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2017第七届国际储能大会储能电站暨微电网专场(中)

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2017-04-28 浏览:

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:深圳市盛弘电气股份有限公司储能事业部负责人  刘北

主持人:尊敬的各位领导、各位来宾、各位同仁,大家上午好。很高兴也很荣幸能够担任本次储能电站基微电网专场的主持人。经过昨天一天的学习,有两个敢想忍不住跟大家分享。第一个就是储能事业大有可为,这个不必多说,看看会议的火爆程度大家就可以了解。随着储能政策的完善与推进,相信在不久的未来我们都能够享受到储能事业所带来的红利。第二个敢想是工商业分布式储能市场的胜任,我们看到很多的企业在没有任何补贴的政策下面已经下了很大的人力、物力、财力去布局。相信今天的学习中大家会有更多的收获,在此我谨代表主办方对不辞辛苦参加本次会议的所有来宾表示热烈的欢迎,希望大家相互学习、相互探讨共同为我们的的储能事业添砖加瓦。

首先就欢迎我们今天的第一位嘉宾,来自上海西恩迪蓄电池有限公司亚太区业务发展总监文宝玉先生。
 

文宝玉:谢谢大会安排这次的分享,我是香港人,所以普通话不太好,希望你们能够听得懂。

普通的铅酸电池循环寿命非常短,我们在普通的铅酸电池的基础上加碳,我们家的是三种碳,就是活性炭、石墨和碳黑,我们的碳是从美国进口的,我觉得铅炭电池就等同一个餐厅的调味品,调味好的时候就有很多人来吃,味道好。味道不好的时候人就比较少。所以现在虽然铅炭有很多家都在研发,但是在研发出来的来讲在市场上并不是有很多家。有很多大公司都在研发铅炭,但是比较指明的公司他们觉得不是合适的时间推出来,他们并没有说有铅炭电池。反而有一些厂家去年都没有出来,但是今年出来之后说可以达到90%多,这个其实是不可靠的。

我们这个电池的优点是可以安装在集装箱上面,这个放电池的量在同行来讲是最多的,而且中间的通道有超过0.8米,这个是很好用的,在集装箱安装来讲。我们的铅炭电池有温度性能改善,接收充电能力改善,还有就是不会产生硫酸盐,最主要的是有循环性能。我们的低温性能和高温性能都好,我们做这个电池的测试的时候做了几种不同的测试,一种是爱立信的测试,我们做了1400天。另外我们做了80%的DOD循环测试,我们这4千多次的数据可以随时供我们工厂来参观和考证。这个是跟锂电池的比较,无论是体积还是循环率、放电倍率、重量等等都是优于锂电池的。铅虽然是有毒,但是它是可以回收循环再用的,所以反而不会污染环境。另外来讲,锂电池虽然有很好的电池管理系统,但是铅炭不需要监控系统,比较便宜。现在锂电池应该是铅炭电池的2.5倍左右,在价格方面。

今天最重要的是跟各位研究一下这个储能的效益,因为储能并不是一个必须的,所以要有经济效益才能发展起来。在备用电池它是必须的,所以就不用研究它的经济效益。这个表是我自己做的,将来你们如果要这个表的话可以告诉我,这个表里面改动任何一个数字都会自动算出来的。我在这里做了一个投资回报率的分析,380多万的投资扣掉这个利息,当年的收入是68万多的,节省的电费。还没有收回的是330多万,到第二年算这个利息,你们可以看到第七年已经可以达到平衡,假如在这个时间换这个蓄电池来讲再用8年的话,总共的收益是370多万。将来你们改变这个利率什么的也可以自动的算出来有多少收益。我是要来比较一下,跟锂电池的比较。锂电池也是用这个数据来算,用同样的计算方法你们可以看到它每天可以节省的电费是1900多,365天来算就是可以节省70万,总投资是600多万。同样的计算方法你们可以看到我算它是11年换电池,这个PCS可以用22面,这个是锂电池在2500块钱的数字来算,假如这个价钱低得很厉害,有些人说在1500左右,或者是1300左右,这个收益是完全不同的,到时候你们可以用这个表将一些数据改动过去就可以自动的来算。另外一年来讲,是365天还是在工业园区工作算300天,还是在写字楼工作算250天呢?在这个天数方面改动也会自动算的。所以就这两个表的数据来讲,铅炭电池比锂电池的收益要更具经济性。

