中國儲能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月26日上午的“儲能電站與技術(shù)應(yīng)用（四）“專場，中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計研究院有限公司儲能技術(shù)中心主任楚攀在會上分享了主題報告《基于數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)的儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢和未來預(yù)測》，以下為演講實錄：
楚攀：感謝大會給我這個機(jī)會今天來給大家分享一下我的報告。這是我的報告題目“基于驅(qū)動技術(shù)的儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢和未來預(yù)測”，其實我不是做數(shù)據(jù)分析的，但是我統(tǒng)計了一些數(shù)據(jù)給大家看一下未來儲能會朝哪個方向來發(fā)展。
從國家戰(zhàn)略來看，這是國家發(fā)改委和能源局2016年頒布的《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略》，我摘抄了一些關(guān)鍵的點，根據(jù)這個革命戰(zhàn)略，我們的非化石能源要達(dá)到占比20%左右，非化石能源的發(fā)電量要達(dá)到50%，舉一些專家的測算，如果非化石能源的發(fā)電量要達(dá)到整個電力消費的50%的話，非化石能源的裝機(jī)將達(dá)到80%，就是說我們未來的光伏風(fēng)電還有非常大的想象空間。
從全世界角度來看，這個是2015年的時候，右下角黃色之指可再生能源電力，在全球能源電力的結(jié)構(gòu)19.3%，2016年增長到了24.5%，2017年繼續(xù)增長，增長到26.5%，但是2018年的數(shù)據(jù)暫時還沒出來，因為2018年的報告出的是2017年的數(shù)據(jù)，2019年出2018年的報告，暫時還沒有，但是我看了一下我們國家能源局的統(tǒng)計，大概中國可再生能源電力的占比已經(jīng)達(dá)到了接近1/3，就是這個趨勢一直在增長，可再生能源的電力一直在增長，我們隨之配套儲能又是多少呢？大家可以稍微計算一下。
接下來看一下全球光伏的增長情況。這是過去10年的增長情況，數(shù)據(jù)來源是IEA國際能源署，數(shù)據(jù)還是比較權(quán)威的，大家看到增長非常快，我們一直以為這幾連光伏不是受到了一些打擊，只是政策上的，但是裝機(jī)容量增長很快，基本上呈現(xiàn)了指數(shù)級的增長。
（PPT）這是我們光伏裝機(jī)前十名的國家，最高是中國，然后是美國、日本、德國，做儲能的同仁可以比較清楚的知道，其實這幾個國家也是儲能市場最好的，所以我們最大的儲能市場還是在中國，海外也就是美國、日本、德國、意大利這些國家。
接下來這張是全球的風(fēng)電裝機(jī)容量的增長，也是過去十年，其實也是很快速的在增長，曲線類似于指數(shù)增長吧。
看一下各個國家之間的占比，最大的還是中國，然后是美國、德國、印度、西班牙，這些國家也都是儲能，包括一些儲能+風(fēng)電，光儲一體化項目最多的國家。這也是開拓的重要目標(biāo)。
這是一個比較新的情況，是海上風(fēng)電近十年的增長，大家可以看多，海上風(fēng)電其實增長的也非?？欤饕跉W洲，尤其在北歐。為什么我把這張圖拎出來呢，我是來自廣東省的，廣東省能源設(shè)計院，目前廣東的海上風(fēng)電，包括江蘇、浙江的海上風(fēng)電發(fā)展非?？?，廣東省將在2030年建成3千萬千瓦的裝機(jī)容量，非常大，加上廣東省目前已有的光伏和路上風(fēng)電，到2030年有可能有6千到7千萬的可再生能源的裝機(jī)，這樣的裝機(jī)下電網(wǎng)需要多少的儲能能量來進(jìn)行配套，大家可以估算一下。
