中国储能网讯:4月24日-25日,第七届中国国际储能大会"储能电站暨微电网专场"在苏州举行。
专场论坛由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司广电设计院、协鑫集成科技股份有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、珠海银隆新能源股份有限公司、广东猛狮新能源科技股份有限公司、惠州亿纬锂能股份有限公司、合肥过宣告可动力能源有限公司联合主办。针对储能商业模式、应用场景等热点议题,共有30余位行业专家与企业代表发表了精彩的主题演讲。
专场演讲内容如下:
主持人:南瑞集团首席专家梁志成
主持人:各位业界的朋友们大家下午好。春暖花开的四月,我们迎来了第七届中国国际储能大会的隆重召开,今天下午由我担任本场的储能电站为微电网的主持人。我是来自南瑞集团的梁志成,很荣幸参加这个会。
上午聆听了很多专家的演讲,分享了很多的知识。储能产业的春天来了,我想这一点大家都有共识,从产业政策方面,从国家的法规方面都出台了支持储能产业发展的政策,从储能的装机容量方面将会得到大的发展,从我们储能的技术和产品的研发方面,我们也取得了长足的进步,在商业模式方面有很多的单位都做了非常有意义的创新的探索。我想无限的风光在储能,一个是我们储能产业会得到兴旺的发展,另一方面我们经常说弃风弃光,现在看来是无限的风光在储能。
我们这个企业是国家电网公司的直属单位,也是国内最大的水利水电自动化,轨道交通监控等等方面的技术和服务的提供商。最近几年我们储能产业的发展,带来了我们集团在这方面也非常的重视,也把储能作为新兴的产业发展方向,我们在过去的时间里面,我们参与了很多国家和国网公司的科研项目,也参与了工程的示范,应该讲目前已经在技术上积累了一些经验,在工程上也有很多的服务,我们将从电网运行的接入,到成套设备的提供,以及运维全过程进行服务,我们将以真诚合作开放的理念与各位同仁一起推动产业的发展,今天下午我们有幸邀请到十位专家,将给我们做精彩的演讲。
今天第一位是科陆电子科技股份有限公司的技术总工阮海明先生,他毕业于武汉大学,物理系,曾任中科院武汉物理所的高级工程师,现任国家能源局可再生能源规模化储能并网工程实验室的首席科学家,深圳市科陆电子股份的技术总工,储能事业部的首席技术官,2012年以来一直致力于以下领域的研究,比如智能电网的战略,动力电池盒储能电池,产业的前沿技术和电力需求响应的管理方面。今天他给大家提供的是《大型储能电厂价值功能探索》,让我们以热烈的掌声欢迎阮总。
阮海明:各位领导,各位技术专家,各位同仁,各位关注储能的同仁们,下午好。我今天给大家讲一下储能在大型的储能电厂的价值探索。
今天跟大家讲了这个议题有四个,由于储能是多能协同的核心,可以为电网提供安全性和充裕性,我们今天的主题是要讲如何提供安全性与充裕性,因为大家可能一直忽略这个问题,这个问题被认为是电力里面最后的一个难题。
第二个问题讲电池电压的支撑能力,以及黑启动能力,以及储能电厂的全控能力。我们看第一个,储能电厂AGC的详解。我们回顾一下从去年的大会上,我跟大家介绍过,储能在电力的每一个环节,都有具体的应用,在输电配电以及用电,各种各样的应用大概有几十种。尽管现在我们发电侧已经开始启动了,十几亿的市场,也有国家政策的支持,大家还是认为在一个临界点。我们看自动发电控制是一个什么意思呢?是发电机组在规定的处理调整范围内跟踪电力调度指令,按照一定的速率进行发电,它涉及到几个方面,一个是网调的中心,它的调度规则是由两个文件支持的,一个是华北电网的两个细则,在去年出来一个164号文件,上午领导也提到了,这里明确的规定了电储能参与调频电力的合法地位,与它配套的还有一些鼓励文件,这些文件也是支撑了目前的发电的AGC调频的市场。
我们以20兆瓦的AGC系统为例来看这个系统的架构,从电池以及逆变器上到10千伏,然后上到厂用的母线,然后再上到电网的调度中心里面去,在这里主要的是电网对电网的机组有一个指令线,再到电厂里面对储能系统进行联合分配。
这中间有哪些关键东西要去做呢?作为电厂的调频,它有这么四个参数,第一个是调节速率,它要能跟的上,第二个是调节精度要能够跟的上,这是它的个指标。这些指标原来在电厂的AGC调频里面,是极其严厉的一些指标,对现行的发电能力来说非常严厉的。这几个指标的具体计算和解释权都是归电网公司的,他计算的比较复杂。它是每一天的各次调节和平均值,乘上调节深度,以及这样的一个公式计算出来的,核心的四个指标都在里面有了。我们说一个具体的过程,这个蓝颜色的线,经常上面要你调,实际的能力是绿颜色的线,你让它马上调到很高,比如它调20多兆瓦,这么短的时间调上去是调不上取得,它是一个缓慢上升的过程。储能调节能够使它比较快的上去。它是怎么来核算的呢?在T0这个点接收到指令以后开始启动,因为火电的启动比较慢。在网调里面有严格的计算,你跨出来了才算起步了,到这里进入它的调节时区,才算你达标了,没达到这个之前是不会跟你算钱的。它这样一过来之后,传统的这么几个点就下去了。我们看加上储能之后,我们就会把这个点大大提前。对于普通的发电厂,如果他加了储能的调频系统,那它就从一个劣等生一下变成优等生,在电网的评价体系里面。欧美各国成功的经验表明,储能系统具有有效改善电网AGC调频的整体控制效率和经济性,在一定的AGC市场机制下,以提供AGC服务为目的的储能电站通过合理选择储能系统的技术类型、功率和容量等参数,能够实现储能的纯商业化运营。它不需要任何的补贴,但是它需要地位的认可,需要政府给它一个正规的地位。
我们刚才说了164号文件就给了它一个地位,所以这个过程我们觉得,这个市场的爆发还是会很快的。
火电机组60%的补偿费用来自于AGC调频,我们按国家1500GW的总装机容量来看的话,按1%到5%的调节需求,大概就有3、5GW的调频需求。
好,我们再讲第二个储能电厂的电压支撑功能。
这里我们要和大家讲一些比较枯燥的东西,200多年,100多年以来,当时特斯拉跟爱迪生分别发明了直流电与交流电,后来交流发电发起来了要归功于同步发电机的机制,因为同步发电机的机制在供需瞬间平衡下能保持电网电压与频率的稳定。因为电网是一个发多少用多少,每时每刻每个毫秒都要精确平衡的一个体系,原来它是刚性的,没有缓冲能力的。原来一两百年我们的交流电网为什么用的那么好呢?就是因为同步发电原理。爱迪生的这个机制优于特斯拉当年的直流平衡机制,所以各种各样的电厂就能够组网组起来,能够建成一个大电网。我们看火电发电厂有这个很庞大的汽轮机转子,燃气轮机发电也有这个,那我们未来的光伏它有没有呢?风电它有没有呢?它是由变电器过来的,它目前根本就没有这个机制。大家说可再生能源多了之后,这个电网要进行消纳,有个消纳能力的问题,大家现在说弃风、弃光就是因为消纳的原因,归根到底就是因为这个原因。
同步发电机仔细研究一下,它其实有五大基本特征,它有空载特性,有短路特性,有负载特性,有外特性,以及调整特性。它每一个特性都是它天然的、固有的,由同步发电机的物理机制以及机械联动机制决定的,这边的三个特性,我们统称为基本特性,用于确定发电机的稳态参数,大家在验收发电厂的时候,都会考察这些特性,看它好不好。运行特性用于确定发电机的电压变化率,以及额定励磁电流。我们把这个平衡的能力归结为一个下垂特性和转动惯量的特性。我们得出了传统发电机的微分的动力方程,它这里有三种模式,这三种模式里面都有相应的下垂特性,它的下垂特性有相位功率,频率功率,电压无功,最后这个值里面,前面是个负号,它自己有一个天然的负反馈在里面,只要你这个负载增大了,转速就会调整,调整频率就会稳定,所以这样一个过程决定了我们同步发电机能够在200多年来支持大家一直用的很好。
电压支撑这里,现今城市的节能减排,防止雾霾的大政策环境下,越来越多的城市将电源点迁出了城市,城市内的电网平衡日趋严峻。随着城市的用电量日趋增大,城市区域内的变电设备总容量与对应总符合的比值——容载比持续降低,这也对用电的可靠性构成了挑战。
储能系统利用其四象限的全能处理以及下垂控制的功能,可以在不同的电网阻抗下,按照电网阻抗比向电网注入有功和无功劳必须,达到最好的电压支撑效果。所以以后分布式的储能也好,集中式的储能也好,如果它参与了电网的一些统一的行动,以及相应的这些感知,那么它会是很好的电压的支撑。
第三讲一下储能电厂的黑启动功能对电网的价值。现在的大停电很少,但是以前的大停电还是相当恐怖的,一个很大的城市突然没有电,现在的社会离开了电,整个城市全部瘫痪。电力系统在设计网架框架的时候一定会考虑黑启动的功能,传统的电网规划的黑启动,一般都是用水力发电的机组来做的,目前电网的黑启动整个的恢复过程有三部分,黑启动,网架重构以及负荷恢复。以前取代的电源它是以抽水的方式来做的,但是现在在大城市以及资源紧缺的情况下,抽水的蓄能电站或者水电越来越困难了,越来越远离中心的城市,所以要解决电网真正的可靠性,大型的储能,应该会是一个趋势。因为在一块不大的地方,我们就可以建功率能量很大的储能电站,它对这个城市黑启动有很积极的意义。
在大停电发生后没有其他的电源,比如说只有一个储能或者是抽水蓄能的电站,这种情况下储能要快速的启动,必须要能够找到有效的方法,就是利用储能系统优先启动,其电气距离较近、启动性能较好的火电机组,替代水电机组完成后续恢复工作,它能启动一个规模不大的电厂,这个电厂一启动再去启动别的电厂。整个电网恢复就可以自动的进行了,我们看越来越多的就会起来,整个网架就可以重构起来。黑启动的第一发,原始的这个是非常重要的。
第四,我们讲一下储能群控以及稳定性的分析问题。这个也是储能技术未来发展的最核心的问题,和真正解决电力电网的痛点,以及电网的一个需求。黑启动的整个过程中,有电网设备的励磁冲击是相当严重的,在能系统里面如何来实现。这不是简单的一句话能解决的。
我们认为储能要实现比较大规模的群控,一定要实现这样一个公式,它所有的特征在F(N+1)的时候要等于f(N)+f(1)的特征迭代,因为主流的PCS只有20兆瓦,那么要组成一个20兆瓦到200兆瓦的储能电厂必须要发展系统的群控技术。只有储能电厂超越传统电厂的基本功能,齐家治才能得到彰显,它的市场才能得到蓬勃的发展。我们把这些核心的东西归结为这样几种,我用储能功能做出来的系统要比传统的更优,更适合于电网的调节,就达到了真正的电网的调配能力,以及它所说的储能的稳定剂也好,优化剂也好,也能做到这一部分。
这中间我们还提出了一个虚拟时间常数的特征,这就是它系统的主力特征。
这个惯性时间常数是一个什么概念呢?我们做了一个方针,在一个很大区域的电网里面,比如说做一个400兆瓦的电网突然脱网,脱网了之后它会引起电网频率的波动,我们对这个系统做仿真的时候做了时间常数,一个电厂的时间常数也就是十几秒的规模,储能能够模拟出的时间常数就可以很大,因为相对来说它的转换的能量也就是一个兆瓦时的规模,储能要实现这个规模的话是不那么难的。实现常数越大,它电网的稳定性就越好。绿色的线表示如果我们有三个时间常数,我突然丢掉一个400兆瓦的发电电源,它的波动反而不是那么大,很快就平稳下来了。惯性时间常数越大,频率的振福就越小,进入稳定时间就越短。我这个系统做的越分布,它的时间常数的累加,对于这个网的稳定会越好。
这是我们目前主打的一个产品,是一个4×0.5的群控系统,装在一个集装箱内,实现了很优异的下垂控制特性,具有99%的深度,也支持三相100%的不平衡带载运行。右边有一些主要的指标,它的输出直接是10千伏,这个是两兆瓦的系统,你可以把它放在一个单的两兆瓦的逆变器来使用,它等效的转功动能在0.5兆瓦时,等效的转动惯量在2.1吨/平方米,转动时间常数在10秒,这样的系统如果说我20兆瓦那就是10倍,10倍的转动惯量也很可观了,在可再生能源的并网方面,就能大大的增加它并网的比例。而且这个系统已经实现了线性的f(N+1)=f(N)+f(1)的这个特性迭代。在N台PCS的实现励磁电流精确的均分,共同承担一些硬冲击。每增加一个过来的时候,它能均等的分摊,包括那个斜坡都能均等的分摊,我们看到这个时间,这样一个系统在离网和并网的系统里面都是相当好的,我们看这个曲线,第N个是这样的,我增加一个的时候,你看它的斜坡相应,每个细节都会重合上去,这就证明我这个系统是可以无限扩充的,可以证明它的这些特性。这样的话我用这个系统来组更大规模的储能电站就相当的有优势。这是我们已经建成的一个9兆瓦的AGC的储能系统,在某电厂里面。