很多人以为两充两放可以快速的收回成本,因为铅炭不太适合两充两放,因为中间充电的时间只有3个小时,所以我用来比较的是两充两放跟一充一放的差异是什么。你们可以看到这是一充一放的表,22年总共是亏165万,两充两放的计算方法是什么呢?每一年的收益都是18万多,这个表少了一页是峰谷电价的那一页少掉了,其实一充一放的是42万多,再加这个峰平电价,加起来是61万多。61万多来讲,因为它本来是11年换电池,两充两放来讲就变成只有5年就要换电池,以这样来算的话,22年总共亏600多万。所以在两充两放,在比较高的锂电池价钱是没有经济价值的。我跟一家公司算过这个经济价值,因为今天这个PPT少了一两页,所以就会讲的不太清楚。在这个上面有我的邮箱,你们发电邮给我,我可以将这个表专发给你们,你们可以用这个算出来整个经济效益,算一下有没有经济效益,希望这个表对你们将来计算方面有用。谢谢。
 

主持人:谢谢文总,相信大家行业内的人很多都见过文总分享的表格,这是文总很早就在他的微信圈里分享过的了。下面我们有请国网山东省电力有限公司电力科学研究院首席专家孙树敏先生。
 

余鹏:尊敬的各位专家、各位同仁,大家上午好。本来这次报告本来应该是由我们的孙总来亲自汇报,但是由于工作原因,他今天不能亲自到场。我是来自电科院的余鹏。首先介绍一下储能技术的发展,储能产业是新能源领域的最后一公里,也是实现能源互联网的蓄水池,储能在我们电力的发电、输电、配电以及用户侧都有着广阔的应用场景。首先在发电领域,我们知道这种大规模的可再生能源功率并网的会引起系统的有功无功的振荡,我们用这种储能系统进行可再生能源的平抑、调峰,提高消纳能力。储能系统也可以有提高网络资源和设施的利用率,也可以提高用户对于分布式能源的消纳能力,满足电能质量要求。目前全球累计的储能容量装机规模达到了146.1GW,这个表所展示的就是目前所有的储能系统从大类上划分可以分为机械储能、电化学储能、电磁储能,因为各类储能的特点和性能是千差万别的,因此我们在应用的时候需要根据一系列的特点结合我们的需求进行选择。

下面给大家介绍目前的常见储能方式的应用情况,首先是抽水蓄能,这是目前作为成熟的储能技术,也是世界上最具经济型的大规模储能方式。国内自主化的抽水需能设备在2016年最大的单机容量达到了37.5万千瓦,规划2020年时投运抽水蓄能总装机容量达到52GW。我们知道飞轮储能几乎不需要运行维护,寿命可以长达20年,但是能量密度不够高,自放电率高。压缩空气储能是系统容量大,使用寿命长,我们主要是考虑将空气的液化来大幅度的降低体积,摆脱对大型储能洞穴的依赖。超导储能的效率比较高,可以达到95%左右的转换效率。我国对超导储能系统的研究和应用主要是针对于突破高温超导储能技术。

下面介绍一下电池储能,电池储能目前是我们研究的一个热点,也是我们进行技术突破的一个重点。电池储能总体上可以分为目前的铅酸储能、锂离子电池储能、液流储能以及钠硫电池储能。这个表就是展示的各类电池一系列性能指标的比较表。氢储能的能量密度高,运行维护成本低,可长期存储,并且过程无污染。我国在氢储能系统的关键技术环节的氢燃料电池和加氢站方面已经有了相关的建设。这个表是从2011年以来我国的主要的储能电站的示范项目,目前国内的储能将侧重于市场应用、重大储能技术研究及产业化示范,并纳入国家的科技发展计划,未来将积极探索不同场景、技术、规模和领域下的储能商业应用,规范相关的标准和检测体系,为后续的储能产业补贴做好准备。

下面与各位专家分享一下多能互补技术的发展,以及储能在过能互补技术中的应用。多能互补就是说我们多种能源进行综合开发利用,通过多种能源的互补特性实现综合能源高效利用和可靠供电。我们知道近些年来随着我国中东部地区经济的不断发展,中东部地区的雾霾也非常严重,利用多能互补技术可以有效缓解我们经济快速发展与环境污染日益严重之间的矛盾,来推进我们国家这种节能减排政策。从2015年起我国已经发布了一系列关于推进多能回补建设的指导意见。在2015年的3月中共中央国务院印发了关于进一步深化电力体制改革的若干意见,要求要积极开展分布式电源项目的各类试点和示范。2016年3月国家工信部、发改委、能源局提出要有效促进能源和信息深度融合,推动能源领域的结构性改革。2016年8月国家发改委、能源局发布关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见,提出要实现多能协同供应和能源综合利用。在2017年的1月国家发改委、能源局发布了能源发展十三五规划以及可再生能源发展十三五规划,强调更加注重系统优化,积极构建指挥能源系统。

