中国储能网讯:2017年4月24-26日,第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉酒店圆满召开,来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表,围绕产业热点话题,发表了一系列精彩演讲,中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。
大会期间,阳光电源股份有限公司副总裁兼光储事业部副总裁吴家貌在“储能电站暨微电网专场”,以《电力化学储能系统发展趋势》为题发表演讲,现将演讲主要内容发布,以飨读者。
阳光电源股份有限公司副总裁兼光储事业部副总裁吴家貌
吴家貌:各位朋友大家好,我是阳光电源的吴家貌,专门负责公司的储能业务。我今天给大家汇报的题目是储能系统应用趋势的研究。我的报告分四个部分,一个就是简述,第二个是趋势,第三个方向,第四个是我们简单的介绍。在这里我们简单的讲一下储能的几种应用,简单来说我们按照它的应用场景来分。微电网目前在国内应该是一个主要的应用,它主要是解决边远地区的海岛问题,特别是我们的光储结合代替柴油机。第二个就是辅助新能源电并网,实际上大家觉得现在没有储能,新能源也挺有用,目前现状是这样的,但是如果储能加进去的话,也许对我们这种新能源电网更加有利。需求侧响应,目前在国内,我们在欧美国家特别是在欧洲国家和美国都有这种需求侧响应的政策。这个市场应该是在欧美市场,我们国家在需求侧响应里面,江苏省做了一些试点,需求侧响应代替我们原来的拉闸限电。需求侧响应一个是部分客户多余的电给一些需要用电的客户进行调节,还有就是我们用储能系统参与调节。储能系统参与调节里面,其实收益是有几块的,这个要算大帐的。我们平时讲的需求侧响应都认为是电价差,实际并不是这样,差价只是需求侧响应的一部分,实际上有很多,可以替代这种基础设施建设,可以调节功率,可以帮助我们关键设备更好的使用。所以,需求侧响应到目前在国内也没有进行很好的应用。
还有就是调频的,大家知道美国和英国每年都有很多的调频项目,美国也是目前全球贡献最大的一块市场。在国内有两个细则,在某种角度上来说也是奖励政策,它可以帮助火电进行调整,在火电没有顶上去的时候可以用储能顶上去,可以在电网处多拿到发电指标,从某种角度来讲它的收益比给一个电价更高,应该说收益效果还是不错的。电化学储能不管是有哪几种应用,我想简单的介绍一下。电化学储能包括四个部分,就是说电池、逆变器、能量管理系统、监控平台,组成一个系统解决方案。我们之前讲了很多储能系统,讲电池、能量管理、PCS等等都是在这几块,主要是在这里面。这里面我要讲一讲我们电化学储能的几个特点,我们电化学储能和电动车储能都是储能,但是从储能设计上关注点是不一样的。电动汽车的储能更关注它的续航历程,数量比较小。所以带来我们对电池的管理和对储能的管理是不一样的,从某种角度上来讲这种电力储能的管理更加复杂。电动车方面安全性能是管理的重点,我们的储能更关注的是一致性,如果你是用在调频上面的,你的放电规律是怎么样的,你跟电网的协调是怎么样的,这个要求比电动汽车更加复杂。在一个储能系统里面,我们经常遇到各种各样的电池混合在一起使用,比如铅炭电池和我们的锂电池放在一起使用的,对这种不同电池的管理系统要求也非常复杂,这些都是我们要考虑的因素。如果是微网的话就更加复杂了,它与各种能源结合在一起,不仅与风机、柴油机、光伏有这种协调控制问题,还有并离网的运行切换,还会遇到各种冲击负荷的状况,还要考虑到天气问题。所以我们要提出来在这种微电网控制下面,我们的系统集成这方面,以及我们的电网架构这方面要因地制宜科学设计。所有的这些东西你如果前期考虑充分了,优化设计了,不仅可以降低你的系统制造成本,而且可以帮助你系统的后期的可靠运行是关键的一个因素。