储能电站系统里面,作为电网的重要基础设施,储能电厂规模会越来越大,放到电网里面会关系到电网的安全运行,应该有完整的工程验收、交付体系。这里又可以参考的常规电厂标准,像DLT5437《火力发电建设工程启动试运及验收规程》,这个里面对发电厂建成的技术参数、指标,以及在电网的地位有严格的验收标准,因为电力是相当严格的。首先这个系统建成要有168小时的满负荷试运以及各种的测试,所以电网里面的系统以及设备都是相当严肃,要求相当高的,我们国家的这些电厂的运行效率,水平,在世界上都是达到一流的水平。你像华能的很多电厂,其他国家远远无法达到他们运行的水平,包括他们的能效各方面。所以这些东西如果我们国家的储能电站的发展,也有这些标准以及体系来支撑的话,我想我们国家的储能在世界上应该会走的后来居上。
谢谢大家。
主持人:谢谢阮总。
接下来是来自于协鑫集成的郝三存博士,他毕业于吉林大学分析化学专业,2007年到2009年在南开大学电子材料与器件博士后流动站,从事新型集成太阳能电池的研究,现任苏州协鑫集成储能科技公司的总经理兼苏州协鑫集成工业研究应用的副院长,今天的题目是《分布式储能和区域微网》,我们掌声欢迎。
郝三存:协鑫在光伏产业链方面,在全球是属于第一位的,包括多晶硅,组件的生产能力也是排在前几位的,还有整个电站的拥有量。所以我们更关注的是,如何更高效的运用好这样一个光伏发电和其他的分布式发电的高效利用。左边这个图是从2010年到现在全球总的装机容量,全球增长的趋势没有变化,仍然保持着不断持续增长的态势,对于这样一个终端的价格,确实在持续的下跌,我觉得右边这样一个风电的装机容量,跟太阳能的容量是同样的发展趋势,增长量的不断增加,它的价格不断下跌,这样的结果就是在某些国家从它的光伏发电也好还有风电也好,从它的全生命周期来讲,它的发电成本已经低于传统的煤和化石能源的发电了。成本的持续降低,带来了对于清洁能源使用的持续加速作用,因此未来光伏发电和风能发电将会成为一个主要的形式。
它的比例不断提高,基于传统的发电模式,电力系统的结构,正在朝着分布式和微电网的形式转变,电网的形式正在进入多样化的阶段。过程可能比较漫长,各种各样的微电源,小的分布式发电的用户侧,在输配电各个环节逐渐的导入电网,使电网的整个结构,整个控制的方式跟原来单一的化石能源的电站已经有很大的不同了。这就需要引入这样一个储能的系统来解决这个问题。
可再生能源所面临的主要问题,就是它的波动性。像右边这个太阳能发电就是白天有,晚上没有。风力发电是随着风的大小、方向,各种各样的因素,它的波动是比较频繁的。对于电网资源的利用和对于电网的稳定控制以及供电的稳定性产生了很大的挑战。必须要有相应的平衡装置,或者说控制的手段来消除这种影响,这样才能让光伏发电、风能发电更有效的在整个电网中使用。我想这也是储能导入到整个电网里面的最重要的核心动力。
以上发展导致电力的供应形式正在从原来的集中式,大的电力设施,到用电设施,围绕输电线路,电力设施,向多元化的网络发展。从而促使了整个电力系统或者电力市场的变革,包括国家最近在进行的电力体制改革,引入各种各样的电力市场的交易机制,为的就是更有效的促进可再生能源更好的接入电网,形成良性的发展机制。
要解决它的波动性,各种各样的手段,发电侧的调控,风机本身发电的控制特性,需求侧管理、储能、能源互联网,各种各样的技术,大家在平时的报道中看的都非常多,各种各样的手段综合应用,然后来解决这样一个可再生能源引入电网以后产生的问题。但是从目前的话,从它的普遍性和实用性角度来讲,化学虫能可能是一个比较好的普遍的或者适应性比较好的技术,未来的储能电站在整个网络里面,可能分布在各个环节,包括在发电侧,在输电侧,包括在用户侧,终端,包括后备,都需要各种各样的储能装置。包括未来由光伏发电和新能源汽车组成的新的全球能源的体系,里面包括电动车,也会成为一个很重要的储能装置进行使用。
这张图是2015年的预测,在这里面,分布式储能展示了一个比较快的增长态势,属于光伏加储能的比例,在这里面主要还是光伏加储能在终端用户侧的市场,它的经济性已经比较显现,大家知道可能讨论的比较多的就是储能,它的成本实在太贵,目前来看各种各样的储能技术成本都非常贵。用了以后导致它的经济性,在电网中体现不出来。而在用户侧,在用户的使用端,通过光伏加储能的形式,因为终端电价比较高,它的经济性已经有了,因此它从2015年开始,展示了一个加速增长的态势。这里面也有化学储能技术的成熟,最重要的还是锂电池的技术成熟,成本下跌,这块市场在全球市场来看,在新能源领域比较重要的市场。
从化学电池来看,它在分布式储能装置中应用的灵活性,循环利用的特性,另外功率和能量的可控性,另外适应类型,这方面非常适合分布式储能的应用,在其中锂离子电池它的适配的范围,或者说它的类型,比较宽,倍率特性,能量密度特性,包括寿命特性,都基本上满足了目前在用户侧的分布式储能的应用。
这是锂电池目前的技术路线图,可以看到目前的话它的能量密度应该是在250左右的态势,但是它的价格也在不断的降低,最新的可能会降到150到100之间,这样的话会对整个储能市场的应用,起到很大的推广作用,尤其是对分布式储能系统来说,随着动力电池的发展,导致锂电池明显下降,会对整个分布式储能市场带来新的发展机遇。
锂电池主要还是正极、负极、电解液和隔膜组成,主要集中在蓝色的部分,三元、磷酸铁锂,各有各的特性,每种电池都有适用的范围,对储能来说都会找到它的位置。主要在储能领域来讲,还是成本,在储能领域哪种金属能够胜出是比较关键的。
协鑫作为一个综合能源服务商,主要还是关注于在配网侧的储能电站,通过做售配,储能电站加配网,加供电一体化的储能电站,来构建储能应用的电网应用案例,另外我们对于单个用户,工商业的储能系统,具有后备或者说峰谷套利的模式,或者做其他的服务。另外我们比较关注户用储能系统,就家庭屋顶的应用。
我们主要的技术一个是电芯的技术,我们在电芯研发上主要还是走高能量密度,一个是它的循环加能量密度的提升,进一步降低它的价格,另外一些适合于储能应用的PACK设计的技术开发。BMS方面,我们也针对这个储能的特点,研究开发适合于分布式储能系统应用的BMS,包括它的均衡管理,算法,包括SOC的算法,以及安全保护,怎么进行容量的方便扩展,以及自动识别、定位,故障处理机制。
另外我们面向发展中国家一体化的光储集成系统,提高它的可靠性。另外我们有储能的云平台以及大数据平台,结合储能电池的数据在里面。
这是目前我们的产品线的规划,前两个主要用在家庭的分布式,分别是48伏的系统,高压板的系统,中间是用在工商业未来电站级的储能模块,这个模块的设计,我们认为大的储能电站的安全性是最重要的,你在十年或者二十年的使用寿命里面,不能发生任何的安全事故,所以我们首先要从它的单体模块开始,进行电站的设计,这里面包括各种各样的震动测试,包括燃烧测试,还有耐温性,以及它的过充过流过放这种带来的安全性,包括里面电芯失效以后,单个电芯损坏以后会不会出现连续的连锁反应,这些我们进行了充分的实验和论证,保证在任何情况下这个模块坏了它自己就退出,不会产生大面积的着火,还有爆炸的事儿。这是我们做这样一个标准模块的最初思路。通过这个标准模块我们可以构建后面大的储能电站,以及储能的系统。
这是我们的一些运用的案例,左边是工商业储能的系统,用于小的微网电站。右边是我们在国外的家庭用户里面应用的案例,通过方便的扩展,家用储能这块也适合于它的应用场景,很容易进行容量扩展,连接以后电池是自动识别的,可以识别并联的连接。在国外的用户里面大家可以看到这种安装,基本上是挂墙式的安装,我们也做了充分的考虑,不占用空间,另外安全性比较好,小孩不容易摸到。这个东西放在家里面它是作为一种电器,如果小孩摸到的话会有安全性问题,我们当时做的时候都是按照家电的安全规定去做的。
大家从应用场景可以看到,蓝天加光伏加储能,除了空调之外的用电,基本上可以出现自给,不需要再依靠电网的供电了。这也是推动家庭光伏加储能的应用模式最主要的原因,
简单做一下展望,截至目前,全球已经安装的光伏屋顶的数量超过了一千万户,随着光伏发电成本的进一步降低,家用分布式发电还在持续增加,储能成本的降低,各国对于光伏发电补贴政策的降低或者退出,越来越多的人选择安装储能系统来增加光伏发电的自用率,家用分布式储能具有巨大的市场前景。
目前光伏发电成本在一些国家和地区已经低于传统的化石能源发电,在分布式发电系统应用领域,光伏加储能有望取代传统的燃油发电,成为发展中国家电气化低成本的解决方案。现在通过光伏加储能的形式,完全可以替代柴油发电机,光伏加储能不需要燃料的添加,对于一些地方本身就缺乏燃料,燃料运输很困难的地方,它的使用效益更进一步显现。这是对于光伏利用来说,对于发展中国家来讲,它的电气化成本是最低的。
动力市场的快速发展推动了锂离子电池技术的快速进步,成本的快速降低,在储能上应用优势进一步加强,支持了光伏加储能的应用,结合电动汽车,储能和光伏发电,将推动新的零碳生活时代的到来。我相信电动汽车的发展,和整个光伏加储能的发展它是相互促进,相互应用的。通过这样一个共同的发展,最后形成电动汽车加光伏发电,整个解决了我们生活中80%、90%的能源消耗,为未来能源的变革提供新的方式和生活,谢谢大家。
主持人:谢谢郝总的演讲,在分布式储能、光储一体户用方面给了我们一个概念,也非常契合我们今天的主题,应该讲未来的市场很大,未来的技术还需要进一步的发展。
下面演讲的是来自中国电力科学研究院的惠东教授,他是中国电科院的首席技术专家,教授级高工,享受国务院政府津贴,长期村史储能技术研究工作,目前是全国储能技术标委会的副秘书长,掌声欢迎惠教授。
惠东:非常感谢有这个机会给大家介绍一下《电化学储能标准体系建设》,我今天想讲的是电化学标准体系建设这件事情。
主要讲四个方面,首先是电化学储能应用现状及发展。从应用上来看储能的定位,从有电的那一天,有发电就要有用电,用电核发电之间就是不平衡,也就是说从有电力系统那一天起,搞电力系统的人对储能就有一个刚性的期盼,但是并没有转化成市场。在新的条件下,这么多年了没有储能也能活,但是在新的条件下又把储能推出来,主要是有这三个方面的变革。第一个,减排压力对于电力系统的结构变革,我们知道现在可再生能源大的接入,咱们国家10%的储能接入能力已经把咱们国家的弃风弃光十分折腾。
用户侧的个性化质量和互动化需求提高,特别是电动汽车引入以后,对用户侧的变化也是非常巨大的,也这两个变化再发展下去,将来电网的弹性根本就不足以调节,如果我们无限扩大输电的充裕度,那这个国家也是承担不起的。所以在这样一个情况下,就对储能提出了变革性的需求,储能到现在来讲涉及到的学科比较多,因为储能类型比较多,现在还属于不断变化的战略性前沿的东西。
如果说把这个储能在电力系统的应用分类来讲,刚才阮总和郝总都讲了很多比较细节的东西,如果我们从大的角度来讲,我个人觉得,我读完这么多东西还是2010年美国能源部发布这个对电力系统大规模储能应用需求,对它的分类来讲,还是说的比较系统的,它把储能应用分成五大类,17项,就不再细节展开了。
储能技术本身的特征,是包含着两个因素,第一个因素是在于它的功率因素,地个在于容量因素,如果这两个因素中间必须要结合一个时间因子,时间因子包含两个含义,一个是蓄能的时间,一个是它在什么情况下去承担负荷,或者作为一种发电特征的变化。
现在比较难统计国内外在应用上的现状,我曾经花了很大力气做这件工作,从应用结构来看,各种储能类型下面,电化学储能占了53%,而在电化学储能中锂离子电池占48%,后来有人说把一些新的应用加进来应该也变成了50%多。也就是说在各种化学锂离子电池的项目数占比、装机容量占比最大,可能是一个先驱,到这样一种格局了。因为这件事情是可再生能源发电和分布式引发的需求特征,所以它目前来讲结合可再生能源发电和分布式来讲,还是应用数量最大的。
咱们讲这么多储能,那么储能对于标准这个事儿,它到底是怎么样一个需求?如果我们从这个需求来看,第一件事情我们得看看储能这个系统本身,它的一个特征和因素。从结构来讲,不管是哪一种储能,它一定是包括这样几个部分,第一个,能量转换这一块的本体,第二个,功率转换装置,第三个并网设施,第四,辅机与附件。
从它的工作形态来讲要么它是个并网电源,要么它是个负荷。
如果从它控制的规律属性来看,电化学这一块来讲,锂离子、铅碳、钠硫这块,它的工作属性应该属于电磁暂态,液流还有一定的旋转性部件。
我们再从它外部的参量特征来看,一个是容量,第二个是功率,第三个响应时间,第四个能量转换效率,自放电率,循环寿命,充放电对称性,容量可用系数,这些决定了我们需要对它的这些参量和应用之间对应,来对这些属性,和它的情况要有所规定,这就是我们对于装置本身的特征上来看。
第二个看它的应用特征,我们随便举一些东西,那么储能在电力系统的应用需求,比如下一步它可以在大规模可再生的送输和消纳来讲,从它的利用特征无非就是平滑跟踪、精化输力,减少弃光数,提高风电机组的专业能力来讲,这块我们也做了很多示范,还真是挣不到钱。