多能互补分布式能源综合利用是清洁能源与可再生能源高效利用的重要方式,但各类能源的特性差异及生产消费间的复杂耦合关系对多能互补系统的规划、调控、运营提出了挑战。因此未来若干年内对于多能互补进行的规划、调控、可靠功能以及能效提升将成为研究的一个热点。多能互补系统的运用方式总体上可以分成两类,第一类就是一体化集成多能系统,这种方式主要是在新城镇、新产业园区、商务区和海岛地区等特殊地段,综合利用这些区域内比较丰富的天然气、风能、太阳能、地热或者生物质能的能源进行综合开发,通过优化布局一些电力网、热力网、供冷供暖的管道实现多种能源系统的互补,实现能源生产的就地生产和就地消纳来提高能源的综合利用效率。

还有就是风光水储多能系统,这种方式主要真正大型的综合能源基地,像风能、太阳能、水能、煤炭、天然气等资源优势的开展风火水储等多能互补系统的一体化运行,来提高电力系统输出功率的稳定性,提升电力系统消纳风电、光伏等间歇性可再生能源的能力和综合效应。储能是多能互补技术中多类新能源作为协调统一调度的蓄水池,也是实现能源互补及能量双向流动的重要方面。储能在多能互补中的应用主要可以分为如下5个方面的应用场景,这种方式比较常见,就是用户对于风光储和互补系统实现电量的存储和峰谷差的差价,这样促进用户对于这种分布式可再生能源的消纳能力。第二种应用场景是参与间歇性可再生能源的功率,这种方式主要是针对风光等可再生能源输出功率的不足问题,利用储能系统对间歇性、不稳定的功率进行平抑,从而提高区域的供电电能质量,来有效减少弃风弃光现象的发生。利用场景三就是可以提高利用率,缓解电力压力,这种应用是主要是针对一些特殊地区,比如说一些旅游区或者是像南方的一些炒制茶叶的一些集中区域。在这些区域里它的特点就是说在每年的某个时段会非常集中,峰值负荷会达到平时负荷的2到3倍甚至更高。如果这时候电力公司按照最大符合去设计变压器的话会导致变压器的利用率非常的低,为此我们可以在当地建设一定量的储能系统,在负荷低谷时段将这些电量进行存储,在需要的时候进行释放。我们通过冷热电联合储能系统可以打同电能与热能联络通道,实现对冷热电等多种能源形式的互补开发和综合利用,提升系统综合利用效率,利用电储热技术,还可以解决高可再生能源渗透率地区的弃风、弃光问题。

第三部分与大家分享一些相关的政策,这个表所展示的就是近年来欧美一些主流的国家对于储能的发展规划出台的一系列的相关政策。这个表所展示的是从2014年以来我国所出台的对于储能发展的一系列的行动规划,除了一系列的行动规划之外,我国从2016年以来为了进一步推进储能技术的发展和储能的商业化落地,推出的一系列的指导意见来进一步的推动我国储能事业的商业化进程。我国是世界上最大的能源生产和消费国,煤电、水电、风电、太阳能发电的规模均居世界第一,在多能互补方面强还有很大的优势。为此国家发改委和国家能源局关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见,明确提出十三五期间建成国家级终端一体化集成功能示范工程20项以上,国家级风光水火储多能互补示范工程3项以上,到2020年各省区市新建产业园区采用终端一体化集成功能系统的比例达到50%左右,既有产业园区实施能源综合梯级利用改造的比例达到30%左右。  

最后与大家分享两个多能互补的案例,第一个案例是在我们山东的某个产业园区,由这个图我们可以看到在这个产业园区具备了这种基因库、工业研究院、生物制造以及电器生产和检测等一系列重要工业负荷。这些重要工业负荷的显著特点就是说对电能供给的可靠性要求非常高,不允许出现电力中断。同时这些工业负荷在生产过程中有明显的冷热负荷需求。同时在这个区域内的周边已建成一个18GW的风电场,已建成了一个1.2GW的混合电能三联供系统,同时还建成一个2.2GW热能系统。因此从这个分析可以看到该区域是非常适合开展这种风光储天然气等多能互补系统的开发。我们后期还要进行一定的建设,首先要建设一定量的光伏,另外我们还要深化建设一些三联供系统,同时要对当地的一些燃起管网、热气管网等等做相对的改造。最关键的是我们要建设一些冷热电的联合储能系统,参与多能互补系统的调控。

