中国储能网讯:5月13—14日,由中国化学与物理电源行业协会与中国储能网主办,中国化学与物理电源行业协会储能应用分会和中国投资协会储能产业投资促进中心联合支持的第五届中国国际储能大会在上海浦东盛高假日酒店隆重召开。据中国国际储能大会组委会秘书处负责人介绍,本次会议邀请了来自美、日、德、韩、英、澳、加、中等国内外19位前沿科学家发表精彩演讲,就进一步加强政策制定者、前沿专家以及优秀企业高层代表之间的交流,对当前急需开发的储能技术及商业化运营模式提出判断与建议。同时,对推动国家层面加大储能研发的投入力度,出台相应的激励政策,制定明确的中长期产业发展规划等方面具有重要意义。
中国国际储能大会作为储能产业领域最具权威性和影响力的国际盛会之一,本次会议邀请到国内外嘉宾450余人出席。其中,中国国际储能大会组委会秘书处邀请到阳光电源公司市场总监张彦虎先生就“阳光电源微电网系统解决方案”做精彩发言,以下为发言内容:
阳光电源股份有限公司市场总监:张彦虎先生
张彦虎:各位领导、各位专家,大家上午好,我来自阳光电源,首先我做一下自我介绍。我06年于浙江大学电气工程学院博士毕业后一直从事电力电子相关技术的产品研发和技术研发工作,可以说是做了9年的逆变器的研发工作,目前从事逆变器品牌推广工作,今天非常感谢主办方给阳光电源一次机会跟大家分享一下我们在大型的储能逆变器技术应用方面的市场判断和当前的应用现状。主要内容分三个部分。第一,储能是什么东西,储能有哪些应用场景,我们判断未来在中国的储能应用方向是什么。第二,我们知道储能系统里面的储能逆变器作为一个桥梁,起到了非常关键的作用,这个逆变器所承担的功能和它的关键技术都有哪些,和大家做一个分享。第三,我把我们近几年的一些案例给大家做一个呈现。
储能是什么呢?储能我的理解就是把能量在时间和空间的搬移,通常有可能只是空间上的搬移或者时间上的搬移,比如我们的手机、电动汽车可能是在时间和空间上的同步搬移。比如手机,你晚上充好电,白天用,这是一个时间的搬移。还有你晚上可能是在家里充电,白天在办公室用手机,这个空间上也在搬移。所以储能是把电能进行时间和空间上的搬移。当前我们应用的一个典型像UPS,可能提供短暂的电力供应。第二,我们有效的进行时间上的移动。比如把光伏白天发的电存储起来晚上用。还有我们要确保我们电力的供应稳定、电力品质,比如在一些码头,吊机启动过程当中对电网的冲击,对电压和频率造成影响,如果有储能的话会帮助解决这些因为大功率负荷对电网带来的影响。储能的应用场景非常广泛,在整个发电、输电、配电、用电的层面上都有储能发挥作用的场景,比如说我们对于分布式光伏,尤其是对大型的地面电站,如果光伏系统里面增加了储能的设备,可以减少因为限发给电站资产投资人所带来的损失。在国内来看,我们当前的储能主要有四大应用的领域,这也是我们国内储能系统未来的应用场景的发展趋势。第一,风电或者光伏发电系统里面需要把发电系统的不确定性、偶发性通过储能解决掉。第二,在我们无电区,比如在一些孤岛,没有电网存在,过去可能用的是柴油发动机组成的发电系统,因为会有高污染、成本高的缺点,我们加上储能,加上新能源,让整个荒岛形成一个微网,用电成本低,同时用电可靠性增强。第三,如果配电网或者我们发电侧甚至用电侧,我们用电负荷的要求比较高的时候,电网电压的频率对用电质量是非常重要的相关参数。过去可能是调频调压,通过发电侧接受电网调度发送的AVC指令进行调度和自我调整,但这个调整的频率或者调整的响应速度是相对比较缓慢的,增加了储能系统以后,通过储能逆变器的高速响应,它是基于电子设备的,所以它的响应速度非常快。在这里调频、调压方面是很重要的应用方向。第四,就是户用储能,这是5年以后的应用场景所在。最近大家可能已经了解到,特斯拉发布了它的产品,据说有新闻报道其一周的销售额已经达到8亿美金,这是一个非常惊人的数据,这说明如果储能设备尤其储能单元BESS这个系统它的成本有一个比较快速地下跌,那么对于储能市场的启动和腾飞是做了一个非常大的贡献。另外我们现在提得比较多的能源互联网、智能微网、智能电网以及分布式发电,这些所有概念里面实际上如果要实现双向的调控,缺少一个控制的自由度,我们通过增加储能系统的方式把整个过去只能单向调控的系统变成上下都可调控的系统,增加了控制的自由度,或者是增加了控制的带宽。如果从微网来讲,可以从三个不同的时间点讲,不同的储能系统,它的储能容量和储能所承担的应用场景放电时间或者充电时间是有关系的。第一,比如速度比较快的,我要做快速平滑的,可能是分钟级的。还有一个我们在白天充晚上放,可能是小时级别的储能概念。还有储能因为天气原因造成波动比较明显的时候,我们快速通过储能把不光滑的发电曲线变得更加光滑起来。在电压里面调频调压是非常重要的,对电力系统的稳定性很重要,也对我们的用电侧的负载电能质量有很大的影响。我们用储能系统可以把这个问题很好地解决掉,因为储能系统具有快速的响应能力。微网或者荒岛做了柴油机,我们现在用新能源,用光伏也好或者风电也好再加上储能,走上一个绿色、智能的微网,这个微网可以比我们传统的柴油机发电系统具有更大的优势。