在提高配电这块的可靠性,微电网的必要元件和支撑多能互补的综合应用,这都是它下一步的东西。到目前为止,我很难看到基于电化学进步比较快的情况下,它的性价比还很难能够让用它的人挣到钱。大规模可再生这种东西,一定是有一种东西来解决弃风弃光问题,但是现在风和光弃掉最便宜,加上储能就赔钱,你让别人怎么用?而且刚才郝总讲了,光伏价格会进一步便宜,发电成本会更便宜,储能去把它存起来再倒腾上去,就要求我的技术经济性更低。
第二方面咱们大家对于咱们国家的装机比较密集的大规模资源区,不是天天在弃,而是在季节性的弃。储能的利用率很低的,这对储能的要求就变的极高。
对于下一步来讲,从大规模集中式可再生能源来讲,我觉得从电量角度来讲,从功率统计角度来讲,需要一个有序布局的过程,如果家家都这么配,除非给一定的储能单独价格,如果不给的话,作为整个改善当地的接入结构和外送消纳程度来讲,需要对储能进行一个有序的布局,对于分布式可再生来讲,需要解决的,我们一步步接进去了,分布式可能会涉及到储能每天都在动,每天都要参与管理,因为分布式储能将来一定是广域布局的,广域分布式的布局,它将来要能够做到整个的区域电网或者局部电网上能够做到一种聚合,能够发挥单一功能所不可能达到的,刚才阮总讲的是集群控制,未来广域布局,要到广域的多布点的进行集体控制,可能会起到更大的作用。另外就是电动汽车在未来参与储能这块事。
我讲这么多应用,它对于储能体系建设标准,体现在哪几个方面呢?我们这个标准体系的建设,我不能规定到电化学本身材料的体系范围内,从我们储能体系来看,应该说储能系统并网和应用的环节和过程,它不能把它包罗万象,电化学储能也是一样的,基本要服务于从储能的规划、设计、招标监造、设备实验、工程组织、施工安排、交接验收、运行交易、包括维护检修、报废这样一个过程,这是我们应用对储能标准过程建立的情况来看。
现在来讲电化学储能建立的是什么标准呢?国际上,比如IEC在2012年成立以后,为了和传统工作内容不冲突,主要划分了五个工作组,目前正在制订的是这五个,一个术语部分,一个是元件测试方面,还有规划安装、环境问题指导意见、安全要求,还有一个是对于电池的安全要求。这是讲了一个传统的整体的规范条件,目前处于征求意见或者起草相关的阶段。
在没有成立国际储能IEC标准会之前,曾经围绕储能做了两个标准,一个是IEC—61427—1和—2。—1是南都最早是参加了这块东西,后来我们和南都一起又参加了61427—2。此外美国这块来讲是2030—2,2030—3,2030—3是中国电科院替它主编的,现在已经完成了并且发布了。我们国家的电化学储能主要是围绕工程建设这样一个标准,所以它现在还处于起步阶段,目前的标准体系主要是围绕规划设计,设备与实验,施工与验收,并网与检测、运行与维护五个方面来的,目前来讲正在制订的国标有10项,已经发布制订的国标2项,还有行业标准9项,团体标准5项,五网公司的指标就将近10项。
除了参与国际标准之外,我们也参加了国际上比较多的跟标准相关的技术发展路线,还有白皮书相关的一些东西。比如说IEC的大规模储能技术白皮书是参与的。
IEC本身成立这个标准的定位也主要是在于并网和应用来讲,因为所有其他的标准体系,在IEC成立以后,给IEC/TC120的空间已经非常少了。目前来讲在指定过程中间的一个要素还没有梳理很清楚,编制思想和工作路线还不是非常统一。
美国这块有IEEE标准,也基本是属于工艺通用这方面的协议,但是美国这块只是个案拿出来,还没有形成一个整体的体系。
全国标委会成立以后,今年是第三年了,我们想构建一个比较完整的体系框架和路线图研究,来做一个系统性、逻辑性比较强的体系,这是我们列的具体的工作体系的建议。
标准的建设本来想基于一个成熟的技术形成一种标准,但是这个发展比较快,标准跟不上。应用发展的角度比较快,但是标准支撑的基础问题还跟不上。我想主要是再讲一下支撑标准体系的主要研究方向,如果我们放在电化学角度的标准讲,目前最迫切的问题,还是火灾安全的问题,这个时候主要涉及到锂离子电池,钠硫电池不用说,铅碳电池也不要说铅酸就不着。当然有些不一定是电池本身,可能是属于附件和辅机。其实最迫切的还是锂离子这块的东西,因为目前锂离子电解液还是有机的。
锂电池的安全问题现在研究的焦点和难题,第一,是安全性的评测技术,目前没有办法去评测这件事情的安全性。第二个安全设计技术,国家目前也有课题支撑这些东西,但是对安全预警技术的缺失,另外对电池模块安全防护功能的缺失,第三个是消防闭环的缺失。上午有几个同志跟我讲,到我们那儿去安装储能,环评不同意,安监也不同意,这个事情搞的很苦恼。其中有一个最大的问题,人家好不容易把火灾给请走了,我们再把它请回来,那人家肯定不同意的。
这里面,消防闭环中间现在有一个比较大的问题是哪里?现在有六氟丙烷、七氟丙烷,希望通过阻燃和降温这两种方式,能够进行对锂电的消除,很不幸,六氟丙烷、七氟丙烷一旦着起来,它会形成六硫氟化物,这玩意儿是有毒的,现在消防对这件事情没有界定,有的人说了,氟利昂对这两个问题也解决比较好,但是氟利昂国家环评上过不去。目前来讲对于消防剂本身肯定是未来一个难点。。
另外一个难点还是刚才说的测评,以后将会在这些方面来进行一个比较大的工作。我们现在也看到有很多相关的部门,在做相关的研究工作,其中包括中国电科院在和银德时代新能源申请的国家重点研发计划中,就有一个很大的工作,就是包括对电池极和电池模块极的所有安全风险评估危害,、防爆、消防、特性本身、热失控连锁反应本身的基础研究,在这些层面上去。
第二个,也是咱们极其重要的问题,对于未来标准体系中间,我们说了,电池的循环寿命是电池价格参照和它未来应用中间一个非常重要的东西,包括电池的研发,我们都希望做成长寿命、低成本、高安全的电池,但是循环寿命和日历寿命的快速检测和评估技术,这是一个目前来讲,还没有解决的问题。如果我们短期去判定这件事情,还需要重点的攻克。这属于电化学储能技术中间非常重要的一个问题。
另一个层面在应用过程中间,前面是讲的应用前的事儿,应用过程中电化学本体的剩余容量和健康状态的在线评估,这块也是将来验收和未来发挥的一个重要点。
第三个,所有的电池集成技术,都是建立在储能单位单体一致性的基础上考虑的,储能在线单元的一致性如何在线评估,我们丢过来一个问题,什么叫一致性?很多人都没有一个明确回答,我目前只能站在一个电学者的角度来讲去看待一致性,对于每一个单元或者每一个单体,我们给它电学的激励,我们所获得的响应基本一致,我才认为它是电学一致性。但是这种思路或者类似于扩展的思路,并没有在我们整个的应用过程中得到发挥。对于这种东西在线评估,也是建设标准中极其重要的事情,尤其是循环寿命的快速检测。如果有一个设备拿来两三个月就把人家这个电池的东西,能够很规范、公正,或者很合理的评判出来了,我想在以后的招投标过程中,对定价过程中,包括验收过程中间,甚至包括产品定型和开发中间,如果这块的标准体系建立起来了,都会起到一个更大的作用。
我的汇报完毕,谢谢大家。
主持人:从它介绍了电池也好,储能系统相关制订标准的必要性和一些进展。谢谢惠东教授。
接下来我们有请来自珠海银隆的姚高亮先生,他毕业于中国科技大学电子信息科学与技术专业,2012年入职珠海银董新能源有限公司,负责储能系统的开发,曾在国家科技部863项目中担任电池系统以及BMU的副组长,他今天发言的题目是《银隆钛技术融合趋势,构建储能生态圈》。
姚高亮:第一部分是讲一讲全球的包括中国储能市场的分析,第二部分就是储能技术应用,以及目前储能技术真正推广所面临的难题。第三,讲一讲银隆储能技术的优势。第四,银隆储能的一些具体项目案例,最后讲一讲银隆公司。
首先讲一讲全球的能源战略,这是我们小组整理的全球各个国家的能源方面的政策文件,首先是美国的全球能源战略,包括日本2030年能源环境创新战略,欧盟的2050能源技术路线图,包括习总的四个革命、一个合作,也推动能源革命,抑制不合理能源消费,推动能源供给革命。从全球能源战略看,储能技术已成为各个国家新一轮科技革命和产业革命的突破口。这是中国的一个政策支持,大家可以看到从2016年3月份,国民经济跟社会发展第十三个五年规划里面,储能列入了十三五的百大工程项目,到6月份发布了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,每个月份国家部委都有一些储能方面的政策出台,到2017年3月份,国家能源局发布的储能技术产业发展的征求意见稿,充分说明了储能发展迫在眉睫,我相信未来还有很多的细则跟文件的具体出台。尤其是大家关注的一些补贴政策,不出意外的话,最晚2018年能够出台。
全球储能市场分析。目前锂离子电池跟铅酸电池的装机容量位于电池的第二位和第三位,全球的电力储能装机总规模168.4G瓦,占全球电力总装机的2.7%,趋势是逐渐上升的。
再讲一讲锂离子电池的优势,无论从削峰填谷、平滑波动还是快速响应方面都能够发挥它的优势。
这是全球重大的储能项目,包括日本、美国,智利的20兆瓦的,以及中国张北的重点储能项目。后面我会讲一讲我们银隆集团,包括美国奥泰公司的重大储能项目。
这是风光发电的总体容量,截止2016年底,风电累计装机容量为1.69亿千瓦,光伏装机容量为7742万千瓦,但是弃风弃光量也是很夸张的,弃风电量达到497亿千瓦时,弃光电量是70.42亿千瓦时,这个浪费是非常显著的。底下是储能装机的总能量。2016年年底,我国电力储能装机总规模是24.2GW,占其中化学储能189.4兆瓦,年登帐率34%,这个数字还是非常巨大的。
第二部分刚才惠博士也讲了,储能技术在发电、输电、配电、用电各个环节都有不同的应用,包括电力的削峰填谷。
备用电源应用,传统的用的是铅酸电池,近年来锂电池也在这方面有突破,包括通信基站,户外户内的,DIC机房,以及重要的像政府、医院、银行、雷达站,锂离子电池都在不断进入这个行业。
住宅区储能,高档小区可以给公共照明、消防系统、电梯紧急应用做备用电源,代替柴油发电的,这是在珠海海上一品开展的项目。
以及在一些微网,没有大电网的地区,无电网的地区应用必须要储能,因为风机跟光伏发电具有不可存储性,你用电是一个可以预测的,加上储能才能保证风光不稳定,甚至没有的情况下,保证正常的供电。
未来的趋势一定是储能变成电力的能量路由器,就像以太网、互联网发展的概念一样,以储能为模块,保证整个社会能量电力的正常供应,目前的主要难题,针对发输配用,以及其他的具体应用有几大难题。目前的锂离子电池,第一个就是寿命短,普通的电池,尤其是在高温或者低温的情况下,我们跟客户做过深入的调研,平均寿命一到三年,第二个工作温度范围比较窄,大部分锂离子电池在0度以下是没办法正常应用的,我们调研的像通信基站的电源在东北,在西北地区,铅酸电池都要埋到地底下应用,或者给锂离子电池加空调,本身就是储能装置,你外面还要再给它提供一个保温甚至恒温的装置让它工作,这样无疑增大了锂离子电池在储能领域推广的难度。
第三个,充放电倍率性能低,尤其是对于调频领域,包括港口机车,它对于电池容量要求不高,能量密度比要求不高,但是它要求大倍率的充电,放电,大部分电池,充电是小于1C,或者最多做到2C,再一个就是全生命周期的度电成本偏高。当你全生命周期,度电没有优势的话,推广的难度是非常大的,我觉得这四个难题解决了,储能技术才能真正的在市场上推广。
后面是银隆的钛酸锂的优势。第一个就是长寿命,目前我们单体的循环寿命,根据国家标准达到80%的额定容量的寿命是三万次,上午我们董事长也讲了,我们目前在电锂行业质保推出的新的质保期是30年,第二个是耐宽温在零下50度到60度可以正常充放电,我们在哈尔滨包括内蒙古,新疆、西藏,不管是电动车还是储能上我们都有应用。另外高安全、不燃不爆、高倍率充放电,我们在电动交通上推广,10分钟之内充满电,部分调频的,另外度电成本低,虽然一次投资是高于其他锂电池,但是它的全寿命周期可以折算,每度电的全生命周期的成本是小于两毛的,目前是低于发电成本的。
这是我们安全方面的一些实验,包括电钻测试,针刺、浸泡、切割、过充放燃烧。我们跟相关的军队部门也联合做了实验,子弹射击,整个安全性都是非常良好的。
这是6分钟充满电,因为我们采用的是纳米级的工艺,内阻非常小,6分钟能够保证它快速充满电。
三万次的循环寿命,从我们第一个研发出来的电池,生产出来到现在,还在继续测试,包括高温加速,老化寿命测试,包括我们1C、2C、3C到6C的循环,这是两万五千次之后的性能。