为了实现这种多能互补系统的协同开发和综合利用,我们构建了一个三层的混合结构。首先在这里我们对于多类型的分布式能源对应用负荷就地安装检测设备,对所有的设备进行统一的采集。所有的数据经过协调层进行数据的初步汇集和整理,最终上传到我们的综合管控平台。通过这种管控平台对这种多类型的分布式能源进行协同优化调度,实现该区域风光水火天然气等多能能源的协调开发和利用。同时该区域断开与外部电网连接可以像微电网一样独立自主运行,同时要求该区域的综合效率要达到75%甚至更高以上。第二个案例是我们在山东电科院的园区建立的一套多能互补的微电网示范工程。这个示范工程采用的是交直流混合微电网结构,首先在直流微电网区域我们建设的是平板式的输入光伏,就近我们建设了一套铅酸电池储能系统。在交流系统中我们结合了我们园区实地的特点,主要是建设了一些光伏系统,这主要包括了光伏幕墙发电系统、屋顶光伏等等,同时我们还选择性的建设了两台风机,同时我们还加设了一些多能互补以及交直流的充电桩。未来参与整个系统的一个多能互补运行,我们还建设了一套混合储能系统,该系统主要是由天然气、磷酸铁锂电池以及铅酸电池构成。同时未来我们还规划建设一套冷热电的三联供系统,我们可以实现为我们这个园区一套稳定可靠的备用电源,这种电源大部分都来自于我们的风光等清洁能源。同时我们还可以通过我们的冷热电三联供系统满足我们园区最基础的冷热负荷的需求。

今天我的汇报到此结束,谢谢各位专家。
 

主持人:感谢余总为我们带来的多能互补和应用场景的介绍。下面我们有请厦门科华恒盛股份有限公司新能源事业部技术总监曾春保先生。
 

曾春保:大家上午好,今天我要给大家一起分享的就是在储能当中的很重要一块,就是PCS。前面很多专家有提到电池还有系统,其实在系统里面很关键的一个就是PCS的作用。前面很多专家也都有介绍过微电网,它就是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。它的特点就是能够实现自我控制、保护和管理自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。微电网这一块的应用主要是在我们新能源的渗透率、可再生能源平滑、削峰填谷等方面的应用。其实储能这一块在微电网这块的作用,大家都比较清楚,PCS这边是我们的发电系统,其实PCS作为储能当中的话,我们在构建大系统的时候几十兆瓦可能对电池来说是比较独立的,但是对PCS来说,我们可以看到它是一堆并联在一起,所以PCS在这里面的环节是非常关键的,真正对这个系统当中所控制的,包括我们说的各种的备用电源什么的,这些功能都离不开PCS,储能这一块PCS是非常重要的环节。

在大功率的微电网应用场合单台的储能变流器不能满足功率需要,这时就需要采用储能并机技术,将多台储能变流器交流输出端并联后接入微电网。前面很多专家也介绍到用虚拟同步发电机或者是下垂。CAN总线的话可能我们同行也用的比较多,但是它在传输距离上是有限制的。PCI总线的优点就是性能比较优良,支持总线珠孔方式和同步操作,灵活性比较好,兼容性也很好。它的缺点就是不能热插拔,总线负载较少,不能超过7个,采用共享总线机制会出现总线竞争问题。以太网的话优点就是速度快、同步性好、接线灵活,缺点就是比较贵。所以在PCS这边一个是涉及到能量的双向,另外就是充放电的管理也比较复杂。多台PCS并联的时候我们要考虑电池容量,基本上这边会有一些对我们电池SOC进行相关的策略的规定,还有一些相关功率的限制,还有正常充放电的功率范围。

我们知道这个并机的话跟原来的差别很大,就是我们多台并机的时候其实跟我们电池的那些特性是有很大关系的,不同的机器假设10台或者20台在并的时候,可能20台不可能同时都放一样的电流,或者是充一样的电流。我们在同时充电的时候对应的那个对等电流的充电策略跟不头电流充电策略的时候有不同的系数,我们通过每一台自己的系数来控制自己的功率,进一步的反馈到我们的电压环。第二个是同时放电,我们知道做PCS的话同时放电也不可能像UBS一样均流,因为有些电池可能充得比较满就充不进去了,有些电池可能充得不满还可以继续充。放电也是一昂的,放的程度不一样的时候不可能处于同时的放电功率,所以我们的环路也是有不一样的系数,根据这个反馈来控制我们不同电池充放电时候的策略。还有第三种,在并机的时候出现了这么多台,大家肯定会有疑问,就是环流,就是所谓的一台充一台放,这种我们理解是环流的一个现象。环流的话我们又有两部分的组成,一部分是我们的低频环流,就是一台充或者一台放,或者是一台的能量流到另外一台去了,我们在测试的过程当中如果控制不好的话都会有这种现象。因为我们这边做大功率的UBS的话其实已经有很多的解决方案了,不会出现这种情况。还有就是高频环流,就是两台PCS或者是多台PCS低压侧并联的时候,我们也有对应的策略。所以说部分充部分放的话,我们这边就是控制到它没有这种现象发生。