就以我们西藏双湖这个项目为例,它本身在5千米的海拔上面,他们之前是用柴油机的,我们要用光储结合代替柴油机供电。这里面的要求就比较高,要考虑各种负荷的冲击,而且要考虑到这个海拔,同时要考虑到这种光伏发电的阻抗,以及太阳光不确定性造成的阻抗的变化,以及我们这么多台光伏逆变器并在一起造成的这种并联的谐波,我们都要考虑进去。还有就是要考虑到多种电池的资源协调管理,同时要考虑到我们的虚拟发电机技术。因为这里面没有主干网,是用光储来代替柴油机,所以我们自己要做到同步发电技术、下垂技术来给各种负荷进行供电。所以这种技术是在我们的系统集成里面必须要考量的因素。在这里我们通过这些数据,我们对目前储能的一些认识,从2011年起电化学储能目前增长是26%,这个数字大家都很清楚。另外2016年我们总共电化学储能是1.7GW,还是增长很快的,增长的主要贡献是来自于美国、欧洲以及澳大利亚的市场,国内的贡献还是比较微乎其微的。三元锂电池也是一个增长的因素,在这里我不是说其他电池不行,我只是把这个数据分享一下。因为现在各种电池百花齐放,对我们行业发展来讲应该是好事,我也认为每种电池应用在不同的场合都有自己的优势。
我们也看到特斯拉和宝马等国外的一些厂家都选择三元锂电。考虑到不同的电池,不管你是什么电池,我们在选择的时候如果从经济收益回报的角度来说,肯定还是应用这个公式。上面是它的设备投资除以生命周期的吞吐量,电池的吞吐量应该就是它的度电成本。下面这个公式也有很多专家讲过,实际上分子是我们简单理解,就是我们的电池PCS的初始投资成本,分母里面一个是电池容量、循环次数、逆变器效率和电池的充放电效率,上面如果分子是固定的,下面的影响就很大了,每种电池里面都是不一样的。你想想看,它一个分母,这个成本是不一样的。刚才我们的文总给到一个表格,大家也可以拿去算一下。循环次数、储能逆变器效率,目前逆变器效率是一个点两个点,对这里的影响还是不大的,逆变器更关注的是可靠运行。还有就是电池的充放电效率,这个影响是很大的。所以你在考虑我们的度电成本的时候,千万不要说几千次后面就算出来多少多少,一定要把所有的因素都算进去,这是我们投资商必须关注的问题。
我们还有几个概念要阐述一下,我们有一个用电容量和电池容量的概念,假如说这个用电容量是一千度电,如果你充放电百分之百,那你要配一千度的电池,如果充放电是50%的话就配2千度电池,这是不一样的。还有就是我们的电池的充放电次数,必须有前提和后缀。前提方面一个是充电倍率、放电倍率、DOD。大家在说放电次数的时候一定要说前提是3个,后缀是1个,把前提后缀讲清楚才有意义。我们也看到国轩、宁德时代、比亚迪都是选择三元锂电。还有就是我们在考虑系统集成的时候一定要考虑电压等级,我们在美国推的都是1500伏的,我们国内还没有考虑,目前国内电池系统电压都是450V到850V,我们认为发展趋势是电压等级越来越高,它不仅可以提高能量密度,而且可以降低我们变压器的数量,这个帐要细算。同时我们要考虑到我们的热值,环境因素对我们这种储能系统的影响,这个影响对我们后期的维护以及运营都是非常关键的因素。我们很多项目就死在这些细节上面,包括我们做光伏逆变器,我们最简单的这个回流箱都很容易出大问题。先进的电池应用仿真技术借助大数据和数学模型、电池运营参数可精确、可靠地仿真出电池寿命曲线有效配制电池。当然我们也要考虑到数据采集监控,以及我们系统运行的状态和能量管理和综合管理方式。
这里我再补充一个,就是关于我们梯次利用的,梯次利用应用非常广阔,但是挑战非常大。挑战在哪里?第一就是我们不同批次的、不同厂家的、不同时间段的给不同电动汽车使用过后的这些电池千差万别。就是说你淘汰下来的电池里面的阻抗、电压等级都不要,你把这些电池拿过来筛选就是非常困难的工作。把这些电池筛选出来还要进行拆解,拆解以后要重新进行安装,这里面的成本就非常高。包括目前我都没有看到一个很成熟的梯次电池利用的案例。经过这套程序下来之后梯次电池的成本到底怎么样,我们还有待考证。我们的各种产品可以帮助电池厂家走到国外去,我们自己工厂的实验室都是认证机构,我们可以帮助电池厂家做一些实验,我们的PCS可以在全球销售。在全球能销售,同时有服务机构在当地,这也是我们能帮助到大家的。这里是我们的一些项目案例,项目非常多,我们总共做了400多个项目,累计电池装机容量达到了将近1GWH,我们总结了一些经验和教训愿意在今后和大家一起分享、一起合作。谢谢大家。
(本文根据现场录音整理,未经本人审核)