对于一个微网来讲,可能有两种系统结构。第一,基于我们交流的母线结构,非常大的特征就是它的扩容性、可扩充性非常强。第二,混合母线。蓄电池侧可以和光伏在直流侧进行耦合,我们交流侧用母线的方式来扩容,户用系统最大的价值体现在于:第一,在鼓风电价差比较大的情况下,装一个储能,把储能看成一个发电设备,它的购买电是零成本,卖出的电是鼓风电价差。第二,德国的户用光伏,它的成本有补贴的,如果把多余的电送上电网是不划算的,你希望自己的屋顶上光伏发电更多地自己在用,所以为了提高自发自用率,需要户用也增加储能。储能系统几个大应用场景或者未来的应用方向,我们知道储能系统的储能逆变器是一个桥梁作用,它连接着在前面的储能端ESS,后面是负荷,逆变器所应该承担的功能和它的关键技术有哪些呢?一个储能逆变器,我们需要根据它设定的功率进行工作,往外输出有功或者吸收有功的方式。第二,我们在电力系统里面对电网或者对负荷,我们要进行频率的调整,帮助电网更加稳定,提升电的品质。还有一个是频率,我们电压也是同样的道理。在微网或者孤岛、无人区的系统是离网的微网,我们储能系统会承担建立模拟电网的角色。随着我们现在储能系统的应用越来越广泛,储能逆变器的容量也在不停地往上走,我们最近发布了中国第一款功率达到1兆瓦的储能逆变器。这个逆变器可以接入不同的储能类型,比如说超级电容或者是我们的锂电池或者其他的电池类型。我们系统因为要和电网进行调度,要接受能量管理系统的管理,所以它需要采用支持标准的电力系统的协议。因为我们和电网进行调度的时候也需要控制电网的电压和频率,我们需要接受原来本身是发送到发电厂的AGC、AVC指令,必须具有强烈的对电网的支撑作用,也就是对电网的友好性。电网有轻微故障,过去光伏逆变器所应该具有的功能,储能逆变器也应该具备。比如有功无功的自动调整。储能逆变器也必须具备快速的响应,在负载、加载或卸载的过程当中有快速的响应能力。充放电切换的时候也必须有快速的响应能力,用在分布式光伏或者光伏电站系统当中的储能系统,如果天气波动比较明显的时候,需要进行快速调整,充放电是不停地在反复切换的。为了节省我们变压器的成本,我们必须让我们在交流侧可以做到直并的可能性。逆变器必须具有过载能力,也必须具有1.1倍的过载能力。虚拟同步机是为了微网当中不同的储能逆变器进行并联的情况下或者储能逆变器和已有的水力发电系统或者柴油机发电系统并联的过程当中一项非常关键的技术,这项技术是模拟过去传统的同步发电技术,让储能逆变器这种基于电子技术的电力设备能具有传统发电机的特性。这是它非常核心的控制结构图,比如说我们对它的电压和频率进行控制的时候,我们必须加入下水控制,为了模拟储能逆变器具有同步发电机特性,里面要增加惯性环节。
我们怎么证明采用了VSG技术以后调整频率响应更快,上面这个图是传统没有加储能系统的时候频率响应特性,下面这个图是增加了储能系统之后频率响应特性,上下两个图进行对比,我们可以看到储能逆变器在控制频率的时候响应速度是远远超过同步发动机的。还有一个储能逆变器的发展方向,往简洁、集中化走。比如集装箱的解决方案,比如说还要把蓄电池放进去,为什么要做成这样?一个是方便大家运维、安装,方便维护、运输,节省安装运维成本。能量管理是真正的价值所在,能量管理基本上可以分成四层。一个是设备。第二,设备的控制。还有能量的管理。这个能量管理系统实际上是一个综合的优化,从控制角度来讲就是一个多目标的优化系统,它的优化过程当中你可以设定不同的目标进行组合,某多个或者某一个进行优化,调动储能系统进行充还是放。在充放的时候如果做得更智能,功率的预测,尤其是风电和光伏电站的发电功率预测,对能量管理的优化算法的设计是非常关键的。蓄电池的安全性、可靠性,BMS做得多牛多智能化,真正在串联平衡和并联平衡的时候发挥作用,这个BMS才是真正的BMS,否则只是监控的BMS。本地监控和远端的方式,近端监控,远端运维。运维的过程,电站如果我们在里面判断到有故障,我们会进行预警,预警以后我们现场确认,确认之后我们会有故障的处理,售后人员会到现场,我们也会把各个BMS的信息进行采集。
阳光电源致力于为客户提供储能相关设备及其应用系统的整体解决方案。接下来简单分享一下阳光电源的业绩,首先,我们在阳光电源厂区建成10KV光伏储能微网系统,包括3MW储能逆变器、锂电池组、铅酸电池组、光伏发电系统、柴油发电机组以及实际用电负荷组成。该系统能够进行完善的储能微网系统的研发和测试;其次,我们在上海洋山港也做了一个专门应用于起料设备的电力调频调压的储能系统,具有快速响应特性,为实现整个系统的电能质量的调节提供了基础;第三,西藏措勤县光储+水电微网项目,海拔4800米,装机容量为1MW,本系统包括储能、光伏、小风电、水电、柴油机等多种设备组成复杂系统,采用无互连线的虚拟电机技术,实现了稳定的频率和电压控制。我就说这些,谢谢大家。