再一个是安全性,传统的锂离子电池本身随着充放电会形成一个SEI模,钛酸锂天然的没有这层模,所以它阻抗比较小,为什么它可以大规模充放电,它的电化学体系决定了它天生就有这样的优势,这是它的高低温性能的测试数据。可以看到它在低温的情况下能量衰减是非常小的,在零下40度,能量保持70%以上。
钛酸锂功率密度目前每千克是1500瓦,循环寿命是三万次,最大倍率单体是10C,充放电倍率都是10C。
再一个我们还有另一项技术,我们提供的是储能系统,电池储存一个是根据电池容量筛选,再一个是对电池管理的好,你对电池的过充、过放各方面都要做好监管才能保证电池系统真正的发挥效力,刚才惠博士讲了,怎么去评估电池的一致性,这牵涉到这个BMS如何作出均衡策略来。
我说一下我的想法,现在行业有很多人根据电池电压的一致性去制订这个均衡策略,个人觉得这是不科学的,我们应该把这个电池系统当成一个黑盒的东西,只要电池能多充电,多放电,证明你的均衡效果就达到了,而不是电压一致性很好,但是你充的不多,放的也不多。根据这种出发点,我们有我们主动均衡的策略,因为一致性再好的电池,它经过长期的循环,如果没有均衡的话,它一定会有差异性的,这个不管是针对磷酸铁锂电池还是钛酸锂电池,甚至日本的三元电池,我们都有做过比较,长期跑过的,双向主动均衡系统,任何单体之间都可以发生能量交互跟能量转移的。再一个是远程监控,我们的储能系统电池的单体信息,电压、温度、SOC,以及充放电电流,充放电循环支柱,通过互联网技术在我们服务器上有存储,我们根据这些数据去分析、反馈,去优化我们的均衡策略。这块数据从2010年到现在所有的数据都有,包括国家强制推行的27530电动车的无线通信,我们在国标出来前我们已经做了好几年了。
第四块讲一下我们的应用案例,左手边这是我们美国奥泰一兆瓦标准的集装箱,已经在美国的AEC电网,包括萨尔瓦多以及夏威夷都有几十兆瓦级的应用,这个是内部的,从电池模块,电池管理系统,热管理系统,照明系统、消防系统,全系列我们都有标准的申请了专利的成熟技术。右边是张北2兆瓦的风光储能项目。
这个在2015年4月份已经完成了,这个是全球第一个10千伏的,无变压器直挂的电池储能系统,在这个项目落地前是日本做的最高,做到6千伏,我们现在做到全球第一,也获得了南网科技进步一等奖,以及广东省科技进步二等奖。
这是一些别墅项目,在一些电网不是特别稳定的地方,尤其是冬天,有些养了热带鱼的,一断电鱼就死掉了,有了这个东西,不仅可以给这个鱼缸正常加热,还可以给一些大型负载的小的设备用电,下面是我们跟格力开发的光伏空调储能系统,已经在别墅投运了。
这是跟上海电气合作参与生物发电的,这是标准的800度电的移动箱式储能车,可以用于电力抢修,一个没办法建充电站的地方,给电动车充电,多功能一体的移动储能车。1220电池模块,这是软包钛酸锂的,日本调研了一圈,最后从中国买钛酸锂电池,用在它的海岛的监测,做备用电源用的,包括4850的,包括通讯基站的,这是我们在成都师范大学做的户外的,运行两年多了,电池容量还在99%以上,包括家庭储能。其他我们在研发的即将推出的包括在军队上的,手携式的军用储能箱,因为军队上对于温度、安全、倍率要求非常高。还有军用储能系统,代替传统的柴油发电机的,因为柴油发电机会发热,红外成像就能侦查出来,加上储能系统可以解决这个问题。
充分利用大倍率的性能,我们跟中国中车合作的,包括车上用的能量回收系统,以及进站的地表的能量回收系统今年都会落地,以及港口起重的,对能量要求不是特别高,但是对于功率、充放电要求很高的。
介绍一下银隆公司,目前我们八大产业园,包括珠海总部,武安市、石家庄正定县以及美国奥钛,天津、成都、兰州正在建,南京已经征地完成,总共有一万两千亩,总投资超过500亿,主要是生产纳米钛酸锂材料。总的生产能力是75亿Ah。这是我们生产车间,全部是工业4.0包括工业自动化,ERP系统。我们公司主要是两条产业链,电动交通跟储能,核心都在于电池。
这是未来的展望,借助云计算、人工智能、大数据、物联网、互联网这几大技术,加上储能系统通过互联网加的概念,我们希望有朝一日中国能够在世界领先,快速实现智慧能源。
谢谢大家。
主持人:谢谢姚总又一次给我们分享了银隆的相关产品和应用。
接下来是来自江苏峰谷源的陈强先生,08年12月份毕业于东南大学的电气学院,09年1月份进入中国电子科技集团的14所工作,2015年7月至今,担任江苏峰谷源储能技术研究院的副总经理,主要研究方向为变流器及其控制,分布式发电和微电网技术,新能源储能系统,我们欢迎陈强老总的演讲。
陈强:各位尊敬的领导专家,行业同仁们,下午好,很荣幸有这个机会来给大家做一个汇报,汇报主要分为三个部分,第一是大型储能系统集成关键技术,第二,大型储能系统应用,第三,猛狮科技在储能领域的开拓。
先介绍一下大型储能系统集成关键技术。大型的储能系统主要三部分构成,一个是电池存储系统,还有功率转换系统PCS,还有能量管理系统EMS,实际上实现能量流和信息流的流动。一个储能系统的开发流程可以分四个阶段,第一首先是电视系统,电视的选型,电池管理还有安全设计,还有功率系统,主要是电气设计,结构设计,还有控制软件的开发,监控系统是监控系统的方案、设计、软件开发,第二阶段是系统集成阶段,主要是储能房和电气仓和电池仓结构设计、温控、消防、照明、环境监测系统。第三个部分是生产施工阶段,一个是设备生产和调试,还有项目现场的土建施工。第四个阶段,系统调试,设备到项目地安装、调试和跟业主的对接。
我们看一下电池系统,电池PACK流程,首先是电池配组,根据容量、电压、发电率的一致性原则,选电池进行配组,然后模块组装,BMU的安装,线束的连接、测试等等。
我们看一个成簇设计的流程。以铁锂电池组成一个PACK,里面包括BMU,数个PACK加上高压盒串联组成一个电池簇,多个电池簇并联组成一个电池系统。我们看一下电池管理系统,我们分三层,最底下是BMU,电池模组的管理电源。还有电池簇管理单元BCMS,还有电池堆管理单元BAMS等。BMU主要是检测模组里面电池的电压电流、内阻,对电池系统进行监管和报警,然后进行均衡。BCMS主要是管理一个电池簇里面的BMU,然后检测整个电池簇的电压、电流,并且标定SOC,万一电池出现故障异常的时候,它可以切开高压盒的接触器,使电池簇退出运行。BAMS主要是一个通讯功能,它对下是BCMS进行通讯,同时跟EMS和PCS进行通讯。
刚刚也讲了电池一致性很重要,但是电池无论我们怎么配组,在长期运行以后,电池之间的特性总会有差异,我们需要进行一个主动均衡,我们分三层底层控制,BMU底层控制,一个簇里面的组件均衡是借助BCMS提供控制策略,然后由BMU来完成的,
间的均衡控制主要是由BCMS联合BAMS进行簇间的均衡控制。然后看一下BMS保护及控制策略,首先高压盒的中断控制,继电器的控制,我们知道高压盒是电池簇进入了直流汇流箱的一个端口,可以说是电池系统到电气系统的一个端口,那么它的通断控制是保证电池系统在适宜的电压和环境状态下进行工作,还有预充回路的控制,我们为了防止冲击电流对功率其件造成损伤,所以加了一个预充回路控制。还有双供电电源控制,主要是防止直流电源持续放电造成电池系统过放。还有簇间均衡防环流控制,防止电池簇间过大环流对功率器件和一电池造成损坏,还有EMS和PCS的通信控制,用于通过EMS和PCS执行相关的充放电动作。
接下来我们看一下功率转换系统PCS,PCS主要的工作是四象限变换,能量的双向流动,有功无功调节,黑启动,充放电管理,运行状态控制,通讯管理,后台监控,主要用途是这四点,平衡新能源发电上网功率,平衡电网的负荷峰谷,优化配电网电能质量,第四个是应急供电。
主要拓扑是两种,一种是DC/AC单级拓扑和DC/AC双级拓扑。单级拓扑主要应用在电池电压比较高的场合,像锂电池系统,我们一般是串联到200伏左右,额定电压大概600多伏。DC/AC这种串接式系统我们一般是用在一些电池电压比较低的像铅酸电池,还有反应堆电池这种电池比较低的系统里面,需要DC/AC进行升压然后再逆变。另外还应用在一些多直流电源的场合,需要DC/AC进行功率的分配。
我们看一下并离网的智能切换箱柜,主要用在一些微电网系统里面,主要是像断路器,静态开关,还有控制板这些组成。控制板控制系统,监测静态开关两端的电压电流,通过静态开关的通断控制,实现并网向离网的转换,还有离网向并网的同期控制。另外带电差的控制信号的话,可以实现离网运行下的负荷头切。对外通讯的话,一般是跟PCS进行通讯,因为它是实时控制,所以要求速度比较快。
技术关键点,这边分成四个方面,第一方面并网运行模式,动、静态电网支撑和低电压穿越,第二个方面是离网运行模式,这是主要难点所在,一个是非线性负荷下的谐波抑制,还有冲击性负荷抑制,还有三相不平衡负荷下微电网电压控制,我们常规可以采用三相电压的正负级分离进行控制,还有变流器交流并联协调控制,目前一个下垂,还有比较流行的基于VSG的控制方式。
第三点是并离网运行模式的切换,首先是非计划性,非计划性并网切向离网的稳定性控制,还有一个是离网转并网的同期并网控制,还有一个是多储能系统的协调控制,多储能的均衡充放电控制,如果是在离网模式下,如何实现一个微电网系统里面,离网运行模式下,多个储能系统他们如何实现一个电量的均衡控制。
接下来介绍一种传统的控制系统软件开发,我们传统的控制系统软件开发是根据理论分析和仿真计算得到相应的控制算法,然后编写程序上电调试,这个整个过程决定了我们系统开发的效率和效能。其实我们正常的做电气仿真的时候一般都是使用可视化的仿真平台了,可视化仿真之后,另外提供了一些封装子模块库,它提供了相应的封装子模块,能够使得我们控制的一些模块,能够组成一个转换模型,直接把我们的控制算法模块,转换成我们可以执行的一些控制系统软件程序。首先看这个封装子模块,我们有四个小模块,首先是控制芯片的选型,还有储存空间的分配,还有功能模块或者各个串口,各个外围设备的控制,ADC或者其他的设置。另外它还提供了一些子模块,有各个功能子模块的应用封装子模块,像ADC还有KEN,SDI,PW模块,这些类似的模块,另外还有DMC模块等等,所有这些子模块足够帮助我们将控制系统的一些仿真里面的控制算法模块,转换成一个控制系统软件声称模块。
右边是我们常规的一个电气系统的仿真模型,我们把Continuous这个控制模块拿出来,仿真通过的时候把它拿出来,结合相关的子模块,我们可以构建一个原程序转换模型,这里面有两个中断,一个是ADC中断,一个是串口通讯中断,还有主循环程序,可以把它编译,在CCS里面生成相应的控制系统的软件生源程序,然后上电调试。我用这个方法也开发了几款产品,就我个人的经验分享,这一方法能够极大的提高我们整个的开发进程,当然它也有一个最大的问题就是,它生成的是源程序的可读性,比我们编写的会差一些。
第三部分就是能量管理系统,这是一个储能监控系统拓扑结构,它分实时监控区和数据采集区,数据采集期的话主要是由服务器,前置交换机,还有其他控制语言源组成,另外实时控制的话是系统交换机,服务器,还有就地工作站和远程工作站,整个的功能系统结构可以分三个部分,一个是操作系统,还有自身平台,主要是对应用功能的支撑,第三个是应用功能这一块。
第二部分介绍一下大型储能系统的应用,因为前面大家介绍的很多,所以我这边就简单带过,主要五个方面,一个是可再生能源中的应用,第二个是在微电网中的应用,第三个是在电网中的调频调峰,削峰填谷,第四个是需求侧响应,第五个是偏远无电地区、海岛地区的离网应用这五个方面,因为大家前面也讲了很多,这里简单带过。
第三部分我想汇报一下猛狮科技在储能领域的开拓。主要三个部分,一个是电池生产基地,这也是猛狮科技目前资产最重的地方,这两个基地计划投资是60亿元人民币,分别是福建猛狮新能源动力锂电池生产基地,和猛狮宜城高端锂电工业园。第二个是储能设备制造及系统集成,就是我所在的江苏峰谷源储能技术研究有限公司,第三。
第三个是在储能项目方面的拓展,目前已经落地的项目是陕西可再生能源发电和储能综合应用产业基地,还有湖北可再生能源发电和储能综合应用产业基地,还有一些项目正在洽谈中,有些项目规模也比较大。
我们看一下福建猛狮新能源动力锂电生产基地,它占地450亩,总产能是4GWh,2020年达成,目前已经开始量产了,达成之后年产值大概是100亿人民币左右,主要生产圆柱三元电池,18650和AL70,左边是它的鸟瞰图,在福建省漳州市经开区。
然后猛狮宜城高端锂电工业园,位于湖北省宜城市经济开发区,占地457亩,年产能是4GWh,主要生产40Ah以上的三元方壳,还有磷酸铁锂电池,右边是它的鸟瞰图,这两个园区总的投资都是30亿元人民币,是一个环境优美,设备完全现代化的一个锂电工业园区。。
