中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)在蘇州香格里拉大酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國家的1400余位嘉賓到場參會(huì)。大會(huì)共邀請(qǐng)140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲(chǔ)能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會(huì)最具價(jià)值的聲音。
大會(huì)期間，清華大學(xué)電機(jī)系副系主任魯宗相，在“新能源發(fā)電并網(wǎng)專場”，以《適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行需求的多點(diǎn)廣域布局電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化規(guī)劃》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
清華大學(xué)電機(jī)系副系主任魯宗相
魯宗相：大家好，我們儲(chǔ)能很核心的要在未來整個(gè)能源場景當(dāng)中去找到我們的一個(gè)應(yīng)用背景。因?yàn)槲冶旧淼谋尘皩?shí)際上是搞系統(tǒng)的，所以說我們今天應(yīng)邀請(qǐng)跟儲(chǔ)能去講。我們實(shí)際上是給大家擺了一個(gè)未來可能的場景之下，我們儲(chǔ)能有什么樣的應(yīng)用背景。所以說要講這個(gè)的話，我們實(shí)際上需要先給大家講一講這個(gè)背景。我這里提了一個(gè)詞叫做未來電網(wǎng)的靈活資源需求，這個(gè)需求如果論證成立，我們儲(chǔ)能的空間就無限大，大家的市場無限大?，F(xiàn)在這些公司再滋生出來10倍也足夠支撐這個(gè)空間。下面是我們的一個(gè)案例，一個(gè)就是從比較大范圍的，從系統(tǒng)層級(jí)來講怎么去做網(wǎng)和儲(chǔ)的一體化的靈活規(guī)劃。另外我們就是結(jié)合可再生能源如何做一個(gè)多風(fēng)場的儲(chǔ)能協(xié)調(diào)。剛才我們趙勇強(qiáng)主任講的，包括各方面都在講我們所需要或者說所預(yù)計(jì)的一個(gè)未來現(xiàn)狀就是說未來可能是一個(gè)高比例可再生能源的發(fā)展場景。這么樣的一個(gè)場景之下，我們又碰到了一個(gè)很現(xiàn)使得問題，就是說未來是很美好的，但是現(xiàn)實(shí)是比較骨感的。從增速來講風(fēng)電花了10年時(shí)間翻了100倍，光伏只花了5年時(shí)間就翻了100倍，但是不管是光還是風(fēng)還是水，近幾年來都棄的比較厲害，就是說我們?cè)趺礃影熏F(xiàn)實(shí)這個(gè)問題且了才能走向大家認(rèn)為的比較美好的未來，這是我們近五年來在座的各位一定要干的事情，大家都得從各自的角度提出我們的解決方案。
我這里拋出一個(gè)觀點(diǎn)是什么呢？就是關(guān)于這個(gè)靈活性的問題，我們都知道以前電力系統(tǒng)運(yùn)行是上頭這條綠色的曲線，我們給了一條負(fù)荷曲線之后所有的機(jī)組跟著這條線跑，我們希望能夠包住這條負(fù)荷曲線。這個(gè)時(shí)候你的電源一半甚至到更多變成了可再生能源，它帶來的問題是什么呢？就是來回的波動(dòng)，依賴于我們預(yù)測系統(tǒng)，只要預(yù)測就一定有不準(zhǔn)的問題。所以在這種情況我們未來會(huì)有三個(gè)突出的問題，第一個(gè)是會(huì)有更高的爬坡率。這個(gè)爬坡的事情對(duì)搞調(diào)度的人來講是非常頭痛的，一定要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按照規(guī)定的功率調(diào)節(jié)方向調(diào)動(dòng)這個(gè)機(jī)組或者其他資源滿足這個(gè)調(diào)節(jié)的要求。