中國儲能網訊：中國電力科學研究院配電所主任、博士吳鳴在參加8月25日在江蘇無錫舉行的首屆全國用戶側儲能細分市場開發(fā)與應用高層研討會上,就“儲能技術與主動配電網”發(fā)表演講。在演講中，吳鳴指出了目前我國傳統(tǒng)配電網所面臨的五大挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)之一是不斷提高的供電可靠性。我國智能電網發(fā)展的速度和投資規(guī)模穩(wěn)居全球第一，但我國心城市的供電可靠性在全世界范圍內并不處于領先水平，根本原因是我國網架結構的投資在“十二五”期間甚至是“十一五”間都在輸電側，由于相應配套技術和裝備都沒有成熟配套上，導致我國家配電可靠性水平與國際大都市比較相對較差。
挑戰(zhàn)之二是不斷要求提高電能利用效率。我國現(xiàn)在也是一個用能和能耗大國，關于節(jié)能減排需求也特別大。但是我國電能應用效率在全球來說也不是很高，無論是發(fā)電側還是用戶側節(jié)能都有很大提升空間。
挑戰(zhàn)之三是需要不斷提高電網資產利用率。我國配電網的主要設備運行效率不高，從樣本區(qū)域來看總體效率在0.3左右。美國配電網整個系統(tǒng)即使在未來十年沒有大規(guī)模投資的前提下，基本上也能做到0.4以上。我國尤其是農網改造提升以后，在人口稀少、負荷極度分散的區(qū)域設備輕載現(xiàn)象十分嚴重。但是這沒辦法因為我們要完成社會責任，所以對于電網的系統(tǒng)投資一直在增大。
挑戰(zhàn)之四是我國需要主動應對大規(guī)模分布式電源的接入。包括前些年在西北開展的風電、光伏扶貧以來，尤其是在安徽、河南、江西等地大量的分布式光伏無序接入，以及在江蘇、浙江分布式光伏園區(qū)的大規(guī)模接入以后，對配電網的影響和挑戰(zhàn)十分巨大。
挑戰(zhàn)之五是需要主動應對大量電動汽車充電站樁。充電站和充電樁接入以后，極大加劇了電網負荷峰谷差，也加大了配電系統(tǒng)的負擔，尤其是不可確定的充電的機器也影響了配網控制的難度。
演講全文如下：
吳鳴：關于儲能在配用電用戶側領域的需求，我先梳理一下配網和儲能的關系。
首先，近年來整個電網的快速發(fā)展也伴隨著工業(yè)化進程迎來第三次工業(yè)革命，能源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展以及智能電網已經成為新能源革命的推手，同時近年來 “互聯(lián)網+”的概念越來越熱門，這一切都使儲能技術引入電網成為了一種可能。下面我分兩個部分講一下目前傳統(tǒng)配電網所面臨的挑戰(zhàn)，以及講一下未來配電網對發(fā)展的需求。
挑戰(zhàn)之一是不斷提高的供電可靠性。我國智能電網發(fā)展的速度和投資規(guī)模是穩(wěn)居全球第一的，但是我國核心城市的供電可靠性在全世界并不處于領先水平，根本原因就是我們網架結構的投資在 “十二五”期間甚至是“十一五”期間都在輸電側，由于相應配套技術和裝備都沒有成熟配套上，導致我國配電可靠性水平跟國際大都市相比較差。
挑戰(zhàn)之二是不斷要求提高的電能利用效率。我們國家現(xiàn)在也是一個用能和能耗大國，關于節(jié)能減排需求也特別大，但是我們電能應用效率在全球來說也不是很高，無論是發(fā)電側還是用戶側節(jié)能的提升都有很大的空間。