接下来介绍一下江苏峰谷源储能技术研究院有限公司,它是2012年9月在浙江成立,2015年11月正式并入猛狮科技。目前我们主要在四个方面进行拓展,一个是储能系统的核心部件方面,我们首先是以EPC为核心的电气系统的自主开发还有电池PACK和成组的设计。第二方面是储能系统的集成设计和生产装配,还有储能项目的EPC,工程总包,第四个就是储能项目运维平台的建设。
这是我们在大型储能系统方面的主要产品,一个是大功率PCS,还有大容量电池PACK,还有兆瓦时的集装箱储能系统。
中小系统方面我们也做了一些产品,一个是铅酸便携光储一体机,还有锂电便携光储一体机,还有一些互动的锂电离网系统。
这是公司资质,是高新技术企业,还有我们部分专利证书,这说明峰谷源是一个具有自主知识产权的高科技企业。
接下来是我们主要的项目,首先看一下定边可再生能源发电和储能综合应用产业基地,定边县地处陕甘宁蒙四省交界,是国家首批绿色能源示范县,风光资源非常丰富,盐碱地非常多,有资源,有土地。去年的SAC展会上,定边县和猛狮科技签署的《合作攻坚可再生能源发电和储能综合应用产业基地框架协议》,双方计划在四年之内,在定边投资建设500兆瓦时的储能电站,100兆瓦的店面光伏电站,还有100兆瓦的风电站,50兆瓦的光热电站,形成西北地区规模较大的可再生能源发电和储能综合应用示范中心。整个投资规模总计是56.2亿人民币。项目一期在3月25号已经开工了,是一个10兆瓦时的锂电池储能示范电站,它是以解决光伏电站弃光为目的,提高光伏电站并网电能质量,建设一个依托100MW光伏电站的储能电站示范工程。光伏电站、储能电站的智能协调工作,实现储能电站的无人值守,凸现能量管理系统优化调度控制的效果。在电站设计方面我们主要原则就是光伏气光的最大限度消纳,还有储能电池使用的最佳效能的原则。
项目主要分三期,初期是一个10兆瓦时的示范电站,计划是2017年6月30号并网,中期是2019年5月完成建设500兆瓦时的储能电站,100兆瓦的光伏电站,还有100兆瓦的风力电站,50兆瓦的光热发电站,吸纳定边县及周围的弃风、弃光,并通过储能电站实现平稳并网,为电网提供备用储能控制服务。
远期的话是2020年5月完工,建设一个以储能主要部件生产、组装和测试为一体的现代化工厂项目,并建设一座调度中心和监控中心,组成定边县周边区域的能源互联网,形成可再生能源和电池储能综合应用示范中心。
在宜城我们主要有两大投资,刚刚介绍了一个投资30亿元的锂电池生产基地项目,另外就是可再生能源发电和储能综合应用基地的项目,整个功能是600兆瓦的光伏电站,200兆瓦时的风力电站还有200兆瓦时的储能电站项目。
社会清洁能源是猛狮科技孜孜不倦追求的产业方向,也是我们公司董事长陈任武先生带领公司全体员工努力奋斗的分享。
我的汇报到此结束,谢谢。
主持人:接下来有请西北勘察设计院的陈钢先生,他于95年参加工作,主要从事新能源电器系统设计,今天演讲的题目是,《西藏双湖可再生能源局域网工程设计分享》,大家欢迎。
陈钢:今天报告分六个部分,第一,工程概况,第二,局域网技术方案,第三,光伏装机容量及储能系统装机容量,第四,储能系统技术方案,第五,工程总结,第六,重点项目介绍。
中国电键集团西北勘测设计研究院有限公司成立于1950年,现隶属于中国电力建设集团有限公司,面向国内外市场,为综合能源利用、能源建设开发,提供全方位综合性的方案规划服务。西北院在水电与新能源、基础设施领域大力开展EPC总承包、工程投资运营,业务范围覆盖水电、风电、光电、交通、市政等多各行业领域,我们院是第一批的国家级工程设计综合资质甲级。是中国勘察设计综合实力百强单位。
双湖的工程概况给大家介绍一下,西藏双湖可再生能源局域网工程是国家援建的大型离网型光储微电网项目,项目是由西北院设计和承建的,2014年开始开展前期工作,2016年3月受西藏能源局委托开展可研设计和施工工作,项目已经于2016年9月投运发电,地点在西藏那曲双湖县,是我们国家总年轻的一个县,是2012年才建立的,全县的海拔是5100米。项目的地就在双湖县,这个项目地的海拔也是5100米,当时的目的,通过储能技术建立一个独立的供电网,为解决当地缺电的状况,为实现人均用电量达到1100瓦。整个双湖县的人口有5600人。
西北院同时开展了双湖县、改则县和尼玛县三个离网局域网项目的前期设计工作,西北院是EPC总承包方完成了双湖县可再生能源局域网,5月1号正式开工,到9中旬电站投运发电,双湖县项目近邻双湖县城,海拔5100米,平均温度只有零下5度,冬季含氧量只有内地的30%,无霜期不足80天,成为人类生理极限实验场。
2016年国内最大的光储微电网项目,高起点,高难度的双湖项目成功投运后,成为西藏地区后续同类项目借鉴的模板。双湖项目、双湖精神被《中国能源报》、中国能源网、国务院国资委新闻中心、《中国电力报》等多家媒体追踪报告,双湖项目也是2016年储能行业的重大事件,对储能产业的发展产生了积极的影响。
第二个,我把整个局域网的技术方案给大家做一个介绍。整个装机容量是3兆瓦,储能系统是7兆瓦,23个兆瓦时,用的是磷酸铁锂和三元锂,里面配了两台柴油发电机,建设了一个10千伏的开放站。总体方案来讲,我们这个局域网一体化智能系统功能及构架,在统一的数据采集平台上,我们实现了局域网SCADA系统,局域网的调度及优化控制,局域网的进电保护系统的管理,局域网配电自动化,电能计量及自动抄表系统,还有整个电站的环境监视。
下面是数据采集,包括各种新能源的子系统,包括光伏发电系统,还有柴油发电机系统,整个机电保护,还有整个县城配电网的自动化终端,包括智能用电集抄系统。
对西藏局域网来讲,我们在设计的一个重点首先是为了稳定可靠的解决当地藏族同胞的用电问题,因为西藏地区原来只建设了一个70千瓦的光伏电站,整个地区用电量非常紧缺,在2012年左右,国家投资建了一座小水电,但是整个的运营工况非常恶劣,整个水电站建好以后运行了一个多月就出现了非常大的故障,维护费用也非常高。
所以对于西藏地区来讲,第一是为了解决它的一个电源问题,用电问题,保证它有一个可靠性的电源,局域网的调度优化控制系统是整个系统的协调安全运行的核心,通过统一的数据采集平台,对气象预测,电池电量数据,光伏发电数据和配电网负荷等实时数据的采集,在满足各种电源运行约束条件下,实现各类电源的协调处理,保证电网电压颠连和负荷的合理分配,实现系统调度和优化控制,保证电网电压和频率的稳定和系统安全运行,双湖项目局域网调度及优化控制主要是以下四个功能的实现,第一个是频率的控制,第二个是电压控制,另外是黑启动,和柴发和储能主电源之间的切换控制,正常我们是以储能为主电源核心,进行电压和频率的控制,在资源不太好的情况下就可能采用发电机作为主电源,所以它出现了柴油发电机和储能系统有一个电源控制切换的问题。
这是我们整个局域网控制系统的构架,这个构架是从三个方面来,就地控制层,协调控制层,系统控制层。系统控制层完成综合数据采集预处理,实现系统的优化控制和调度管理,保证系统内电力电量的平衡,系统控制层实现其他如继电保护信息管理、配电自动化、计量自动化、欢迎监控等功能。中间有一个协调控制层,在局域网孤岛运行时,对网内微源的控制模式及控制参数的设置,保证局域网安全稳定运行,维持全网电压和频率在允许范围之镍,协调控制层设置了两台系统控制器,一台为实现稳态控制,一台实现暂态控制,协调控制层与就地控制层采用IEC61850 GOOSE网连接,保证了系统控制的实时性。
就地控制层,系统内注入开关、线路、光伏发电单元、储能系统、配电变压器等控制、保护测控装置,主要功能为实现系统各单元的数据采集和控制。通过快速独立的通信网络与后台进行通讯。
离网光储电站有一个最大的问题,就是它的光伏装机容量的确定,和它储能系统容量的确定,它不同于我们一般的光伏电站或者储能电站,我光伏装机容量是确定的,或者储能系统是确定的,只是解决一下我的整个电气的设计方案。离网光伏电站我必须要根据它的负荷需求,最后要保证网内的电力电量的平衡,所以对于光伏的装机容量和储能的容量要进行一个设计。双湖项目为光储柴局域网,主要电源是光伏,柴油发电机作为辅助电源,储能系统作为触电载体,并承担构建系统电压、频率的功能,是光储局域网的核心系统,双湖局域网整体系统相对电源比较单一,这也是考虑到西藏地区的太阳能资源非常丰富,它的风电也是有的,但是由于海拔比较高,它的风功率密度比较低,另外小型风机在高原的经济性非常差,所以我们就考虑还是采用单一的太阳能作为它的主电源,这样对我们以后构成整个局域网系统的运行维护,也相对比较简单,有利于系统的稳定运行。
在对规划设计中有两点最重要的工作要做介绍,第一个是光伏装机容量的设计,第二个是对储能系统容量的设计。
光伏装机容量确定的话就要考虑两个约束条件,第一个是太阳能资源的最小时段,第二个是负荷电量需求的最大时段,在冬天、夏天,由于太阳日照时间的变化,对我来讲在没有外电源补充的情况下,我这个太阳能的资源必须要保证我对电量的需求,所以我就要考虑太阳能最小时段,这个时候太阳能的资源情况。
第二个情况就是我采用同样的组件在不同的安装方式,比如说固定安装,或者是跟踪方式,固定安装的情况下,安装角度的差异,它在冬天或者不同的季节,它的发电量,它的处理是有差异的。所以我们就要考虑到,第一我确定的这种安全服装,因为我们考虑到它的维护特点,所以还是采用的固定安装的方式。接下来是进行了负荷分析,西藏的冬季比较冷,采暖负荷是比较大的,所以我们设计冬季的日负荷电量是22000度电,夏天的话是14670度电。经过一个太阳能资源的复习,和一个负荷的分析,我们通过软件可以确定安装倾角。这个安装倾角是保证在冬天发电量最大,是在我负荷需求最大的情况下。最后要电量平衡和日照最短时间的储能,保证它的储存电量。
下来是两种倾角的情况下不同的日照,和在同样组件的情况下,我在冬季和夏季两种不同的角度它的发电量,这样可以优化整个光伏装机的容量,实现最好的经济性。
储能系统容量,因为储能系统它要考虑到在没有太阳以后的供电,冬至日和夏至日日照时长的对比图,可以看到冬至日的话从早上7点到下午5点,这段时间是有日照的。夏至日是从早上5点到20点,这段时间都是有日照的。所以咱们从这张图上可以看到,我对负荷供电的情况下,是有光伏板可以直接供电的,晚上没有日照的情况下全要靠电池来供电,在日照短的情况下,夜间供电时间需要更长,所以对电池的容量要求就会更大。这两张是夏至日和冬至日的组合,冬天的话曲线是太阳腾的光出率,两边就是需要的蓄电池的容量,夏天需要的电池容量比较小,冬天的电池容量比较大。
这是整个储能方案,刚才是一个储能装机容量和光伏装机容量,我们这个储能技术方案整个是7兆瓦和23兆瓦时,分为两组,一组是4兆瓦,13兆瓦时,另外一组是3兆瓦,10兆瓦时,分别经过一台3150的变压器,从380伏升到10千伏接入10千伏母线。因为储能系统要承担主电源,所以储能系统要保证我的单机装机容量足够大,所以我们这个经过了最大的是80PCS进行拼机,另外一组是6台PCS500千瓦的拼机。
储能系统里面有几个关键技术,第一个是要实现最大8台500千瓦的PCS并机,并机运行的多组电池的一致性是保证光储局域网稳定可靠运行的关键。根据储能系统功能进行电池类型的选择,V/F电源规模容量受限于10千伏变压器制造容量,因为它是从低压380直接升到10千伏,对它的制造容量也是有一定限制的。我们在这个系统里面为了维护电池的可靠运行,是保证电池正常运行及电池寿命的关键,双湖项目因地处高寒地带,系统设计了储热装置减少夜间对电池电量的损耗。
存在的问题,双湖项目发生过10千伏配电王变压器投运励磁涌流导致储能PCS过负荷停机事件,由于PCS过载能力较低,配电变投退对系统稳定运行产生了威胁,目前的解决方案就是配电自动化里面,低压侧都有自动化设计,从低压侧投退,避免高压侧投退,目前还在寻求解决的办法。
第二个问题,大型储能电站处于建设的初期阶段,工程决末量级变化导治工程技术难度增大,多机并机运行对系统设计和设备提出了更高的技术要求,也使系统产生潜在的风险。通过双湖项目的建设经验,在系统集成和设备采购时,建议尽量减少储能设备的多样性,避免片面追求工程的示范性和电源种类的多样性,而给系统稳定运行带来隐患,甚至导致系统无法运行。
下面是标准问题,双湖项目进行储能系统安装、调试、验收以及电站启动时缺少相应的标准,如对储能系统进行VF电源实验时如何对其进行开机启动实验,需要与系统进行哪些实验,如何检验是否达到设计标准,这两年国内建设储能电站的呼声很高,特别是在解决新能源的弃电和参与电力系统的调频方面,对促进储能产业的发展有很大潜力,如果这些工程实施,也将面临工程建设已验收的标准问题,因此未雨绸缪,尽快制订相关标准,也是促进储能产业健康发展的保证。