根据上面的分析,我们在做大系统的并机的时候有做了一些测试,这个模型是500千瓦PCS的一个并机,我们从开始4台并到后面的8台,从这边可以看到动态的一个均流,我们这个模型只展示了后面几台。所以这里看的话,动态均流效果也是非常好的。我们目前测试到8台,后面我们拿了50K的机器,我们做了40台,这种特性基本上是没有大的变化的。我们做了40台是用50K的机器做的。其实作为电源并机的话,作为后备电源它带载其实没有那么简单,作为负载的话这边的特性也是要关注的,我们这边也是同样做这边输出的一个测试。所以从波形上看的话基本上均流度都是非常高的,它的动态和特性基本上满足UBS的标准。这边是并机的一个介绍,记下来对系统解决方案的介绍是五大部分,在电力调峰调频这边可能昨天也有很多专家有讲一些系统方面的东西。但是PCS这边的话要求也是不一样的,系统的应用的话这边做PCS的话基本上都是以提高电网的频率跟浮值,还有调频调峰的响应。方案的话就是具备动态的响应,还有系统的控制、电量的转换倍率等要求。在弃风弃光的话可能相对会简单一点,做PCS的话以并网为主,基本上是解决可再生能源的能量存储,还有平滑它的出力,提高一些规划性。在方案这边的话,主要考虑的就是经济性,还有我们在原有的一些设计接入的可能性,第三个就通信方面的一个要求。

在多能互补里面,前面专家也都有介绍到各种能源。对于大型的综合能源的话,多能互补项目储能当中非常重要的一个环节,就是我们整个系统的控制,怎么样把这些各个系统里面进行协调的控制。工商业这边储能的话其实也不是很复杂,重点也在PCS这边。这个系统我们从大系统开始组成,有发电子系统、调动、电控、网关还有储能系统,还有集中到管理。分级的话,结构是有主微电网和子微电网,子微电网这边对应着不同的负载和不同的应用场合来进行一个分级。从大的里面,储能这个系统进一步的组成,有监控、网管还有调度、BMS、EMS能量管理,这里面又分为储能系统的各个子系统。

第四部分讲一下我们的一些大的应用,因为海外的储能这块其实用的比较多的,这部分是我们去年一年当中发货了400多台,这个能级是可以直接纺到户外的。海外的一个比较大的项目就是我们在海外的一个离网的项目,这个项目为各个村里面供电,这个去年一年就差不多配套了200多套的离网。这里除了组件不是我们自己的,其他的都是我们这边统一设计跟提供的。这边主要是偏离网为主,这个项目主要是给无电地区的供电。第三部分是跟电池厂家的一些配套,第四块是我们的光储充,这在深圳的一个公交站有应用。部分还有一些整体解决方案,就是说我们除了电池不自己做以外,整个系统到整个监控包括能量的管理是完成的一个解决方案的提供。

最后花一分钟时间介绍一下我们整个布局,储能是我们的一部分,整个远景是打造生态型的能源互联网。新能源这边主要是涉及到能源的交易和服务,还有金融。基于我们的三大业务板块,我们创新的一个业务模式就是公司的一体两翼的策略。我们这边进行了差异化的战略,我们基本上除了聚焦传统的金融、工业、教育体系以外,我们在军工、核电、轨道交通等差异化的布局,在核电是国内唯一一家核岛级UBS的供应商。新能源涉及到我们早期的光伏到储能,包括充电桩,其实这两块能源基础跟新能源,这些都离不开我们的云数据,其实云基础服务上面都进行了大量的布局。因为不单单是做数据中心,我们做整个云服务,为阿里、腾讯、百度等做整个数据的安全跟服务的支撑。所以基于能源基础,我们在新能源跟云服务上面做出自己的一个差异化的布局。

我的演讲就到这里,谢谢。
 

主持人:感谢曾总,离网并机技术近两年一直是我们储能领域的顶尖技术,本次大会我们很高兴的看到很多主流的厂家都已经开始重视并推出了自己的离网并机技术。下面我们有请中国电科院新能源中心总工程师迟永宁教授。
 

迟永宁:大家上午好,非常感谢主办方的邀请。让我参加这个微电网和储能的分会场,我说我是专门做新能源电网的,但是因为我们这个中心(中国电科院)新能源研究中心主要关注的是新能源,包括新能源的一些接入电网的分析研究等等。在我们整个中心下面实际上还有几个部门其实也是专门做微电网和储能的一些研究,包括参与一些实际的项目。正好前两年我们在国网有一个叫做西藏措勤的项目,严格来说,你可以说它是一个独立的微电网系统,也可以说是一个独立的多能互补系统,在这里我想借这个机会给大家做一个介绍。