挑戰(zhàn)之三是需要不斷提高電網資產利用率。我國配電網的主要設備運行效率不高，從樣本區(qū)域來看總體效率在0.3左右。美國配電網整個系統(tǒng)即使在未來近十年沒有大規(guī)模投資的前提下，他們基本上能做到0.4以上，我們國家尤其是農網改造提升以后，在人口稀少、負荷極度分散區(qū)域設備的輕載現(xiàn)象就更加嚴重了。但是這沒辦法因為我們要完成社會責任，所以對于電網的系統(tǒng)投資一直在增大，但是我們社會的利用效率包括社會各界對電網公司詬病比較大的地方就是電網資產的利用率極低，這個原因我后面講是為什么。
挑戰(zhàn)之四是需要主動應對大規(guī)模分布式電源的接入，包括前幾年的風電在西北光伏扶貧開展以來，尤其是在安徽、河南、江西等地大量的分布式光伏無序接入以及在江蘇浙江分布式光伏園區(qū)產業(yè)的大規(guī)模接入以后，其實對配電網的影響和挑戰(zhàn)還是極大的。
挑戰(zhàn)之五是需要主動應對大量電動汽車充電站樁接入。大量電動汽車充電站樁接入以后，極大加劇了電網負荷峰谷差，也加大了配電系統(tǒng)的負擔，尤其是不可確定的充電的機器也影響了配網控制的難度。
總結一下，現(xiàn)在我們的配電網主要是應對這五大挑戰(zhàn)。我們需要不斷提升電網可靠性、提高電能利用效率、電網資產利用率、應對大規(guī)模分布式電源接入，以及應對大量電動汽車充電站接入。我們把這五大挑戰(zhàn)梳理一下就是三個核心問題：就是能量的時空不匹配，技術發(fā)展和經濟發(fā)展的水平不匹配，以及供給需求不匹配，也就是說這三個不匹配給配網規(guī)劃運行帶來了極大的挑戰(zhàn)。這個不匹配的方法是什么呢？其實也是我們配網研究一直在思考的三個問題。
第二，目前我國主動配電網或者未來智能配電網的發(fā)展需求。很顯然，國網公司的配電網發(fā)展主題就是“可靠、高效、綠色”。針對這三個主題第一要解決的就是分布式電源與儲能的大規(guī)模接入，這是我們列的時間進度表，現(xiàn)在看來基本上分布式能源微網滲透率跟遠景展望是基本契合的。在“十二五”我們通過基本分布式電源的接入解決了分布式電源的關鍵問題，從“十二五”中間的過渡期間把微網儲能的相關標準再逐步完善，同時讓分布電電源、微網也可以為大電網提供更全面的輔助服務。到了2015年以后，在某些區(qū)域分布式能源的滲透率就開始逐步提升。在“十三五”末我們覺得可能分散式智能微網系統(tǒng)就會是配網主要模式，成為一個智能電網的應用，應該說到2020年是可以實現(xiàn)規(guī)?；⑸虡I(yè)化和市場運行，這就是我們國家未來配電網發(fā)展的趨勢，這個趨勢是“十二五”的時候展望的，現(xiàn)在看來到2020年結束的時候應該這個趨勢基本上是能夠實現(xiàn)的。
第二個趨勢就是現(xiàn)在比較熱的，一二次能源的綜合利用多能互補的概念，目前在學界和電網公司研究界也比較熱。多能互補要解決的問題其實跟上一個問題不一樣，多能互補最核心的問題是要解決能效提升。下一個階段就是能源互聯(lián)網階段，也是在“十二五”末、“十三五”初的時候提出的能源互聯(lián)網概念，國網公司的劉總（劉振亞）也提出了全球能源互聯(lián)網概念，其實都是通過先進的電力電子技術和信息技術融合大量的可再生能源發(fā)電裝置和儲能裝置實現(xiàn)信息流、能量流的互相共聯(lián)網絡。我們覺得未來能源互聯(lián)網的著力點一定還是在配電網上，去年國務院也發(fā)布了《推進“互聯(lián)網+”行動指導意見》也是認為通過互聯(lián)網模式可以加強分布式能源網絡的建設，提高可再生能源的占比，促進能源利用的結構優(yōu)化、加快發(fā)電設施、用電設施和智能電網的提升，這就是我們對“能源互聯(lián)網+”的探索。