另外西藏地区专业技术人员严重缺乏,地理位置偏远和环境恶劣也导致组建专业的运营机构困难,后期的运营管理也是以当地人员为主,因此对系统的设计应该以简单、运行可靠为目的。要保证它用电的可靠性,以后运营管理的简便性。
最后把双湖项目的一些工程情况给大家看一下,这是我们的工程建设的现状,这是鸟瞰图和安装好的集装箱储能系统,这是建设里面的综合楼,和建设中的双湖局域网。
这是尼玛可再生能源局域网的工程,是22瓦时,用到6兆瓦的锂电池和6兆瓦的铅碳电池,这个项目是在尼玛县,海拔是4800米,由于它的规模比较大,采用了多微电网的结构。
这是改则项目的基本情况,也是包括小水电、光伏、储能、柴发和配电网。
我们公司正在做的是二连浩特的可再生能源微电网,这里面有光伏、风电还有光热加输配电项目。
这是我们今年国家的示范项目,延安油田的2兆瓦的项目。
谢谢大家,我的汇报结束。
主持人:谢谢陈总。和我们一起分享了关于一些工程设计和工程应用的问题。接下来我们请来自中天储能的叶剑斐博士,现任中天储能科技有限公司的副总工程师,08年毕业于复旦大学,获得材料科学的博士学位,曾参与十二五的相关科研项目,带领团队完成了中天科技863微电网储能系统项目,江苏省分布式储能示范项目等,他演讲的题目是《基于用户侧的储能系统解决方案》,让我们掌声欢迎。
叶剑斐:当我们谈到储能的推广和应用的时候,大家比较关注的是它的商业模式,以及应用的领域,今天我的这个报告想从另一个角度来谈这个问题,我们从整个储能产业链的完备性这个角度,来谈我们储能的发展与推广。为了便于大家理解这个问题,我这边先打个比方,举个例子来说,我们的电动车这个产业链,就是一个完备的完整的产业链,它的终端产品就是电动车,整车企业就是负责电动车的整体设计、生产以及推广。我们的电池企业和电机企业就是整车企业的关键零部件的供应商,我们在这里就反观一下我们储能这个产业,我想问一下,我们储能这个产业链,它的终端产品是什么?是由谁来负责这个终端产品的研发?包括生产。今天我这个报告就是从这个角度,跟大家分享一下,中天的一些思考,应用案例,以及我们的一些感悟。我今天的报告分成三个部分,也就是天田储能的规划,应用案例以及我们通过这些实践之后的一些所思所想。
首先我们来看规划,我们相信在今后的30年里面,我们现有的能源体系会经历一个非常深层次的变革,最后这个新的能源体系,将具备三个特征,第一个就是可再生能源的接入比例会大大增加,甚至于成为主导。
第二个,基于信息互联、大数据以及智能化程度的提高,所带来的精准控制。第三方面,那就是平等参与,在新的能源体系当中,能源的生产者与消费者之间的界限变的模糊,所有的参与者都是平等的,
在通往新的能源体系建设的过程中我们有三条路径,第一条路径是智能电网,在我们国家智能电网也被称为坚强智能电网,它有三个元素,第一个是特高压的输变电,第二个是新能源的介入,第三个是电储能。
第二条技术路线是微电网,主要有两个元素,一个是分布式的发电,第二个是电储能。
第三条路线我称它为冷热电微电网,很多地方可能把它称为多能户部的微电网,在这一类型的微电网当中也主要是两个元素,一个是冷热电的生产,还有一个是储能,由于在这种微电网当中除了电以外还有冷热,所以范围更广,不仅有储电,还有储热,还有储冷,这三个技术路线,就对应着三个潜在的市场。我们优先开拓的是微电网这个市场,这里略做一些解释,我们认为要真正的从根本上解决新能源发电的利用率,同时减少新能源发电的并网量,要从根本上解决,唯一的办法就是通过微电网。所以我们在微电网的规划上面,我们不仅注重微电网整体的设计能力,同时对于微电网最关键的能量管理技术,我们需要掌握自主研发的能力
第二对于智能电网,我们主推的是储能电站,对于第三个路线,也就是冷热、电微电网我们只做一些技术上的积累。
讲到这里,大家肯定就会问了,微电网和储能电站,它的区别在什么地方?我们这边认为它们两者的区别,主要在于管理层,对于微电网而言,它需要处理好本地的分布式发电,与负载之间的协同,在部分的特殊时刻,它还要具备离网的孤岛运行能力,所以微电网在今后的发展,它会不断的强化它的本地管理能力。但是对于储能电站而言,我们认为它今后的发展,会逐步的弱化它的本地管理能力,因为它可能是上一级的变电站的一个执行机构,很有可能通过现在已有的SCADA系统,功能逐步的扩展,逐步的取代储能电站自身的能量管理系统。
刚才两页PPT是我们对储能产业终端产品的理解,这里我们想谈一下对于终端产品它的设计者,它的推广者,应该具有什么样的资质。
我们这边把现在的储能行业分成了四个技术层级,第一个技术层级,是一个最基本的,是基础零部件的提供层级,这一层级的供应商他只能提供简单的,比如说电池单体,或者说单一一个电池管理系统。
第二层级我们称之为电池系统层级,这一层级的供应商能够把电池单体,把电池管理系统,并且配备一定的电池结构设计,集合成一个电池系统。
第三层级是储能系统层级,在这个层级上面,供应商可以把储能变流器,把电池系统和能量管理系统组成一个储能系统,其实到目前为止,我们多数储能行业的企业,都只是在一二三这个层级。到了第四个层级,也是我们认为最高的层级,就是储能项目EPC的层级。刚才陈总提到的,可能我们有相同的认识,我们都是处于这样一个层级。在这个层级我们不仅能够根据客户的需求,对整个项目进行设计,同时可以进行项目的申报,项目的实施,最后完成它的验收,以及最后的运营。目前中天科技已经达到了第四个层级,在2016年的时候,中田科技的锂离子电池的产能达到了2GWh,并且在电池系统、变流器、能量管理系统上面我们已经完成了100%的自主研发,2017年以来中天科技承接了3个储能电站的建设,总的电池容量达到了20兆瓦时,我们做的是锂离子电池,不是铅酸电池和铅碳电池。电池装机容量最大的达到了10兆瓦时,由于为了保护客户的利益,在今天的报告当中不会涉及10兆瓦时的信息。
此外我们在2017年以来,还完成了两个微电网的并网,一个是863智能微电网项目,另一个是光储充一体化的微电网项目。
这边是863微电网的项目,包括了三组电源,光伏发电、风力发电还有柴油发电,在这个微电网建设当中我们主要完成了两个技术第一个是多种能源与负荷之间的管理技术,平衡协调的管理技术,也就是整个微电网能量管理器的研发。第二个是整个微电网继电保护技术的研发。
这边大家看到的就是我们一个光储充一体化的微电网项目,左边的这个图片可以看到,下面这是一个40尺的集装箱储能系统,它是有五千瓦的输出功率和1兆瓦时的电池存储能量。旁边看到的是我们的380千瓦的光伏车棚,整个系统安装了85套直流或者交流的充电桩,能够满足乘用车或者商用车慢充或者快充的需求。
这边给大家看到的是我们正在建设当中的一个4兆瓦时的储能电站项目,这个储能电站使用的是变电站里面已有的空闲的房间,整个电站是接入10千伏的电压等级,由于这个电站目前还在建设当中,所以从大家的左边可以看到,是这个电站最后完成的效果图。整个电站会分成三个主要的室,电池室,变流器室,还有一个总控室。当中这个图就是一个非常简单的电站一次接线图。
这个项目主要的特点,就是我们希望用这个变电站中原有的SCADA系统来对整个电站进行控制,弱化电站本身的能量管理系统。整个项目计划在6月完成,7月进行并网验收。
这是另一个储能电站项目,6兆瓦时。这个电站项目与此前的电站项目不同的是,我们使用的是集装箱式的形式,这个项目的特点在于我们会将一些市政设计的元素,融入到储能电站的外观设计当中,因为我们认为储能电站的推广,不仅要给它的业主带来经济上的收益,同时也给这个电站周围的人,能够让他们感到美好,是让他们生活变美好的一个元素之一,所以我们计划会在我们的电站里面融入像绿色生活、低碳生活的宣传理念,我们希望在电站周围生活的人,愿意到这个电站周边去放松心情,以我们的电站为背景拍照,如果他能把照片传送到网上去,那就是对我们电站的一个最好的宣传。
这边我们就给大家介绍一下我们通过实践得到的一些感悟。首先,我们认为在今后的一段时间内,集装箱式的储能将是储能电站的一个主流形式。原因是因为我们目前对集装箱几乎没有技术上的规范要求,设计者没有资质要求,同时集装箱摆放的位置包括最终落地几乎不需要各种审批,相比而言如果我们采用的是站房式的设计,那么整个设计需要由有资质的设计院来完成,而且从整个电站的动工开始,到最后的验收,会经历非常非常多的审批验收的手续,所以在近一段时间,集装箱式的储能电站会是主流,但是正是由于集装箱的设计,缺少对设计者的资质要求,缺少整个过程中对集装箱的质量的审批以及验收,所以很难保证集装箱的质量。
我们其实已经开始了与一些社会团体的合作,对用于储能的集装箱的技术规范,制订相应的标准。
讲到储能的推广,不得不提两个,一个是扶持,一个是补贴。在我们项目的推广过程当中,我们很希望国家能够将一个储能项目中的接入方案设计,以及因接入方案所提出的继电保护,这个费用由国家来承担。主要有几个原因,第一个原因是接入方案设计,以及继电设备相对来说非常专业,我们在做项目前期预算的时候,很难计算准确。
第二个,从接入方案和继电保护的投资额度来说,它在整个项目中占的比例还是相当可观的。
第三个,我们认为储能电站实际上是在支持国家的智能电网建设,所以从某种角度上来说,我们希望国家能够在接入设计以及继电保护方面,给予一定的资金支持,从而真正的为我们储能项目的推广做到减负。
第二,补贴。在这里我不讲直接的经济补贴,我想说,既然我们建了储能,它可能会起到社会效益与环保效益,我们强调的是社会效益和环保效益的兑现。我们提出一个建议,比如说我们建立了一个微电网,那微电网就会增加可再生能源的利用率,那么国家是不是可以根据实际的减少温室气体的量,给予微电网建设的业主,以一定的碳排放的指标,让业主能够在碳排放的交易市场上通过出售这些碳排放的指标,获得经济效益。,改变国家直接补贴的方式,转变为一种市场运作,同时奖励在绿色环保方面做的优先的企业,惩罚后进企业的效果。
这个是关于梯次利用的我们的看法,我们在每一次做报告的时候都会讲到,很多人认为为了让储能能够有更好的推广,为了降低它的首次投资成本,使用动力电池梯次利用到电力储能系统里面。我们这边给了两张图,在它的左边是一辆12米的电动大巴,它用200度电的电池,用的是62Ah的电芯180颗,质保是5年。右边看到的是我们一兆瓦时的储能集装箱系统,它使用的电芯也是62Ah的电芯,但是它使用了5760颗地它的质保是10年,从简单的对比上大家就能发现,电力储能所需要用到的电池量,比电动车来说是成倍的增长,而且所需要的质保的时间也是成倍增长,所以说其实电力储能对于我们电芯的要求来说,一致性的要求,安全性的要求,只有更高。那么对于那些认为梯次利用的论调,我们个人感觉是需要谨慎谨慎再谨慎的。
梯次利用的概念是不是就没有意义了呢?我们这边提出另一个梯次利用的做法,我们会奖典礼储能与后备电源类储能之间进行梯次利用,在这页PPT当中,最左边是我们为京能集团北京延庆的光伏电站提供的1兆瓦时的电池组,在这个照片里面大家可以看到,我们电池组的设计采用的是抽屉式的模块化设计,当中一张图片是我们出口德国的一个集装箱储能系统,它的电池设计也是抽屉式的模块化的设计,最右边的图片是我们为国内某个机场,它的数据中心提供的后备电源,大家可以发现在电池结构的设计上面,我们电力储能和后备电源,它们之间非常相似,另一方面,我们电力储能在电流上面,与后备电源也非常相似,这就意味着我们在电器设计上,比如说动力线的选择上面,连击片的厚度上面,电力储能与后备电源有很大的兼容性,我们在现在的设计当中,已经考虑到了,如何让我们的电力储能与后备电源,能够进行梯次利用。这样的话能够减少我们储能电站在运营维护当中,以及后期的更新上面的一个成本。
这就是我的汇报,非常感谢大家。
主持人:谢谢叶博士,介绍了中天的一些工程应用,也和我们分享了他的看法,建议。
下面有请国网福建电力科学院的陈彬副院长,他今天演讲的题目是《电网应急供电中的储能应用》。
陈彬:今天下午的议程一共有十家的单位,其中有七家单位是储能的生产商,一家是设计商,一家单位是研究商,只有我一位是一心一意做应用储能的,我们不生产储能,我们是储能的搬运工。
下面我作为储能的搬运工,如果有说的不当之处,还请各位嘉宾海涵。我记得上一届我讲过,是多类型锂电池的多样化应用,这次我讲的是应急供电中的储能应用,因为从2010年开始,福建电网一直在做储能的搬运工,7年以来我们主要的心得还是电网应急供电当中储能的应用。
刚才主持人也讲了,我来自国网公司的强台风电网抗风减灾科技攻关团队,福建省高供电可靠性配电技术企业重点实验室,和强台风环境抗风减灾实验室