我们更多的还是站在大电网的角度去看各种新能源、各种分布式发电和微电网的一些需求。其实过去的这些年,包括分布式的新能源的发展和微电网的发展,实际上我觉得可能是反映出了一些需求。对于微电网来说,我觉得它最早发展的一个驱动力应该是负荷的一个供电可靠性,这个我觉得是比较重要的。因为当有一些重要的负荷在跟大电网脱离联系以后,实际上为了保证它的供电可靠性才是微电网一开始发展的一个需求。但是近两年分布式的新能源越来越多,接入到一个低的电压等级里,这时候怎么去管理和应用分布式的新能源,同时提高供电可靠性,这是一个比较大的需求。其实不管是对于微电网还是对于大电网,还是对于一些新能源的接入,因为电网本身来说它的主要目的还是要保证给负荷的一个正常的供电。所以有几个原则站在电网的角度是必须要遵守的,不管是对大电网还是对微电网。一个是在正常运行的时候我是要保证所有的电源正常发电,能够给负荷一个正常的供电,保证供电的可靠性。另外一方面就是整个电网运行总是有一些非正常的时候,或者说系统故障的时候,这个时候就需要包括电源甚至包括微电网在系统发生一些故障时能够保证稳定,能够保证整个电网不出现一些停电事故,保证安全稳定性,这两个方面应该说是整个电网运行的最基本的几个准则。当然不管是输电网还是配电网,还是微电网,运行的时候也都要满足下面几个约束的条件,一个是你的网络要有足够的输电能力,另外就是在正常运行的时候你的电压是要保证正常的,保证电能质量。因为对于一些可靠性要求比较高的负荷,实际上对电能质量的要求应该是更高的。再有就是包括咱们微电网,在跟电网联网运行的时候,当大的电网出现一些问题的时候,你要保证整个系统是安全的,在这块我们电科院也做了很多工作,包括前几年对微电网接入电网的一些设计的标准,还有微电网接入电力系统的一些要求也是我们电科院做的标准。

对于现在的一些储能的技术、新能源的技术,大家可以看到它跟传统的发电技术已经不一样了,所以整体上来讲整个的这种我们看到的系统接入的电源方面的特性实际上发生了很大的变化。它跟电网之间,比如说同步的机制也不一样了,它采用的控制方案更多的是变流器的电力电子控制解决方案。下面就是简单介绍一下我们对微电网的一些认识,因为微电网可能是有不同的定义,像我们其实在标准里,也包括在IEC的标准里都有不同的定义。但是我们认为微电网应该是以分布式的发电技术为基础的,以分散型新能源为主,利用储能和控制装置进行实时调节实现网络内部电力电量平衡的供电网络,微电网可以并网运行也可以离网运行。有以下几个特征,这些大家应该都比较了解了。

微电网的主要功能,因为它要满足这种并离网的运行,所以它不论在什么方式下都要保证本地负荷的一个供电,另外也要保证对大电网的支撑。尤其是在这种离网的模式下要自己维持一个小的电网的电压的正常和频率的稳定,这块实际上是有比较多的技术的挑战的。但是在电网层面更多的还是采用传统的控制方案,跟电网同步,电网出现一些问题的时候可能慢慢的对微电网有一些要求,比如说我们做的措勤的项目也是让微电网本身实现了更多的调频和调压的能力。某些情况下当大电网出现问题的时候,需要微电网从大电网脱开,同时保证一个没有冲击的切换过程。再有就是友好接入主电网,这个还是指微电网并网的情况下要给电网提供一个支撑的功能,因为过去的两年咱们其实对新能源也会提这种友好接入电网的新能源发电,这是有类似需求的。另外就是保证供电可靠性,这个还是主要依靠微电网并网运行和控制策略来保证它尽可能的提供一个比较高的电能质量,同时比较高的可靠性的运行。

微电网的适用范围,当然有并网型的微电网,并网型的微电网应该是比较多的,更多的还是为了去开发更多的分布式的新能源,包括光伏和其他的一些可能的新能源。另外在并网运行的情况下,包括你这个微电网本身可能是一个高阻力的、高穿透力的,这时候你要保证它对大电网的影响能够有一个支撑的效果。另外这个离网型的微电网主要还是用到一些大电网没有办法到达的偏远地区,因为目前咱们国家有很多地区还没有实现跟电网的联网,所以措勤也是这样的一个情况,今天我案例的介绍也是主要针对离网型的微电网给大家做一个介绍。微电网涉及的关键技术实际上是很多的,包括分布式发电的技术,包括微电网里面的一些储能技术,因为储能在微电网的这种独立运行的模式里是非常重要的,怎么去依靠储能单元去补网。另外整个微电网的仿真、规划和电能质量的技术,以及运能控制的技术都是比较重要的。我们看一下储能在微电网中的应用,因为按分类来说包括功率型、能量型,实际上电网对这两种储能的需求是不一样的。比如说对于功率型来说,它的响应时间比较快,充放电的浮值也比较大。对于新能源越来越多这种电网,大家对储能是越来越关注了。在这时候实际上电网就希望我这种能量型的储能能够给系统提供一个波动的一个平滑,完成削峰填谷的能力。