實(shí)際上這個(gè)問題是未來所面臨的首要問題，還有就是各種不確定性變得更多，以前大家搞負(fù)荷預(yù)測已經(jīng)非常有信心的，95%以上的預(yù)測準(zhǔn)確率沒有問題。我們從電力系統(tǒng)的基本概念來講，以前我們講可靠、經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)在要增加一條就是靈活的問題，我們認(rèn)為未來的電力系統(tǒng)要講四性，就是安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)。我們想構(gòu)建一個(gè)基于靈活性的未來電力系統(tǒng)的平衡原理，還是這些參與者，有供給方還有需求方，如果說從靈活性的角度來看，大家的身份是可以轉(zhuǎn)變的，風(fēng)電場因?yàn)檎{(diào)節(jié)能力相對(duì)弱，在靈活性的市場平衡之下，需求方和供給方在市場為基礎(chǔ)的條件下會(huì)變得跟以前不太一樣。而我們儲(chǔ)能作為一個(gè)能源轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，我們認(rèn)為定位儲(chǔ)能在整個(gè)大場景之下是能源轉(zhuǎn)換，因?yàn)樗旧聿皇请娫?，沒有發(fā)電的能力，一定要先儲(chǔ)才能放。構(gòu)建的一個(gè)新的平衡就是說我們需要一個(gè)靈活性的需求和靈活性的供求原理，這個(gè)一定要結(jié)合一個(gè)市場的平衡，這樣才能構(gòu)建一個(gè)新的靈活性平衡原理。原來的這種電力電量平衡，我們一定是依據(jù)我們的負(fù)荷曲線作為我們所有研究的輸入的，我所有的電源變化、所有的機(jī)組調(diào)節(jié)都是以我們所謂的負(fù)荷曲線為依據(jù)的，這個(gè)就包含了我們的負(fù)荷和可再生能源的總體出力的總和，這個(gè)時(shí)候可再生能源的裝機(jī)占比包括出力占比已經(jīng)達(dá)到一個(gè)足夠高的程度，所以我們需要去研究它的新的平衡。
這張圖是借用我們一個(gè)搞儲(chǔ)能的專家的圖，為什么我們這里要把儲(chǔ)能單獨(dú)拿出來？也是為了應(yīng)景，畢竟是一個(gè)儲(chǔ)能的會(huì)議。另外還需要講一個(gè)觀點(diǎn)，就是大家對(duì)儲(chǔ)能寄予厚望，一直有一個(gè)定位就是說它是一個(gè)革命的力量，一定是革現(xiàn)有電力系統(tǒng)若干環(huán)節(jié)的命。但是我們說革命這個(gè)詞往往比改革更加血腥，所以說現(xiàn)在來講就是所謂的到了深水區(qū)以后一定有上與下的差別。在整個(gè)儲(chǔ)能的體系當(dāng)中，不管是化學(xué)儲(chǔ)能還是物理儲(chǔ)能，要在我們剛才所講的電力系統(tǒng)下用，一定要從容量規(guī)模和調(diào)節(jié)的性能要求等等要適應(yīng)我們電力系統(tǒng)的要求，這就是作為一個(gè)大背景。
下面我們用兩個(gè)案例的方式說明到底怎么去用這個(gè)，一個(gè)是在整個(gè)系統(tǒng)層面我們講網(wǎng)和儲(chǔ)的一體化規(guī)劃，這個(gè)問題是怎么提出來的？就是我們說的如果我們放在一個(gè)高比例的場景之下一定會(huì)有一個(gè)調(diào)節(jié)需求，這個(gè)調(diào)節(jié)需求由誰來滿足就必然要有一個(gè)量化標(biāo)準(zhǔn)的問題。靈活性到底怎么去定量的計(jì)算，你說一個(gè)電力系統(tǒng)靈不靈活？以前我們總是以案例的方式來說，說在這種運(yùn)行情況之下能夠確定它是靈活的，但是我們能不能給一個(gè)概念一樣做呢？能不能類似的定義這樣一個(gè)量化的靈活性的問題，以及相應(yīng)的怎么建立它的約束指標(biāo)。