虽然大家在工作中与储能方面都有接触,但所有的人对我们电网来说都是用户,所以在历史上,我们电网遭受解列或者遭受极端自然灾害的情况下,会造成数百万用户的大面积停电灾难事件,比如美加大停电,造成21座电厂,持续时间长达29小时,损失负荷达到61800兆瓦,一千万人停电的事故。在国家电网是不会出现这个问题的,但是可想而知这个影响是非常深远的。如果大家三天用不到电,会引起社会的恐慌,不单单是一家用户或者一个小区去投诉的事情。还有东南亚的印尼雅加达的停电,供电量损失了一半,负荷掉了2700兆瓦,300多万人停电,影响人口1亿人。2015年在福建发生的苏迪罗台风电网停电,在这种极端灾害停电下,发生了50万的线路跳闸,20万的线路跳闸,影响用户达到365万。去年莫拉蒂的台风,更是给厦门电网带来了摧毁性的打击。
相比大面积停电的灾难性事件,在城市电网中由于电力设备故障停运从而造成用电停电事件更是经常发生。尤其是生命线工程用户,重要敏感用户的快速复电,对维护社会的安全稳定和人民生命财产安全起到了至关重要的作用。
在座的都是储能界的专家,在我们的应用当中,我们用的主要还是像铅酸、磷酸铁锂这种化学电池,在用、配、输、发这几个环节有比较成熟的技术。
针对上述成熟的锂电池的应用技术,或者是福建电网用的比较成熟的技术,我们认为在电网的应急供电当中,储能的一些优势。大家如果接触的话,目前我们电网应急供电,主流的技术还不是这些,但是我们认为储能与传统的应急供电技术相比有如下优势,一个是相应速度比较快,抽水蓄能从全停到满载发电只要5分钟,从全停到满载的抽水只要1分钟,电池储能充放电时间更快,响应时间达到了100毫秒以内。还有绿色低噪声,实测的移动储能经过降噪处理之后能达到40dB以下,传统的柴油应急电源车噪声在75dB以上。这种储能车能够维持小系统的频率稳定,有功无功的平滑可调,还能提供一些多样化的服务,像抽水蓄能它的功能比较多,能提供调峰填谷,调平调相,系统备用,和黑启动。移动储能能提供调峰填谷,提升系统的供电能力。
我大概总结了一下储能在福建电网应急的场景,首先是电网黑启动恢复技术,还有应急供电保障技术,应急抢修技术,和抢修应急指挥技术,四大方面。下面就这四类我介绍其中的几个场景,第一个场景就是抽水蓄能在电网黑启动和事故备用中的应用。我们现在建成的是福建的仙游抽蓄,它也不是第一座,但是在福建是第一座,现在国内也陆陆续续会上马非常多的抽蓄。这个抽蓄位于莆田的仙游县,装机容量是1200兆瓦,分为4台单机300兆瓦的可逆式发电,主要是给核电配套的。福建是作为一个能源大省,现在它核电的比例在十三五期间会达到全国最高,这是一个高占比的核电能源大省。这里第一座的就是宁德核电,会上6乘100万的,已经上了一期了,还有二期。
抽蓄的话我们对它的需求很强,你要适应电力市场的需求,还要提高电网及联网系统的安全稳定,和提高电网自身的抗灾能力,以及节约能源。抽蓄的原理大家都知道,有抽水和发电两种工矿,它通过间接储能的方式,通过抽水蓄能的机组进行抽水蓄能和发电,从而实现电网的调节。从能源的损耗,它的能源损耗还是比较大的,抽四发三,损耗率为25%。但它的功能比较强大,储能一般是用侧还是电网侧还是微电网,抽水蓄能电站可以在50万级别,为核电做备用,所以它的作用是比较大容量的调峰填谷,调峰调相,事故备用和黑启动。
主要介绍事故备用和黑启动两种应用场景,抽蓄在黑启动,基本任务就是对内恢复厂用电,对外恢复电网的安全供电。举个例子,在2014年2月的时候,电站没有10千伏厂用电的情况下,利用柴油机先启动,机组启动之后启动所需的厂用电,快速启动机组10千伏的恢复用电,在30分钟内完成从柴油机到机组的自用团带电,和7分钟内从机组启动带上的厂用电,之后机组运行稳定,50万的线路恢复送电。
还有做事故备用,抽蓄随时可以作为大电网的备用机组,同时还可以做旋转备用,几分钟内就可以从抽水转为发电。举个例子,这个曲线,不一定是抽蓄的,在50万的枢纽变出现故障之后,发生接力故障之后,开关所在的50万的谷差保护动作,所有的开关跳闸,这个时候水泵工况迅速切机,甩去原来的310兆瓦的负荷,减轻了电网输电的负担,9分钟之后快速启动,带出了150兆瓦的负荷,使得电网从事故处理当中,能将我们电网事故对稳定的影响降至最小。
另外讲一下电池储能在10千伏海岛供电中的应用,这个是我们2014年投运的,中间这个岛是叫做湄洲岛,在东南亚是非常有名的。但是这个岛只有两条10千伏的海缆供电,经常船在拖锚的时候把海缆拖断,经常会发生断电的事情。妈祖保护很讲究生态,在上面没办法做一些发电厂,而且这个岛上的管委会,政府又严格要求,像光伏、风机他也不让上。福建电网储能的应用跟其他地方的特点不太一样的是,基本没有跟可再生发电发生太多的关系,基本都是储存。而且这个海岛的线路长达20公里。如果在妈祖圣诞期间发生这种事情,整个海岛的供电就没法满足需求,尤其是在旺季的时候。
我们通过两年的时候,建成了首个接到10千伏的海岛配电网的1兆瓦、2兆瓦时的电池储能电站。这里有并网运行的模式,并网功率调度提供的应急供电能力,还有离网运行,提高供电的可靠性。
真正发生外部故障机率是很小的,但是在输配电价改革,电价放开的情况下我们还是讲究投入产出的。为什么要做这种1兆瓦两兆瓦时的储能电站呢?应该是成本还是很高的。在电价压力很大的情况下,或者在成本投入很高的情况下,甚至在运维方面也要投入一定成本的情况下,国家电网还是很讲究为了居民用上放心电,体现了我们的社会责任,体现了我们不惜工本去保障大家供电可靠性这方面的努力。
3月27号到4月3号受湄洲岛渔港码头施工作业的影响,海缆1路发生外破故障,全岛负荷转移至2路,在晚上8点左右的时候,这个肯定是超过了它单回供电的容量了,这个时候湄洲岛的储能就派上了用场,提供了0.88兆瓦的功率补偿,否则将造成全岛有序用电管控。
基于此,福建电科院拥有省部级的实验室和国网公司的实验室,不仅是做了兆瓦级储能电站在海岛中的应用,更是建立了强台风的真型实验场,还研究了海港的保护技术,以及沿海的腐蚀,高温高湿高热情况下的腐蚀,对电力设备,尤其对我们的储能元件,我们也要观测我们储能电站在沿海腐蚀的环境下,它运行的工况,现在已经运行了四年。
这是第三个场景,这是储能在380重要用户应急供电中的应用。
这是革命老区,古田会议旧址,这里是2014年的10月份,在上杭古田召开,习总书记在这里召开了全军政治工作会议。柴油发电车带来的危险还是很大的,我们的移动储能的确能够满足当地的应用,我们那个时候是在古田会馆进行保护供电的,那个时候进去的人都要经过政审的。
这里主要讲的重要用户零散动的供电服务,在线式的,这里是一种串联的,还有并联的。大家讲串联的话就是能够保证零散动。在后续我们也在3月5号、17号也做了一些应用。这里举的运行曲线就是在串联模式下,我们原来用的是二号配电进行供电,在二号配电故障的情况下,储能下面的电网侧,可以看到我们串联进去之后,在线储能发挥作用,电网侧的电压变为0的时候,负荷电压是闪动的。原来是并联的模式,电流会有6ms的波动,因为在会址里面,也不会用太多复杂的东西,但是如果闪一下,对当时的政治影响是非常大的。用这个我们能让用户不会感知到电网侧用电的波动。
2012年我们用的飞轮储能,大家对飞轮储能也很熟。
飞轮储能我们是在2014年的1的月和2015年的10月在古田山庄和海峡奥体为全军政治工作会议和全国首届青运会提供应急供电服务。
这是当时测试的曲线,在失电之后,飞轮储能快速响应,为场馆提供85千瓦负荷提供应急供电。9秒后柴发步入,接替完之后飞轮退出,这个时候柴发提供应急供电的任务。这个飞轮大部分是跟柴发,当然跟锂电池储能车也可以配套应用。
还有覆冰,我们现在为什么说抗风建灾,福建什么灾都有,除了沙尘暴、高寒没有之外,像覆冰、污秽、雷、风、地质灾害,基本全部都有。我们在闽西北的时候,在去年2月初寒潮来的时候,闽西北的线路都有覆冰。当时的融冰手段是非常单一匮乏的,这里我们就用直流热力融冰原理来做了一套,125千瓦的融冰装置。
我们做了好几套的融冰装置,最大能熔化20毫米的覆冰,最长能熔化5公里10千伏线路,也适用于35千伏的线路。
这是我们在两个县城里面的山上做的,这也体现了我们国家电网的社会责任,城市要搞供电,我们对农村用户也是不抛弃不放弃的,也是我们的人开着车,在那么危险的情况下把车开上去进行融冰,保障了农村用户他们能用上电。
这是我们一个世纪的融冰曲线,输出装置从50A逐渐升流至130A,导入接入点电压从100V上升至480V。
还有在抢先应急指挥中的应用,我参加工作以来,每年在台风季我们都是第一时间进驻到抗风抢险救灾的现场,电网员工应该是最早一批进驻的,到了之后发现通信几乎是不通畅的,包括去年的夏天,换了移动手机再换电信手机,在某些地方某个运营商好用,某个运营商不好用,很难说在某个地方所有的运营商都好用,所以这个时候要靠电力自己来开展这方面的指挥,因为我们进去的队伍是上万人在里面抢险施工。如果这个时候通讯跟不上,而且很多的路都被阻断掉,这个时候绝对影响我们用户的快速供电恢复。这个时候用我们的储能抢险应急指挥车,我们可以为灾害现场的应急会商、高层决策提供安静的办公场所。只要风灾一来,不仅是我们电网,是省政府的主要领导都要到现场去做应急抢险指挥的。
这里也结合我们现在这种单兵回传,不仅仅是通讯恢复,我们的抢险队伍出去之后,通过我们智能的穿戴工装,不断的传回现场勘察的环境,为决策人员作出指挥的决策。
还有一些地方山爬不上去的时候,我们就会通过我们的车放出无人机,勘察这一片里面灾害的情况,回传到我们的指挥车上去。这是无人机,还有虚拟现实相关的一些应用都在这里面体现了。
上次我介绍了我们福建省高功率可靠性的实验室,这里向大家介绍一下国网公司强台风抗风减灾的实验室,我们是一个光伏首个台风类的防灾减灾实验室,长期致力于沿海电网抗风减灾领域的性能监测预警,灾情防治和应急抢修的理论和应用研究,为我们沿海电网抵御台风灾害,构建防御、检测和应急体系,这是我们建设的一些大型装备和实验室,这是我们的公关团队,这是我们灾前、灾中、灾后应急相应的流程。
谢谢各位,我的汇报完了。
主持人:谢谢陈院长,谢谢国家电网的同事,跟我们宣传了国家电网的理念,介绍了储能在电网应急供电中的一些场景应用,应该讲很有意思,也是储能怎么结合电网,从电网侧怎么去看储能,有很多的东西可以再思考。
接下来有请合肥国轩高科动力能源有限公司储能事业部总经理雷凤平,雷总早期在国有大型企业担任产业负责人,后历任合肥市政府办公厅经济技术发展中心的招商办主任,合肥国轩置业有限公司副总经理,中航工业中凯置业有限公司常务副总裁等职务,06年开始参与组建合肥国轩高科动力能源有限公司,积极推进新能源系列的产品和研发与应用,在担任国轩高科董事长助理时,在动力电池的应用推广方面做了大量积极的探索,他演讲的题目是《国轩储能产品介绍及商业模式探讨》。
雷凤平:希望我今天的分享能够和我们各位成为朋友,能够为我们今后的发展,建立起我们良好的友谊。
分享两个方面的主题,第一,国轩高科的简介绍,第二,全球储能技术发展现状,国轩高科在储能应用领域初谈,国轩高科的产品及应用。 国轩高科是2006年在合肥成立的,股票代码002074,目前公司有员工五千余人,注册资金8.8亿元,总资产90亿元,公司市值30亿元。国轩高科今年是快速发展的一年,我们在十三五期间,我们的研发团队又增加到三千人,目前我们公司的研发团队,有500人,今年6月份,我们通过校招又增加了500多人,今年年底国轩高科的研发团队将增加到一千人。
这是2006年4月,习总书记到合肥视察时,亲临国轩高科,我们董事长展示了锂电池。
国轩高科的成长,从2006年到2016年,刚才我也说了,我们2016年获得了3项国家级重点项目,所以我们的研发团队增加的人员也比较多。这里面值得说的第一个事,就是我们世界首条纯电动公交车的运营,我们合肥18路公交车有30个公交大巴,这30个公交大巴也是全球首条商业运营的电动大巴。
电池大家知道,上午两位院士也说了,把各种电池的性能,各个方面都说了,我今天来说,我们目前在全国有6个生产基地,合肥是我们国轩高科磷酸铁锂材料的生产基地,那么青岛国轩高科、航天万源、南京国轩,苏州昆山国轩,以及3月份在安徽庐江3亿Ah碳酸锂电池的生产线,以及我们和航天万源在研究开发石墨硒新材料。
这是我们在全球的五大研发基地,美国硅谷、德国波鸿、日本朱波、上海张江、合肥。这是我们锂电池的湿法平台,今天中午有人问我锂电池到底是什么?其实这里面就是锂电池,它的型号,并联和串联在一起形成它的核心动力。
动力电池它的全生命周期,我用一张图简要的记录一下,这个我也不想多说,时间关系,我想把重点说一说,我认为很多专家学生都说了一些政策方面的事情。这次来主要也是针对市场方面,商业模式方面,前面是我们产品的介绍。