这个是各种运行方式下对于微电网功能的一些描述,我就不详细去讲了。我们下面主要看一下我们做的那个措勤的案例,措勤是在西藏西部的一个偏远县,大概距离拉萨是有900多公里,平均海拔是4700米,1.1万的常住人口。在我们这个项目开展之前,措勤夏季是由小水电来供电的,但是在它的枯水期主要是依靠柴油发电机,一个是它的供电成本比较高,污染也比较大。我们主要是把这个地区的微电网改造成主要是由可再生能源供电的微电网系统。我们的项目研究里其实主要是解决以下的几个问题,包括优化配置,就是整个措勤微电网里面的电源该是什么比例,这种比例是能够满足措勤每年的运行的。还有就是经济方面,整个微电网是独立电网,它需要一个协调的控制保证一个系统的正常,包括电压的调节、频率的调节等等。在项目的最初阶段我们做了一些优化和分析,最后得出了这样一个量,就是说我们在假定的可以预测的一个负荷的情况下,我们通过一年的分析计算给出了这样一个量,但是这个量跟我们目前实际系统最后的一个装机还不是太一样的。另外我们也利用一个长时间的仿真平台,根据这一年里面措勤光资源的变化情况,它的光伏出力大概是什么样的情况,包括水电出力是什么情况。还有对整个系统进行了分析,我们看这个电压和频率是不是在正常范围内,另外要看整个系统能不能保证可靠的运行,这是它一年下来的一个运行情况,当然这是一个仿真的结果。实际的运行过程中也是基本上验证了当时的分析是对的,在这个项目之前基本上它是由一些柴油机组和水电供电的,它的最大的频率偏差大概是正负4度,这个项目在电网方面的运行实际上是达到当时要求的。另外我们也考虑这个微电网的容量比较小,所以它各个发电单元承担的调频功能会要求比较高,所以我们也设计了光伏发电、水电参与微电网调频的一个功能。在正常的时候,它跟这个电网之间是不充放电的,当然这个策略是一个调频的策略。当频率降低的时候大家可以看到这边的T就是正的,就是说我的储能电池包括混合型的储能都是根据电网的频率变化进行调整,保证电网的频率在正常的水平下。也是一个总的调频策略,有这样一个大概的顺序,比如说铅酸的储能先参与这个调频,然后是锂电储能还有水轮机、光伏等等都可以参与到微电网调频过程中去。

再有就是我们当时在这个微电网正式完全投运之前,我们也是利用了一些研究手段对一些电网出现故障情况下的运行的情况做了一些研究,比如说我们当电网的频率或者它的电压出现一些变化的时候,我们可以看到我们这个混合储能的控制策略才能够保证它的调频和调压的动作。最后我们就看一下我们整个措勤电网两年运行下来以后,基本上可以看到通过这个微电网项目的改造可以保证这个地区的稳定供电,同时它的电能质量方面,包括它的频率由最早的正负4赫兹,降到了正负0.5。今天就利用这个机会给大家介绍这么多,感谢主办方的邀请。
 

主持人:感谢迟永宁教授,我们大家都在讨论这个微电网,但是究竟什么是微电网,它的功能是什么、定义是什么、有哪些特点,实际上大家并不是很清楚。今天迟永宁教授就给我们清晰的定义了什么是微电网,我们再次感谢迟永宁教授。下面有请深圳市盛弘电气股份有限公司研发总监范小波先生为我们带来工商业储能变流器关键技术以及系统解决方案。

 

范小波:大家上午好,我接下来就会更加聚焦在目前这种比较有商业价值的,有比较好的投资回报的工商业级的储能系统方面和大家做一个探讨。从技术层面上探讨一下工商业级储能变流器的关键技术和系统的解决方案。作为能源互联网的关键基础设施,储能微电网近些年在市场上得到了快速的发展,尤其是在2016年开始储能微电网的建设和装机都出现了一个增长的小高潮。在这一增长态势当中,用户侧的工商业级的储能是一个热点,包括了这种削峰填谷的储能,用于工业园区以及商业楼宇里面的或者是综合能源服务的储能,还有包括这种微电网等等。用户侧的这种工商业级的储能系统目前是具备比较好的商业模式,也逐步具备投资价值,也是目前国内市场上发展的一个重要的热点。