接下來換一個角度，從科學(xué)的角度來看。為什么呢？因為其實我們現(xiàn)在很多技術(shù)的最原始的驅(qū)動力都是從大學(xué)、研究所出來的。我們看一下論文數(shù)量的變化，這是從1976年到2019年整個風(fēng)電領(lǐng)域論文每年發(fā)表數(shù)量的變化，大家可以看到，當(dāng)論文快速增長的時候，基本上是處于指數(shù)增長的拐點，也是我們風(fēng)電行業(yè)快速發(fā)展的時候，大概2007、2008年，增長速度非常快。這是光伏領(lǐng)域的，和風(fēng)電的規(guī)律是類似的也是當(dāng)論文快速增長的時候，在他指數(shù)增長曲線拐點的時候，也是光伏領(lǐng)域發(fā)展非?？斓倪@些年份。其實很多時候我們這個領(lǐng)域的發(fā)展，很多事物的發(fā)展規(guī)律，大部分都是指數(shù)級的，包括一個公司營業(yè)額的增長，包括比如說微信用戶數(shù)的增長，我們做一個行業(yè)也是類似的，但是我們大部分人都是線性思維，所以我們看待一個行業(yè)要用指數(shù)型思維。我們再看儲能領(lǐng)域論文的變化趨勢，我感覺已經(jīng)到了，像2018年、2019年已經(jīng)到了指數(shù)增長快速變化的區(qū)域，未來很可能是一個快速增長的趨勢。
我統(tǒng)計了18182篇期刊論文的關(guān)鍵詞，分析一下目前儲能領(lǐng)域重點關(guān)注的是什么。大家可以看到關(guān)鍵詞很多，像蓄能器、儲能器、儲能系統(tǒng)，這些都是基礎(chǔ)概念類的詞。最后我統(tǒng)計了一下得出來關(guān)鍵的是這樣，未來需要我們關(guān)注的儲能技術(shù)和儲能發(fā)展方向，現(xiàn)有的就不說了，像鋰離子儲能，現(xiàn)在非?；鹆?，這是現(xiàn)在的，我們要謀發(fā)展肯定要看未來，所以我們要看未來的趨勢，大概有這三個方面，從18000多篇論文的關(guān)鍵詞里總結(jié)出來的，超級電容、飛輪儲能、混合儲能系統(tǒng)。因為目前整個儲能領(lǐng)域，鋰離子儲能介紹的非常多，接下來我介紹一下飛輪儲能，最后再介紹一下混合儲能系統(tǒng)。
飛輪儲能大家也比較熟悉，其實是一種機(jī)械儲能方式，工作原理很簡單，能量計算公式就是這樣的，所以儲存多少能量就可以根據(jù)它的轉(zhuǎn)速非常容易的測算出來，就是說它的SOC是非常容易測定的，這點是相對于電化學(xué)最大的不同。這是它的一些核心模塊，目前做的比較好的飛輪儲能大概每分鐘可以到三四萬轉(zhuǎn)，它的日歷壽命大概20年，幾百萬次已經(jīng)不足以描述了，只要你的金屬疲勞滿足安全就可以一直運轉(zhuǎn)。核心系統(tǒng)分為飛輪模塊、圖形用戶模塊、飛輪控制單元，最關(guān)鍵是磁力軸承技術(shù)，為了維持磁軸承減少它的能量消耗，還有對應(yīng)的抽真空系統(tǒng)。
這是目前比較成熟的產(chǎn)品規(guī)格，單機(jī)功率450千瓦，大概能做15秒，目前這個也是我們廣東院做的混合儲能系統(tǒng)里面比較重要的裝備，后面會講到，我們用到了火電廠AGC調(diào)頻項目里。這個是150千瓦的，這個稍微小一，時長依然是15秒，這些都是非常成熟的產(chǎn)品，在國外大概已經(jīng)用了1500—2000套。這個是目前正在研發(fā)的一些飛輪儲能產(chǎn)品，未來像后面容量最大的那個儲存電量有200千瓦時的儲能產(chǎn)品，它完成之后我覺得可能獨立承擔(dān)一些調(diào)頻任務(wù)，甚至是一些小型的調(diào)峰任務(wù)。
飛輪陣列系統(tǒng)的特點，時間關(guān)系不一一念了。總之，我覺得最好的一個特點就是它的SOC狀態(tài)是完全透明的，這點在調(diào)頻里，尤其是在火電廠聯(lián)合AGC的二次調(diào)頻是非常關(guān)鍵的對，SOC狀態(tài)的把握才知道你去響應(yīng)指令該如何響應(yīng)、能夠響應(yīng)到什么深度。
這是飛輪儲能的核心技術(shù)，也不一一念了。核心優(yōu)勢，長壽命、低成本、易回收，也是電力行業(yè)比較關(guān)注的幾點。