我們看看它的物理概念是什么？實(shí)際上我們就是要找一個(gè)兩層的機(jī)理，上層關(guān)鍵是建立我們的投資決策體系，我到底是選擇儲(chǔ)能還是選擇火電機(jī)組的靈活性，下層一定是一個(gè)技術(shù)支撐的體系，也就是說對(duì)靈活性的交換機(jī)制要建立一個(gè)非常詳細(xì)的評(píng)價(jià)，什么樣的方式能夠得到一個(gè)共同的效果，這就有一個(gè)好與壞的比較了。在這個(gè)思路之下我們?cè)趺慈プ鐾顿Y？要做投資的話我們一定要證明這個(gè)最優(yōu)投資是存在的，首先我們證明了它一定存在這樣一個(gè)極值，我們的整體投資最小，這樣就意味著不一定是局部的設(shè)備或者子系統(tǒng)獲益最大，這當(dāng)中我們就要把全網(wǎng)當(dāng)中所有包含在內(nèi)的元件包括我們發(fā)電設(shè)備、輸電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備一塊放進(jìn)去才能做這樣的優(yōu)化。這樣的一個(gè)優(yōu)化結(jié)果，我們一定要去做一個(gè)模擬才能得到這個(gè)結(jié)果。這個(gè)模擬過程我們可以先去做技術(shù)上的可行，實(shí)際上在工程上我們都有這個(gè)概念，一定是技術(shù)可行才講經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，先做下層的優(yōu)化就是保障整個(gè)靈活的平衡的技術(shù)可行性。保障了這個(gè)可行性之后我們就可以進(jìn)一步的去做上層的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。這個(gè)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)我們證明了它實(shí)際上一定是存在這個(gè)最優(yōu)值的，如果不存在這個(gè)最優(yōu)值的話我們一定要用別的手段來解決了。通過這樣的流程我們做一個(gè)簡單的案例，讓大家看看實(shí)際數(shù)據(jù)會(huì)是什么樣的結(jié)果。我們這里實(shí)際上是一個(gè)內(nèi)蒙的規(guī)劃數(shù)據(jù)的案例，我們給了常規(guī)的火電，包括這里的年產(chǎn)基礎(chǔ)，還有自備火電還有這些儲(chǔ)能，我們考慮各自的調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)范圍。
我們想比較一下，這么多的手段到底怎么樣組合能夠達(dá)到一個(gè)最佳的效果。這就是做的一個(gè)投資效益曲線，這條藍(lán)色的是凈收益曲線，它一定有一個(gè)最高點(diǎn)，這個(gè)最高點(diǎn)就是我們的一個(gè)最優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)指示意義是什么呢？就是說我們實(shí)際上是可以找到這個(gè)最優(yōu)點(diǎn)的運(yùn)行的。大概的效果是什么樣的呢？取決于你對(duì)靈活性的要求，如果說你對(duì)靈活性的要求越高的話，你一定調(diào)的范圍越小，我們的儲(chǔ)能就大有市場。包括這個(gè)自備的調(diào)峰手段也可以用了，包括需求響應(yīng)也可以用了。實(shí)際上我們大概還使有一個(gè)傾向性的，現(xiàn)有的火電的靈活性應(yīng)該還是放在第一步考慮，然后才是我們儲(chǔ)能、調(diào)峰等等手段，因?yàn)槔锩嬗幸粋€(gè)經(jīng)濟(jì)代價(jià)的問題。我們以前的思路，電網(wǎng)調(diào)度針對(duì)每一個(gè)電場來做，我們現(xiàn)在不想用這種思路做，這樣會(huì)讓我們的調(diào)度也變得很難受，因?yàn)橐艿狞c(diǎn)太多。
