中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)”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(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。
中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)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(chǎng)”，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(gè)工程，我一直從事電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)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(gè)工程。
主要兩個(gè)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(gè)工程我們?cè)O(shè)計(jì)的考慮。
青海省的情況，截止到2017年底青海電網(wǎng)的情況，可以看出來青海總裝機(jī)量2500萬，水電裝機(jī)1191萬，火電399萬，新能源953萬。這個(gè)圖是2016年的數(shù)，實(shí)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(gè)大的清潔能源的基地，一個(gè)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(gè)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(gè)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(shì)，建立配套的電力調(diào)度、市場(chǎng)交易和價(jià)格機(jī)制，開展風(fēng)、光、水、火儲(chǔ)多能互補(bǔ)，一體化運(yùn)營(yíng)，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(gè)大的全省多能互補(bǔ)。對(duì)青海全省的多能互補(bǔ)，總體設(shè)計(jì)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(chǔ)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(shí)間尺度，像年、月、日，長(zhǎng)時(shí)間尺度電量不均衡性，出力波動(dòng)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(zhǎng)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(gè)不均衡性要通過儲(chǔ)能解決。儲(chǔ)能通過電池這么長(zhǎng)時(shí)間尺度不現(xiàn)實(shí)，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(shí)段就沒有。這樣每天也需要合理的配置儲(chǔ)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(duì)全年8760小時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)模擬計(jì)算，利用水電、光熱、抽儲(chǔ)和省間協(xié)調(diào)的手段，滿足青海8760小時(shí)的電力電量要求。5、方案進(jìn)行優(yōu)化，主要是對(duì)電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)儲(chǔ)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(zhǎng)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(jì)劃、運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)給定時(shí)段內(nèi)生產(chǎn)模擬計(jì)算，計(jì)算一系列的指標(biāo)。評(píng)價(jià)大的多能互補(bǔ)，主要是從四個(gè)方面來評(píng)價(jià)系統(tǒng)好不好，對(duì)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(huì)少一些。第三個(gè)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?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)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(shí)數(shù)是否合理，然后就是各種調(diào)節(jié)性儲(chǔ)能調(diào)節(jié)損失。還有一個(gè)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(zhǎng)期的交易，短期交易就不依賴。這樣等于認(rèn)為這個(gè)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(dòng)了，可能今年要開工這個(gè)工程，這是送電1000萬千瓦的直流工程，青海向河南送電。這個(gè)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(gè)系統(tǒng)，我這個(gè)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(gè)系統(tǒng)，通過這個(gè)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(chǔ)能，考慮了運(yùn)用這塊儲(chǔ)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(duì)電力系統(tǒng)的可靠性的改善，包括對(duì)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(duì)新疆、甘肅、陜西，有些長(zhǎng)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(zhǎng)期的周邊的交易曲線，另外對(duì)電源結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了調(diào)整，針對(duì)棄電發(fā)生的時(shí)刻，就說電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。包括對(duì)直流曲線，結(jié)合送端電源情況和受端負(fù)荷的情況，對(duì)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(gè)5%是包括了調(diào)峰電源的損失。我們?cè)谶@里面是叫廣義的棄電率，等于把這個(gè)都計(jì)算出來。通過多能互補(bǔ)系統(tǒng)和長(zhǎng)期的交易，青海可以滿足直流的送電?，F(xiàn)在這個(gè)研究結(jié)論是有爭(zhēng)議的，這是我們研究的結(jié)論，因?yàn)橹绷骺刂岂R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?？梢钥闯鰜恚热缯f前面的這一天，等于新能源發(fā)電比較好，等于棄電會(huì)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(zhēng)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(xiàng)目。海西多能互補(bǔ)，這個(gè)項(xiàng)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(gè)項(xiàng)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(chǔ)能正在開展設(shè)計(jì)，計(jì)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(gè)開工的項(xiàng)目。