這個是飛輪儲能和鉛酸電池相比，從統(tǒng)計學(xué)的觀點來說，飛輪儲能系統(tǒng)做的UPS安全性是高于鉛酸電池的，大家可能覺得三元鋰不安全，甚至磷酸鐵鋰有時候也出問題，都覺得鉛酸夠安全了吧，實際鉛酸電池依然可能會發(fā)生一些事故，比如像左下角某個銀行的數(shù)據(jù)中心，由鉛酸電池做的UPS系統(tǒng)發(fā)生了火災(zāi)，導(dǎo)致了2億人民幣的損失。
飛輪儲能應(yīng)用的領(lǐng)域非常多，數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、賭場，包括機(jī)場，還有一些工業(yè)企業(yè)電子廠房，也可以用于應(yīng)急電源車。這是比較有意思的，現(xiàn)在在地鐵的進(jìn)出站能量回收方面，一般來說，大部分采用的都是這樣的技術(shù)消耗到了電能，用飛輪技術(shù)就可以把這個能量回收，投資回收期也比較好。
這個是能夠帶來的一些好處，我就不一一念了，其實用了論之后我們就不采用制動電阻了，這樣帶來的輔助效果是可以減少隧道內(nèi)的熱量，還降低了空調(diào)的成本。
這是一個在國外應(yīng)用的例子，在美國洛杉磯應(yīng)用的例子，用飛輪儲能回收制動的能量，只回收了15%左右，雖然只回收了這么一點，沒有完全回收，大概5年的投資回收期，就可以把投資成本回收回來，按照飛輪的使用壽命，而且還有飛輪比較低的維護(hù)成本，大概后面還有15年左右的使用期，是非常好的商業(yè)模式。目前國內(nèi)也有地鐵在做類似的項目，可能快的話2019年大家在沈陽看到這樣的項目。
接下來是在電力市場的應(yīng)用，尤其是在電力輔助市場，電力輔助市場大家現(xiàn)在比較熟悉的，像一次調(diào)頻、二次調(diào)頻，包括機(jī)組靈活運行，二次調(diào)頻比較多，像在山西，最早是在山西做起來，第一可能是北京石景山，一次調(diào)頻主要集中在東三省區(qū)域，還有火電機(jī)組的靈活運行。
調(diào)頻的需求，這是二次調(diào)頻的需求，我們經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)，全天的調(diào)頻需求基本上是符合正態(tài)分布，我們對它進(jìn)行頻率分析，知道它的一個月中高頻分量占全部調(diào)頻分量的23%—36%，一天中的高頻分量到調(diào)頻中的30—40%。我們快速響應(yīng)的調(diào)頻資源，像飛輪、鋰離子儲能都可以很好的改善。
我們針對不同的調(diào)頻需求再繼續(xù)分解，看看用什么樣的儲能技術(shù)去滿足這個需求。比如一次調(diào)頻，我們從頻率的觀點來看，就屬于一個極高頻的需求，目前的儲能技術(shù)可能就飛輪儲能、超級電容比較合適。二次調(diào)頻，可以分成高頻需求和部分低頻需求，高頻需求分飛輪儲能、超級電容、電化學(xué)，低頻需求分為電化學(xué)和小型壓縮空氣儲能。靈活運行，極低頻需求，分為小型壓縮空氣儲能、電鍋爐儲能。目前在東三省就有一些這樣的項目，尤其是一些熱電廠，在冬季的時候，電網(wǎng)需求沒那么大，讓你負(fù)荷上網(wǎng)越少越好，多上網(wǎng)反而罰款，所以現(xiàn)在東三省的電廠做了一些改造，就是把電轉(zhuǎn)化為熱，一些熱電廠都在改造，都需要供熱的時候再把這個熱量供應(yīng)出去。大家可能覺得，尤其是搞這些能量品位的專家覺得不是浪費嘛，把高品位的變成低品位的，經(jīng)濟(jì)上是可行的，這個商業(yè)模式目前在東三省是行得通的。
這是一次調(diào)頻，這是我們目前在做的一個項目，隨便拿一點數(shù)據(jù)來分享，大家也不要傳播。
