能和火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的商業(yè)、技術(shù)的解決方案，那時候全世界也沒有人去做這種模式。國外的儲能調(diào)頻電站都是獨立的，英國、美國、德國、韓國都是獨立的儲能調(diào)頻電站。但是根據(jù)我們對國內(nèi)電力工業(yè)的理解，我們當(dāng)時提出了把儲能放在火電廠里面去做聯(lián)合調(diào)頻的這種方式，我們現(xiàn)在回來看，這種方式確實是可行的，我們?nèi)绻?dāng)時做獨立的儲能電站的話，可能現(xiàn)在也不一定能做出一個電站?；谖覀冞@種設(shè)想，在2013年我們投運了全世界第一個儲能火電聯(lián)合調(diào)頻電站，是在北京石景山熱電，我們當(dāng)時用的是美國A123公司納米磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，我們當(dāng)時整個集裝箱是從美國海運過來的。這個項目應(yīng)該算示范項目，我們希望能在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上論證這個模式。當(dāng)然也取得了很好的效果。我們用2兆瓦的儲能配合一個220兆瓦的機(jī)組，當(dāng)時調(diào)頻效果能夠排到京津唐電網(wǎng)的第一名。當(dāng)時也獲得了業(yè)界很多的關(guān)注，我們也獲得了北京市科技進(jìn)步獎，作為一個民企我們還是很榮幸獲得這個獎項的。
第二個項目是一個商業(yè)化項目，我們在山西的京玉電廠，我們用的是錳酸鋰電池，是9MW/4.5MWh，做的一個循環(huán)流化床機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻業(yè)務(wù)。這個項目在2015年投運之后，在山西的調(diào)節(jié)性能排第一，而且是遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于第二名的，因為當(dāng)時山西的調(diào)頻機(jī)組的性能普遍很差。
第三個項目我們用的是三元鋰電池，是在山西晉能的陽光電廠，我們投運的是9MW/4.5MWh的項目，當(dāng)時我們做到的Kp峰值可以達(dá)到5.8，效果非常好。
我們投運了三個項目，有累計40多個月的運行經(jīng)驗，三個項目加在一起超過了5800萬千瓦時充放電的電量。我們有30余項發(fā)明專利，主要是圍繞儲能調(diào)頻的業(yè)務(wù)開展的。除了這三個項目，我們今年也會在京津唐、山西和蒙西電網(wǎng)再投運4個項目。
我們之前一直是以運營商的角色來做這個業(yè)務(wù)，除了我們的合作伙伴發(fā)電企業(yè)提供一定的支持之外，在整個項目的所有環(huán)節(jié)，我們是深度參與的，包括前期的分析、可研的論證、項目的推動和設(shè)備的采購、項目建設(shè)，一直到最后的運維都是我們來做。當(dāng)然我們圍繞業(yè)務(wù)開發(fā)了一系列的軟硬件的產(chǎn)品。我們發(fā)現(xiàn)這兩年行業(yè)對這個業(yè)務(wù)關(guān)注度還是很高的，我們希望能夠和大家共同合作來做更多的項目，能夠把整個儲能調(diào)頻的業(yè)務(wù)在國內(nèi)快速的做大。