還有一個概念是未來要建智慧城市，智慧城市的核心部分是智能電網，智慧城市的智能電網也是指未來主要的配電網，配電網里面促進城市能源發(fā)展關鍵也是分布式清潔能源高效利用和用戶互動有效提升以及促進電動汽車的應用，保證我們智慧城市的能量優(yōu)化配，這就是解決未來配電網的發(fā)展展望的模式。到這里我們就知道無論是過去配電網的發(fā)展還是未來微電網的發(fā)展，這種能量的優(yōu)化利用和調節(jié)一直是一個重要發(fā)展的基線。
這里我想補充兩個案例，右側這個數(shù)字大家應該知道，6.30是今年很多光伏企業(yè)人比較敏感的數(shù)字，因為6.30前后就決定了一個企業(yè)利潤的高低。左側是去年馬克斯提出的能源墻Powerwall概念，當時認為Powerwall是能量型產品，可以和電動汽車、特斯拉、光伏結合，可以為儲能提出一個大規(guī)模廣泛應用空間，但是當時我覺得這個不可行，這個項目到年底特斯拉就宣布停產了。
右邊這個數(shù)字是什么意思呢？我們很多電網公司員工今年都為630在加班，630之前并網和630之后并網的光伏補貼價格差到一毛四分錢。630工作做完以后很多人說接下來就要迎峰度夏了，但是630完成以后很多人發(fā)現(xiàn)今年的迎峰度夏形式好像很輕松就過去了，我們分析由于大量分布式光伏在630之前并網導致峰值負荷的沒有，但是在局部尤其是高負荷地區(qū)，江浙主要是工業(yè)園區(qū)，安徽主要是農村空調使用，都沒有成為局域配電網的問題。我想說明儲能想脫離電網構成一個小型供電網絡的生命力其實是不強的，但是隨著分布式電源我們一直講分布式電源滲透率提高，但是以630為界讓電網公司切切實實感受到了分布式電源的大規(guī)模接入已經影一到電網公司的運營和應對措施改變了，隨著大量分布式光伏接入以后、滲透率提升以后迎峰度夏的問題在630這個點得到了解決。
反過來想分布式電源接入已經開始對電網的能量運行產生影響，所以這樣的話我們就可以得到一個結論就是說我們需要來應對間歇性的不穩(wěn)定電流，因為它已經開始影響到電網的流動和能量控制。所以我們得出一個結論，儲能是未來電網的不可或缺的組成部分和關鍵發(fā)展要素，這里我想補充一下，歐美的電力市場規(guī)定電網公司是不能投資儲能的，所以我們國家發(fā)改委和能源局也規(guī)定電網公司不能投資儲能，如果想投資只能以示范工程形式，雖然我個人認為如果想打開儲能市場缺口的話，（電網公司）應該可以投資儲能，這樣儲能的春天可能馬上就會到來。
我想先給大家共享一下配電網對于儲能的認識和定位。我知道今天在座的有很多儲能廠家做化學儲能和分布式儲能，我們還是要界定清楚儲能和電網的關系，或者能支撐電網的作用，主要是三個層面：第一是解決電能質量問題；第二是提供備用電力，比如一些變電站或者需要高可靠性的配用電源；第三是基于能量管理，比如現(xiàn)在常見的微網并網或者需要進行分布能源消納。儲能產業(yè)的發(fā)展我覺得還是需要做一個細分，我們的產業(yè)定位是解決電網里面的哪一個問題，這樣可能對企業(yè)的發(fā)展或者說產品的銷售才會有更好的支撐，重點是這三大類。同時在座的各位廠家、各位專家也知道儲能的響應時間不一樣，但是儲能的響應時間其實跟電子的響應時間也有關系，就是不要一味的說電池每一個都能干什么事情，其實有的時候應用會適得其反或者根本就起不到預想的效果，還是要響應時間水平結合電網公司或者說系統(tǒng)的需要做合理的配置。