以前說我們20年火電廠的數(shù)據(jù)庫大概也就是幾千個(gè)機(jī)組的范圍，結(jié)果3年風(fēng)電機(jī)組一上來就過萬臺(tái)機(jī)組了，所以這個(gè)管理是很麻煩的。我們把它變成集中開發(fā)、集中外送，加一個(gè)集群的概念，達(dá)到兆瓦級(jí)甚至是達(dá)到百萬常規(guī)機(jī)組級(jí)，這樣的一個(gè)問題我們?cè)趺慈プ?？?shí)際上就是找到它的內(nèi)外優(yōu)化層面，第一個(gè)是找到調(diào)節(jié)量的均衡分配的能力。各個(gè)風(fēng)電廠之間到底怎么去分配，一定要考慮互補(bǔ)性。還有就是假設(shè)每一個(gè)都有一個(gè)儲(chǔ)能，也有一個(gè)相互調(diào)劑的問題。如果這個(gè)時(shí)候某一個(gè)A風(fēng)電場需要用，BCD風(fēng)電場都可以支持，當(dāng)然這個(gè)不是白用的，是需要有市場支撐的。在成本當(dāng)中我們還要考慮功率平衡的約束條件，這樣我們做出來的結(jié)果就是希望能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)拿集群作為一個(gè)代理去作為一個(gè)整體去跟電網(wǎng)進(jìn)行溝通和交易。因?yàn)樵缟蠗钤菏空f要成立聯(lián)盟才能改善儲(chǔ)能在整個(gè)市場或者在整個(gè)國家管理體系的地位，其實(shí)這個(gè)是有一定的技術(shù)合理性的，因?yàn)楫?dāng)你體量規(guī)模差不多的時(shí)候才有一個(gè)平等的對(duì)話基礎(chǔ)。一樣的道理，我們就有一個(gè)利益分配的問題。我們最終是想證明什么呢？如果說我們儲(chǔ)能的投資者是一個(gè)理性投資者，沒有惡性競爭或者說沒有通過壟斷抬價(jià)的，這種理性的假設(shè)之下我就可以去做一個(gè)博弈，最終是希望我的集群收益一定要大于單獨(dú)控制的收益，而且要體現(xiàn)各個(gè)風(fēng)電場之間的公平和效率。
這樣做下來的結(jié)果我們認(rèn)為還是可以做到的，也就是說我們從理論上來講可以研究它的相互吸引力，就是說你這個(gè)聯(lián)盟最終怎么樣才能成立，一定是大家都基于一個(gè)公平原則去做才能成立。這個(gè)就是我們拿實(shí)際的數(shù)據(jù)做出來的一個(gè)結(jié)果。實(shí)際上這個(gè)背后的引子實(shí)際上就當(dāng)時(shí)在東北做的那個(gè)儲(chǔ)能的方案，至少參與的幾個(gè)風(fēng)電場之間獲得了比較好的收益，儲(chǔ)能投資一定程度上投資回報(bào)率是比其他的要高很多的。
我們總體來講，通過這樣的一個(gè)分配方式我們可以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)和綁定，通過這個(gè)研究我們也有一個(gè)概念。就是儲(chǔ)能走的一種技術(shù)合作路線跟我們以前做的一定不一樣，因?yàn)樗偸菃卧?，但是組合的數(shù)量大，這個(gè)跟以前我們傳統(tǒng)火電機(jī)組單機(jī)容量大數(shù)量少的特征是完全不一樣的。所以我們類似的道理做了一個(gè)不同尺度的協(xié)調(diào)規(guī)模，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)你協(xié)調(diào)的儲(chǔ)能數(shù)量越多的時(shí)候，最終取得的效果越好，也就是說仍然有一個(gè)規(guī)模效應(yīng)存在，這個(gè)和我們當(dāng)初講的火電的規(guī)模效應(yīng)是不一樣的。我們?cè)谖磥淼膱鼍爸拢`活性一定會(huì)成為一個(gè)有價(jià)值的市場，它一定會(huì)成為我們儲(chǔ)能未來應(yīng)用的一個(gè)重大需求。儲(chǔ)能將作為一種專門的靈活調(diào)節(jié)資源將在未來電網(wǎng)中獲得巨大的應(yīng)用潛力，另外是我們做了一些小的案例，證明了在多個(gè)風(fēng)電場之間去應(yīng)用這種分布式儲(chǔ)能做廣域協(xié)調(diào)控制是可以實(shí)現(xiàn)我們儲(chǔ)能的價(jià)值回收的。我的報(bào)告就到這里，謝謝大家。