市场方面我们主要针对发电侧,输电侧,变电侧、配电侧、用电侧五个方面,其实储能的发展,我们与很多研究单位在一起探讨研究过,其实从技术路线上是相对比较成熟的,主要还是应用场景的选择。这是国轩高科目前所定的6个发展方向。第一个是大型企业、商业的储能电站,这是我们的实景图,2兆瓦时的储能电站,用于大型商业工业的储能应用。
第二个,通讯基站。国轩高科也是中国铁塔公司梯次利用小组的组长单位,今后的锂电池梯次利用也渐渐的也要一部分需要,所以铁塔,包括一些备用电源,金融、银行、储能系统,这个大家知道我就不多说了,因为金融系统它的电源要求是很高的。
第四个,政府机关及相关的重要单位,家庭小型储能系统,美国在推家庭用的三千多套光伏小电站,大约有五亿人民币左右。
发展战略,企业是有规划到发展战略,到升级的过程。这是我们公司的目标,也是未来在储能产业需要的方向。
第四个是我们的商业模式。我们说的四个元素,任何一个产品首先必须是要产品、市场、模式、资本。一、标准化产品,二、市场,就是我们的应用场景,三,商业模式,四,资本市场的关注,包括国家财产补贴各方面的因素在内。
这里面我们简要的列了六项内容,其实跟大家分享一下,这也是很现实的,因为目前在没有政策出台前,在技术路线也不是非常成熟的情况下,我们如何把我们的储能全面的推广出去,我们有一些成功的案例。
直接销售模式,近期我们在北京有一个示范项目,欢迎北京的朋友可以跟我联系,来加强我们的交流。
融资租赁这里也不说了,五恩今天和南都的老总坐在一起,我说基金这种模式目前是需要一种投融资的方式来直接进入到我们的产品市场中去的。即使在政府有补贴的情况下,我认为这种方式都是可行的。
国轩与融资公司投资模式,这个不说了。近期国轩高科也跟北京、上海、天津、广州相关的单位正在洽谈合作,我们希望在座的各位朋友,也可以精诚合作。我们作为锂电池的两个第一,中国第一只动力电池的上市公司,也是电动汽车国家的第一条线,我们希望我们在储能方面有所作为。
国轩高科的储能产品也不多说了。
系统的解决方案主要说一个,能量搬移这里面,国家电网的同志应该比较清楚的,现在10千伏到35千伏到100千伏的高压输电线进入国家电网是很难的,我们现在做的很多都是低压侧,在220到380到400的自产自用的模式在做的。
这是我们微电网系统各方面的拓扑图,大家可以分享一下。
这是我们成功的示范案例,我们2014年在我们自己的工厂。
我们还有一个一两分钟的宣传片,谢谢大家。
主持人:谢谢雷总。你的报告和视频让我们更进一步的了解了国轩。
下面有请今天下午最后一位演讲嘉宾,来自于江苏林洋微网科技有限公司的总经理方壮志,96年毕业于浙江大学电机工程学院,先后在多家跨国公司担任工程技术业务运营等重要管理职位,方总在电能计量与采集,电能电子硬件电路和软件控制方面以及数据采集和互联网大数据方面有深入的研究,在行业里面有很高的影响力,方总给我们带来的题目是《互联网+智慧能源大背景下的智慧分布式储能》,有请。
方壮志:尊敬的各位来宾,各位伙伴和各位同行,大家好。
我的报告分成四个部分,第一,智慧分布式储能的概念,我们的商业模式和我们所看到的在这个领域的一系趋势和机会。第二点,虚拟微网的概念及实现,第三,储能在智慧低碳园区,在能源互联网示范项目中的应用,第四,谈一下分布式储能到虚拟微网到能源互联网的概念演进和商业模式的探索。
对于储能来说,我们往往把储能和分布式发电结合在一起,对于什么叫做微电网,我们觉得微电网中最重要的元素首先是分布式发电,这些分布式发电包含了最典型的光伏,风电,我们的一些燃气发电时,以及一些余热发电等等,包含了负荷,最关键的就是我们的储能系统。储能系统在微电网、能源的平衡,和它的优化中起到了核心的自然。当然微电网的能源管理系统是非常重要的,而在微电网的本机能源管理系统上建构一个基于云端的智能微网云平台,在后面会详谈。我们认为这个智慧微网的云平台,是实现我们的商业模式和它的创新最关键之处。
目前来说我们比较注重的是储能系统在夜充白放,在负荷转移方面,在峰谷差方面所能看到的一个显性的投资回报。在接下来我认为我所能看到的,结合西方一些欧美国家,在分布式储能,在云平台的调度下,进行辅助服务,进行分布式的电网辅助服务,这是我们看到的一个非常大的商业机会,后面我会做一些叙述。智慧分布式储能,它必定是贴近我们的需求侧,贴近我们的用户侧。
在离网地区的大的储能系统,作为离网地区的电网支撑,也包含了储能电站在发电侧的辅助服务,包括在输配电的储能,最后在电网的末端,在我们用户侧就是分布式储能。在分布式储能的核心技术我们认为,它关键具备了变流器,电磁组,均要采用灵活的模块化的架构,我们的分布式储能的智能,最重要的一点就体现在它的控制方面,不管是有功无功,不管是电流电压,不管是电压还是频率,里面必须要有灵活的控制策略,基于孤岛检测的快速的,甚至在四分之一的周玻璃棉能够进行并离网的快速无缝切换,基于虚拟阻抗的VSG多机并联技术,这个前面有很多专家谈到,这个在多机并联的应用场景中特别重要,包含低电压穿越,快速无功处理,黑启动,动力电池的梯次利用以及双向充电,在整个行业里面现在有很多不同的观点。
完善的微网系统配电层安全保护机制,本地微网实现实只安全的优化控制,PMS、BBS实现的两级安全机制,包括智能化、模块化的电池管理系统,以及低成本、高安全性、长寿命的储能电池技术。
稍微介绍几个典型的分布式储能的应用案例,在第一个,在我们的大型工业企业中的兆瓦级的分布式储能系统,中间这个也是一个非常有特点的,在上海的一个军工路的大型光充储超级充电站,这是一个在典型的商业楼宇应用中,对商业楼宇进行关键负荷的动电可靠性的保障。下面是一个典型的分布式工业企业用户的储能,下面这个项目也是有特殊的意义,因为这个项目是我们在上海汽车博物馆建设的,动力电池梯次利用,当我们现在还很难下结论说,动力电池梯次利用,到底它的技术前景,是可以还是不可以,还是怎么样实现。但是我们的燃眉之急是要做大量的实际运行的测试和运行数据的分析。那么在这个系统中我们应用了上汽的磷酸铁锂的电池,最近我们也在用一家互联网造车企业的纯电动车的一种三元锂离子的电池组,日复一日做大量的运行数据,包括用不同的方式来探索梯次利用的可行性,第六也是一个工业企业典型的用户储能。
当一个微网系统,除了本地EMS能源管理系统之外,它的平台级,基于数据中心的云服务平台的数据统计和分析、调度,对大数据的掌控这是非常重要的。所以我们打造了智能微网云平台,去整合这些分散的储能的系统,以及用户侧的资源。我们正在打造一个虚拟微网系统,因为微网我们有实体的,一个个的微网与大电网友好互动,当用互联网,用智慧能源的方式来整合这些分散的需求侧资源,它的储能资源,和它的控制,我们就可以把它组合成一个虚拟微网。这是一个典型的基于园区的模型,它包含了分布式发电,特别像光伏农业,它的余热等等,包括光伏大棚,这也包含了我们整个的企业电力需求侧管理系统,能效采集平台,这其中核心的一部分也包含了智慧分布式储能的系统,也包含了其他的一些分布式发电系统。在虚拟微网中,我们非常重要的一个概念,是要实现它的微平衡,就是在微网尽可能的进行优化调度,实现它的能源生产和消费、供给和需求之间的平衡,包含了一些典型的场景,第一个是工业企业和园区,第二个是商业楼宇和商业中心,第三个是住宅和户用,第四个就包含了离网的无电地区,或者是电网薄弱地区。
通过一个平台来整合这种不同的应用场景下的微网的数据,它的设备,它的资源,来进行优化,而虚拟微网的特性,分布式储能是核心,首先我们要谈四个纬度,多能源网,多能源,多网络,多目标纬度和多时间纬度,柔性消纳,高效利用,灵活配置和精确调控,在多能源网络中,我们知道风、光、生物质、天然气,在微网内部也存在多能互补和优化调度,同时在多能源、多网络中,它的通讯网、它的信息网,如何实现信息和能源的深度融合,它包含了经济指标,安全指标和环保指标,环保指标也就是绿色可再生的指标,包含了在不同的时间纬度上对系统进行控制,具体技术性的部分,由于时间关系就不再详述。
在整个这些四个纬度中,我们就要用信息化的方式,用互联网的方式,来整合所有这些分布式的资源,包括分布式发电,分布式负荷和分布式的储能。在虚拟微网的云端平台,我们能用云端平台做什么事情呢之因为在微网中本地能源管理系统我们都知道它的重要性,对于云端平台来说我列出了一些非常可以挖掘的商业模式和创新点的部分,首先它可以支撑分布式发电参与本地消纳与交易,这是一非常重要的一个从国家层面,从能源局层面正在推动的事情,征求意见稿已经出来了。通过通过现货市场最大化储能收益,因为我一再跟大家交流的时候在讲,真正储能系统黄金时代的到来,是要等待储能市场的现货每15分钟,每小时,这才不是简单的晚上充电,白天放电,。
为电网提供集成辅助服务,在平台的调度下,为电网提供分布式的调频和调峰的辅助服务。不断的优化分布式储能的运营,进行平台式发电的负荷预测,这对新能源的消纳是非常非常重要的。
基于大数据的智能运维,以及通过微平衡提升运营效率。
在这里我们研究了一些海外的案例,特别是美国的这家公司,叫Stem是非常值得研究的,它有三个系统,包括它的PowerScope和PowerStore和PowerMonitewor。那么PowerScope关键就是它这一个平台级进行预测、进行学习,对用户最大化储能的投资。而PowerStore类似于我们现在的储能柜,它就是储能的硬件,同时通过Power Monite和电网进行采集,进行数据的采集和优化调度。在虚拟微网构建清洁分布式能源的柔性生产和消纳体系,对于清洁分布式能源最大的问题是它的间歇性、波动性和非稳定性,我们运营了大约一个冬季的分布式发电,在这些中我们看到了分布式发电有很多的问题要解决,而通过微网,通过储能来进行分布式能源的柔性生产和消纳,建立这个体系这是最重要的。对于智慧低碳园区,我们在打造一个平台和N个子系统,以及通过我们的智慧园区的平台,来有利的支撑它的能源、交易和碳交易,这就是我们的将来。那目前来说我们主要看到的还只是中长期市场,和月度交易市场。现货市场和实时平衡市场这才是分布式储能最重要的商业模式所在。
通过园区智慧能源平台,加上分布式光伏发电,通过分布式能源平台,微网平台以及能效管理平台和智能的光充组,实现供给侧的多能互补协同优化和需求侧的灵活弹性。
对于园区的模型来说,其实在一个工业园区,中国的工业园区在全世界绝无仅有,它消耗了超过65%的用电和负荷,工业园区是我们实现节能减排优化能源结构最重要的地方。有大量的地方可以做,包括屋顶光伏,天然气三联供,农光渔光互补,荒山光伏,分布式储能、微网,需求响应、需求侧管理、光充储、能效平台和能效管理等等,我们通过不同的分布式发电平台,虚拟微网平台和需求侧能效平台,最重要去整合优化调度和支撑交易,来实现我们园区能源不断的优化。对于分布式储能,我们在海外看到了很多商业模式是虚拟电厂和微电网,那么虚拟电厂是把小型分布式发电系统,特别是风、光、生物质整合成一个虚拟电厂来进行运营,这在欧洲有很多的应用场景,而微电网现在越来越引起我们国内同行的关注。在将来,其实把我们的虚拟电厂它聚焦于发电,微电网聚焦于储能和负荷,最终我们把发电、储能和负荷集成起来,通过虚拟微网的形式,来构建能源互联网的商业模式,所以我们分布式储能,既依托于分布式储能所产生的虚拟微网,从虚拟电厂和微电网中来,到能源互联网中去,是能源互联网的核心技术。
在互联网加智慧能源的系统架构中,最底层是能源物联网的设备层,包括了大量的发电设备,风、光、逆变器,以及流媒体设备、传感器设备等等,最重要的是右侧的储能系统以及PCS系统。在设备层上构建一个感知层,包括电、水、气、热,以及各种信息的传感设备,在通信层我们把所有的能源大数据在应用层构建最终的优化整合,那么就是在应用层实现。目前我们主要是架构了智慧分布式能源管理云平台,智慧光伏的云平台,以及我们的智慧能效管理云平台,通过这三个平台去聚合所有的分布式资源。
林洋能源的目标是,“打造绿色环境,创造美好未来”,而我们的愿景就是“致力于成为智慧分布式能源、能效管理领域最大的互联运营和服务商”,对于我们来说,储能和微电网是我们整个的智慧分布式战略中非常关键的一部分,在分布式能源的生产,我们聚焦于分布式光伏发电,我们已经拥有了1GW的并网的分布式光伏发电,同时我们聚焦于其他的多能互补,以及在消费端,我们聚焦于能效管理,同时我们聚焦于分布式储能,来构建整个的互联网加智慧能源的体系,谢谢大家。
主持人:谢谢方总精彩的演讲。今天下午我们的十位专家给我们带来了内容非常丰富的讲座,从不同的侧面,不同的角度,阐述了储能在电网中的应用,在微电网中的应用,值得我们大家回味,也对我们未来的工作一定会产生相关的意义。再次以掌声感谢十位专家的精彩讲座。
在这里我也非常感谢在座的各位同志,会议到此结束。
(本文根据现场录音整理而成,未经发言嘉宾审核)