這張圖是我們對儲能定位的思考，我覺得儲能第一需要模組化的設計，這是必須的。儲能現(xiàn)在也在定各種各樣的標準，如果沒有模組化設計不會是一個工業(yè)化產品。第二是能靈活適應各種場合需要，進行合理配置。第三是可靠安全，這個廠家是關鍵。第四是能夠實現(xiàn)同步，所謂同步就是能快速應對電網各種需求，不光是儲能電池本體要發(fā)展，跟電網接口也要發(fā)展，這是外圈。內圈五個是電源、信息、能量、控制和保護。電源是什么？儲能也是一種配網，電源的本體形式肯定要做好。信息包括大家說的電網信息，今年國網公司和清華大學合作也想在配網中基于云平臺采集到每一個電芯的數(shù)據都要做到，對于電網的管理也是未來的趨勢就是要做好保護和控制和能量優(yōu)化調查。我們配網和微網對儲能定位就是這樣一個模式，同時我們也在研究儲能典型建設模式，這里面包括用戶側戶用單點的并網，這個也是今年國網營銷部想在嘗試推的，可能在每家每戶裝一個五千瓦時的儲能看看當電網需要的時候能不能做一個互動，基于能源互聯(lián)網模式大家都在探索著。第二個是樓宇小區(qū)的并網，還是集中在微網群虛擬電廠這也是儲能應用最頂級場景以及相關技術裝備，通過這些點的研究和配置以后形成一個儲能典型的建設模式，希望各位同事和儲能廠家可以好好研究一下，我也很期待和各位廠家進行探討。
下面介紹現(xiàn)狀、問題和改善措施以及優(yōu)化配置。我發(fā)現(xiàn)優(yōu)缺點在“十二五”期間也沒有大的變化，可能在壓縮儲能上有些突破但是沒有改變目前儲能技術的大局，好像目前我們做配網工程和調研的時候基本上還是老問題，但是在廠家有的已經出現(xiàn)突破。儲能技術的發(fā)展到今天應該說能夠基本滿足電力系統(tǒng)需求，但是這些需求到底怎么跟電力系統(tǒng)結合是我們電網公司和各個廠家之間需要進一步詳細探討的問題。
下面講一下儲能并網存在的問題。目前我們國家新能源開發(fā)格局在輸電側新能源接入以大規(guī)模集中式為主，在配電側現(xiàn)在看來發(fā)展規(guī)模已經遠遠超出我們的預期，遠超出國家能源局預期，國家能源局電力司、新能源司大量文件中間甚至都有沖突的問題，這樣造成了大量分布式能源并網成為了不可阻擋的趨勢。我們國網公司有一個風光儲的工程，總部領導對它的定義是非常先進、非常高效，但是儲能是虧本的，所以我覺得在輸電側建設大規(guī)模儲能的模式，至少從兩大電網公司目前來看不會再出現(xiàn)，我覺得輸電側建立大規(guī)模儲能的機會不多。但是在配網側剛才前面說由于輸配電改革和售電市場放開以及配網增量開放可能儲能會成為一個比較有前途的產業(yè)，儲能系統(tǒng)大家應該關注一下在配網中的應用。在接觸配電網以后儲能更多是擔負削峰填谷，至于微網，我們國家沒有儲能就沒有微網，歐美微網是以天然氣為主，我國863工程等都選擇配儲能。