對(duì)多能互補(bǔ)的設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)儲(chǔ)能的電源，它擁有兩類儲(chǔ)能電源，一類是光熱電站，另外一個(gè)是電池，這是兩類的儲(chǔ)能電源。對(duì)這兩類儲(chǔ)能電源的設(shè)計(jì)，實(shí)際上是存在優(yōu)化的過程。這是對(duì)光熱電站。因?yàn)楣鉄犭娬敬蟮臉?gòu)成有儲(chǔ)能、發(fā)電環(huán)節(jié)。只有這三者之間的比例達(dá)到一個(gè)最佳，整個(gè)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(chǎng)面積，對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)是儲(chǔ)熱罐的儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)。它都有對(duì)應(yīng)最經(jīng)濟(jì)的點(diǎn)，鏡場(chǎng)、儲(chǔ)能和發(fā)電系統(tǒng)比例的配置，實(shí)際上單純從電站本體看，最終選擇鏡場(chǎng)面積是66萬平方米，是12小時(shí)的儲(chǔ)能。
如果參與到整個(gè)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)，這個(gè)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(chǎng)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(chǔ)和放，后面沒有太陽，就通過這個(gè)放電。光熱電站參與調(diào)峰主要有幾個(gè)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(shí)段，調(diào)峰能力不足，這樣就需要光熱電站的儲(chǔ)能儲(chǔ)起來，在太陽比較好的時(shí)候盡量不發(fā)電，這樣等于把這塊減少紅色的實(shí)際發(fā)電，藍(lán)色是資源條件，把這個(gè)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(shí)候，把光熱電站停下來，只是進(jìn)行儲(chǔ)能，也是挪到后半夜發(fā)電。3、平移，如果預(yù)測(cè)今天的儲(chǔ)能能滿足條件，發(fā)電就比較靈活，光熱電站晚啟動(dòng)一點(diǎn)，躲過中午的過程。剛才介紹了幾個(gè)儲(chǔ)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(huì)降低，這樣導(dǎo)致它自己的發(fā)電量會(huì)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(shí)候，也會(huì)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(shì)，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(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)，比如14個(gè)小時(shí)，今天的太陽只有14小時(shí)的熱量，可以通過儲(chǔ)能全部?jī)?chǔ)進(jìn)來，什么時(shí)候想發(fā)電就可以什么時(shí)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(shí)的發(fā)電量，這樣必須在白天的時(shí)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(jì)算，如果光熱電站參與調(diào)峰，對(duì)它的系統(tǒng)里面光伏和風(fēng)電的棄電量有一個(gè)減少的過程，可以看出來儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)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(huì)降低。光熱電站設(shè)計(jì)的時(shí)候多增加一些儲(chǔ)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(jià)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(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)，最優(yōu)的儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)會(huì)向后延伸。光熱電站，儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)是12小時(shí)比較好，如果參與調(diào)峰就需要13小時(shí)的時(shí)間。對(duì)于光熱電站的儲(chǔ)能，我們研究了另外的方案。通過儲(chǔ)能，在光伏和風(fēng)電大發(fā)的時(shí)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(chǔ)存在光熱電上儲(chǔ)熱的裝置里面，儲(chǔ)熱電站的儲(chǔ)熱罐還是比較大的，能進(jìn)一步降低電網(wǎng)里面的氣電，實(shí)際上和咱們的電鍋爐儲(chǔ)熱比較類似，但是這個(gè)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(gè)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(jì)劃出力曲線，再就是參與系統(tǒng)調(diào)頻。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)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(duì)蓄電池的容量選擇是不一樣的。在這個(gè)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(duì)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(shí)候，可以調(diào)整至平滑出力模式，電網(wǎng)上報(bào)預(yù)測(cè)的出力曲線，預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，還可以通過儲(chǔ)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(chǔ)能電站裝機(jī)5萬KW，儲(chǔ)能電池的不同儲(chǔ)能的時(shí)長(zhǎng)，儲(chǔ)能的時(shí)長(zhǎng)可以看出來，和光熱類似，隨著儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)的增加，它的風(fēng)電和光伏的棄電量也是逐步的減少。現(xiàn)在從工程做下來，經(jīng)濟(jì)回報(bào)總體比較差，因?yàn)楝F(xiàn)在電池作為能量型的儲(chǔ)電還是比較大?？赡苓x擇時(shí)間長(zhǎng)，回報(bào)率是比較差的。等于這個(gè)項(xiàng)目最終是選2小時(shí)還是1小時(shí)，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的時(shí)候是按2小時(shí)做的，也有可能干成1個(gè)小時(shí)的。這是儲(chǔ)能電站采用的電池方案，包括電力匯集。
當(dāng)時(shí)研究的時(shí)候，研究團(tuán)隊(duì)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(chǔ)能，因?yàn)槟孀兤骺梢援?dāng)成動(dòng)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(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