一次調(diào)頻當(dāng)它的頻率變動的時候，目前很多機(jī)組大家都很熟悉，自帶一次調(diào)頻能力，但是為了安全起見，為了機(jī)組的一體化，為了鍋爐穩(wěn)定運行，很多一次調(diào)頻信號是不響應(yīng)的，現(xiàn)在有一些區(qū)域的電網(wǎng)公司，他們對于你不響應(yīng)一次調(diào)頻信號是有罰款的，如果我們能配上飛輪儲能。大家可以看到，頻率的變化是綠色這條線，突然跌落就需要我們的輸出功率來增加，最后達(dá)到頻率的平衡。深藍(lán)色的這條線是我們實際的處理，就是沒有配套飛輪儲能系統(tǒng)的時候的處理情況，這個是不達(dá)標(biāo)的。如果我們配套了一定量的飛輪儲能系統(tǒng)，可以達(dá)到虛線的紫色線的情況，就達(dá)到了電網(wǎng)一次調(diào)頻各項參數(shù)的考核，就不會再罰款了。
二次調(diào)頻領(lǐng)域，剛剛我也介紹到了，二次調(diào)頻的需求可以分為高頻和低頻，高頻的時候其實我們是可以用飛輪儲能來做的，低頻鋰離子電池是比較合適的，為什么要這樣做呢？這就涉及到現(xiàn)在目前電化學(xué)聯(lián)合火電機(jī)組AGC調(diào)頻的一些問題，根據(jù)中國電科院的一些測試數(shù)據(jù)，基本上中國電科院他們把國內(nèi)這些一線品牌的電池都測過，大概運行超過3個月以上，你的SOC的偏差可能就會超過10%，如果運行超過半年以上，你的SOC的偏差，鋰離子儲能的、磷酸鐵鋰，整個儲能系統(tǒng)的SOC偏差可能達(dá)到30%，大家知道在AGC調(diào)頻過程中，我們對整個鋰離子儲能系統(tǒng)是快速的頻繁的淺充淺放，雖然是淺充淺放但是次數(shù)非常多，一直沒有機(jī)會進(jìn)行自己的校核，結(jié)果導(dǎo)致他的SOC狀態(tài)偏差越來越大，有可能運行一年之后不校正，你的SOC偏差達(dá)到了50%，這套系統(tǒng)就沒有辦法運行了?，F(xiàn)在調(diào)度信號來了需要你放電，從SOC上看你還有電但是放不出來，或者從實際信號看能充電，實際上充不進(jìn)去，不能響應(yīng)調(diào)頻費用拿不到。現(xiàn)在在山西包括廣東的項目剛剛做，出現(xiàn)這種情況還比較少，廣東省第一個項目才剛剛幾個月。按照一些做的比較好的調(diào)頻情況，一天收益大概七八萬，如果你停一天就是七八萬的損失。
鋰離子調(diào)頻電站和飛輪儲能調(diào)頻電站，我覺得二者可以結(jié)合起來。飛輪儲能電站和鋰離子調(diào)頻電站結(jié)合起來以后形成混合儲能系統(tǒng)，就是我剛剛分布1.8多萬篇論文的時候研究的一個趨勢，讓飛輪儲能去響應(yīng)整個調(diào)頻過程中頻率非常高的這一段，讓它去發(fā)揮大功率、短時間充放電的作用，承擔(dān)尖峰的處理，讓我們的電化學(xué)儲能系統(tǒng)承擔(dān)基礎(chǔ)部分的，減少我的充放電時候的倍率，提高安全性。另外一點，有了飛輪儲能系統(tǒng)的存在，當(dāng)我不響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)度信號的時候，其實可以把鋰離子電池里面的電充到飛輪儲能系統(tǒng)里面，這樣轉(zhuǎn)移看起來有一點能量效率的損失，可能損失10%幾，但是可以用這種方式對鋰離子儲能系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，就是說讓它的SOC會更加準(zhǔn)確，這樣的話對它未來的運行也會提高幫助，整體來說還是會提升整個項目的收益能力的。
目前廣東省內(nèi)的一個火電廠在做這樣的混合儲能調(diào)頻的系統(tǒng)，做成之后有可能在2019年，如果一切順利的話，包括調(diào)試各方面，必定是兩個不同的子系統(tǒng)，一個機(jī)械儲能、一個化學(xué)儲能要聯(lián)合運行，如果一切順利可能2019年會投入運行，到時候可能會是權(quán)利第一個，預(yù)計它的KP值的提升，會在單純的用鋰離子的基礎(chǔ)之上提高20%—30%。
（PPT）這是我對未來儲能技術(shù)發(fā)展趨勢的一個判斷，可能不準(zhǔn)，請大家參考。
感謝大家，我的分享到此結(jié)束。
（本文根據(jù)演講錄音整理，未經(jīng)演講人本人審核）