儲能接入以后對并網的電能質量就不詳細講了，基本上單臺多臺以后諧波的問題，當然這不是儲能本體的是接入技術對諧波的影響，包括對配網特性的影響目前還是存在，尤其是大規(guī)模的分布式電源接入以后和儲能裝置之間諧波的交互影響，包括一些諧振現(xiàn)象也是目前在很多工程里面都已經出現(xiàn)。儲能對保護的影響是比較大的，光伏我們知道作為接入以后逆變器是一個柔性的裝置，但是儲能裝置是具有大規(guī)模的發(fā)電規(guī)模，對配網保護、配置影響跟光伏相比也是我們目前正在研究的新課題，因為儲能的能量有存儲空間，他可以有短時間內釋放出大能量，這跟光伏不太一樣，所以這也是需要大家關注的，這個地方我就不詳細介紹了。
儲能對并網的改善措施一個是電能質量，針對儲能并網產生的諧波問題，其實我們電能質量治理裝置可以和儲能PCS裝置結合起來，讓多種變電裝置的復用造成了儲能在配網中功能擴大，可能對儲能市場是比較利好的消息。下面講一下儲能的優(yōu)化配置，目前儲能接入配電系統(tǒng)主要影響是三個方面，這方面我也想總結一下，一方面是目前儲能能接多少還是受電網現(xiàn)有容量的限制，還有就是電能質量要求，因為儲能也是通過變電裝置接入到電網里面去，如果儲能裝置無序反復充放電其實對電網的影響是很大的。第三就是在電網中配備儲能的技術經濟考慮，我覺得限制可能是這三點，一是能不能接，二是接了以后起什么影響，三是技術性和經濟性接入之后有多強，這是從配網側對儲能接入的考慮，包括提供功率主動調節(jié)、實現(xiàn)配網優(yōu)化都是可以做到的。
下面我想做一個簡單的總結。隨著分布式電源的廣泛應用、電動汽車不斷推廣使得未來配電系統(tǒng)對儲能的需求越來越大。第二是儲能技術對于解決電力系統(tǒng)的供電壓力、改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高供電質量提供了新的思路和有效技術支持。儲能技術在配電網中的應用能夠為電網運營商級用戶帶來諸多效益，成本暫時阻礙了發(fā)展和推廣，但是大規(guī)模儲能技術的應用還是有需求的，我覺得儲能在配網中的場景其實還是很廣泛的。
有一個小的展望，儲能系統(tǒng)功能由單一需要向多元化發(fā)展。不要僅僅是一個能量的充放，可能要把電能質量的治理和可靠性提升都融合到系統(tǒng)治理里面去，單一的儲能元件難以滿足電力系統(tǒng)對于儲能要求。儲能技術中各種形式能量的相互轉換非常重要，必須解決大容量快速的轉換問題，儲能技術應用場合多樣性及多元儲能系統(tǒng)協(xié)調控制的問題是我們需要研究的，在未來的研究也是尤為重要的。儲能在配網也就是三點，第一是儲能肯定要實現(xiàn)分布式能源的最大化利用，盡量要滿足電網和分布式電源的吸納度，第二是實現(xiàn)能量多維度最優(yōu)化配置，第三是能夠達到網損最小，因為儲能是能夠實現(xiàn)網損最小的，然后能保證關鍵負荷持續(xù)供電同時能夠壓縮一般負荷的供電時間?？偨Y一下就是開源、穩(wěn)網和保荷，我覺得這是對儲能定位作用。我們儲能系統(tǒng)的電力電子化發(fā)展也是很重要，未來儲能肯定是要與電網同步功能、實現(xiàn)一定的阻尼調節(jié)，把儲能設計好對電網就有很大的支撐，當然包括慣性和模塊化設計，同時要能主動與配電網結合實現(xiàn)交互、群控和智能，我覺得這是電力電子對儲能的支持。未來儲能發(fā)展重要的是在裝置層面、控制學和設計上要有一個優(yōu)化設置，能夠構成一個完美系統(tǒng)配置一個合理的軟件構成一個儲能系統(tǒng)領先的解決方案，這是在配網中對于儲能的需求。