和大家分享一下我們的經(jīng)驗。我們認(rèn)為這個業(yè)務(wù)是一個系統(tǒng)工程，首先需要前期的市場評估，針對某個區(qū)域或者某個省，我們分析它的電力系統(tǒng)特性以及政策環(huán)境，評估它是不是需要快速調(diào)頻的資源，從而評估那個區(qū)域或者省級市場最好；然后我們會針對某個項目進(jìn)行評估和分析，去配置最優(yōu)化的解決方案，我們會對儲能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在建設(shè)環(huán)節(jié)，我們?nèi)ミx最合適的儲能設(shè)備，我們作為一個集成商或者運營商，我們是不生產(chǎn)儲能設(shè)備的，我們?nèi)フ易詈线m的儲能設(shè)備，請注意做這個業(yè)務(wù)一定不是最便宜的儲能設(shè)備就是最好的，我們需要找性價比最高的儲能設(shè)備，來提供給我們項目。在運行期我們不斷地迭代、優(yōu)化算法，算法實際上是儲能運行的大腦，確保項目獲得更多的補(bǔ)償收入，這整個是一個系統(tǒng)工程，當(dāng)然這里面的基礎(chǔ)就是安全性，這也是我們有一些經(jīng)驗教訓(xùn)的地方，我們以后努力獲得更高的系統(tǒng)安全性。
基于這些實際的運行經(jīng)驗，我們也不斷地開發(fā)我們自己的產(chǎn)品。在規(guī)劃、評估層面，我們有自己的一套時序仿真的程序，這是基于電網(wǎng)調(diào)頻的特性，機(jī)組運行的特性，包括我們重點關(guān)注廠商的儲能設(shè)備的特性，我們對每個項目進(jìn)行時序的仿真，計算出儲能系統(tǒng)最優(yōu)化的配置，但這個配置絕對不是簡單的3%的機(jī)組容量，我們從來不是一拍腦瓜就定這個容量，我們需要進(jìn)行仿真，需要找性價比最好的一種儲能配置。
第二個是在儲能選型方面，我們有自己的一套供應(yīng)商的體系，有對于儲能從電芯到系統(tǒng)層面的安全性的評估標(biāo)準(zhǔn)。我們也自己開發(fā)了SCADA和EMS一體化的組態(tài)。因為我們是不生產(chǎn)儲能設(shè)備的，我們可能會用不同廠商的設(shè)備，所以我們需要開發(fā)的SCADA和EMS系統(tǒng)能夠無縫的和其它的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的工程實施，這是我們開發(fā)這套系統(tǒng)的一個重要的原則。然后我們實現(xiàn)了分布與集中的一體化監(jiān)控，我們不僅有儲能電站的監(jiān)控體系，也有電廠調(diào)度臺的監(jiān)控設(shè)備，我們在北京的辦公室構(gòu)建了一套調(diào)度平臺，能夠?qū)崟r地看到每個項目的運行工況，能實現(xiàn)一些重要的控制方式。
在運行維護(hù)的部分，控制系統(tǒng)是儲能的大腦，我們需要在保證電池壽命的前提下，最大化儲能和機(jī)組聯(lián)合運行之后的調(diào)頻補(bǔ)償。另外我們還有儲能安全以及電芯的分析工具，我們會不定期的評價儲能的健康狀態(tài)。
剛才介紹了我們自己研發(fā)的除了儲能之外的所有的業(yè)務(wù)相關(guān)的軟硬件的系統(tǒng)，儲能設(shè)備是一個最重要的環(huán)節(jié)，是應(yīng)用里面的主設(shè)備，儲能設(shè)備的安全性不容忽視。在這方面，業(yè)界討論的比較多的是電芯的物理層面的安全性，但是這個我認(rèn)為是不足以說明儲能系統(tǒng)安全性的，對我們或者是對發(fā)電廠業(yè)主來講，從儲能系統(tǒng)整體安全性才是真正的安全性。我們在討論電芯物理特性安全性的基礎(chǔ)上，要關(guān)注包括儲能系統(tǒng)以及其它的部件，比如BMS系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)，還有集裝箱的消防系統(tǒng)等等全套的和安全性相關(guān)的設(shè)計和工藝。我們的經(jīng)驗告訴我們系統(tǒng)整體的設(shè)計對于安全性的影響是很大的。所以我們基于前面三個項目的一些運行經(jīng)驗，我們最近也整合了自己的供應(yīng)商體系，對我們的供應(yīng)商提出了適應(yīng)于中國調(diào)頻應(yīng)用環(huán)境的儲能系統(tǒng)。我們希望能夠為業(yè)主或者說為所有的項目提供安全可靠、高性能的儲能調(diào)頻解決方案。
謝謝大家！