这种配电侧的工商业级储能容量在几十千瓦到几兆瓦之间,主要由电池加BMS,然后是储能变流器、配电系统、能量管理系统组成。储能变流器的关键技术首先来讲是它的效率提升,效率对储能系统来讲非常重要,在拓扑选择方面有两电平和三电平拓扑,这里面就需要有相关的设计,提升这种储能变流器在整流充电状态下的效率,这个可能是以前和光伏逆变器不同的一点。另外电感的效率也要提升,这样提升充放电双向的效率。由于成本的因素,现在我们的逆变器做的功率密度越来越高,所以对散热就提出了挑战,尤其是用这种三电平拓扑的储能变流器,这对散热提出了很高的要求,在系统散热的时候就要考虑到这个对称布局,或者是采用更好的散热技术把这个热能够从功率器件的中心送出去。比如说现在可能采用的这种散热器加热管的技术,再大功率的可能就是水冷的技术。采用模块化技术设计的储能变流器可能更适用于工商业的储能系统以及微电网系统,因为工商业的储能系统目前应用也非常广泛,容量也非常多,非常灵活。所以说这种通过设立标准的AC模块、DC模块以及SDS模块可以组成灵活的不同流量的变流器,如何来保障系统的灵活性和稳定性呢?这个就需要从技术上解决,包括采用这种直流母线耦合技术,来保证各个子模块实时的动态的功率平衡。采用一种软件的虚拟映射技术,保证各个模块的工作时许是在同一平面上进行调度和控制,通过软硬件的设计既要兼顾系统的灵活性又要兼顾它的稳定性和输出的性能。

最近PCS电池应用是整个行业讨论的热点,现在这个工商业级的储能系统因为对价格和成本是非常敏感的,也许多分支的储能变流器是刚才讲的这个问题的解决方案。这个多分支的储能变流器是可以允许不同容量、不同电压能级的机组接入到同一个储能变流器之中,但是它的交流侧又有一个统一的特性。这种多分支技术主要就是采用这种软件控制技术和硬件设计技术,既保障了直流性的结偶,又保障了多流的耦合。我们这个大电网并不是理想的电压源,它实际上是一个有阻抗的系统,所以我们这种大规模的光伏发电或者说储能变流器系统接入到电网当中的时候就会存在着这种逆变器自身的阻抗和电网的阻抗之间出现一个匹配,最后表现出来的就是这个逆变器可能是跑得比电网快,相对超前于这个电网或者说追不上电网,最后导致了系统不稳定的情况。具体到这种工商业级的应用来讲,这个问题就表现成为一个电网适应性的问题。因为在这种工厂应用的情况下,很多工厂的电压质量非常差,所以就影响到储能变流器的工作,所以要通过对储能变流器所有的控制模型和电压组成模型的分析,采用电网电压的阻抗和电压做一个优化,化解电网对储能变流器的影响。还有就是逆变器作为电力电子设备不具备这种惯量和阻抗特性,它对大电网来讲是不友好的,是很硬的一个特性。这个时候我们可以去参考电机的转距和机械方程,给逆变器虚拟一个惯量和阻尼的特性,这样逆变器就可以自主参与到电网的电压和频率的调节当中去,甚至在一些小型的微电网当中可以实现真正的无缝切换。

刚才还讲到了这种模块化的设计,其实未来有可能这个电池的设计和PCS,它们之间的界限可能会变得越来越模糊,所以说为了进一步降低工商业储能系统的成本,可以将PCS的模块直接集成到电池集装箱系统当中去,未来所有的集装箱里全部放电池架,这样减少了从电池到逆变器之间的很长的直流的一个接线,最后整个系统只有一个个的电池架,然后通过一根交流母线和一跟通信线缆耦合在一起拉出去,这样实现储能系统的快速部署。未来就是这样一个一个电池架直接一个一个排过去,BMS和PCS全部集成到这个电池架里面去。另外针对于小型的这种微电网,它有一个比较大的痛点,就是说它希望所有的设备都需要在本地进行控制,而不需要购买额外的EMS或者是其他控制系统,所以根据这种需求我们设计了微网控制器和并离网切换的技术,我们把这些全部接入到小型的微网控制器当中来,实现对本地微电网的控制,实现一个小型微电网系统的快速部署和应用。接下来我们看一下这种工商业级储能微电网系统的解决方案的设计。这是一个交流的微电网系统解决方案,光储充一体化的微网解决方案。所有的东西通过一个交流母线耦合到一起形成一个微网系统,通过一个智能的切换柜和电网去连接,最后整个系统通过EMS和微网控制器来进行控制,目标就是保障整个微网系统内部新能源发电的消纳以及储能的削峰,还有电动车的低成本充电,实现一个微网的应用。如果说刚才那种解决方案是针对于最终的这个业主是一个系统的交付方案的话,这个方案该是我们最近提出的一个专门针对于电池厂等客户,就是盛弘驱动工商储能集成的方案,就是说把所有的工商储能系统里面所有电气的设计和设备全部集成到一个集装箱之内,包括从开始大家一起的商业模型的计算、方案设计、电池电压农两设计、EMS设计、集装箱布局等等所有的东西都做到一起,最后统一交付给我们的客户,你拿到以后直接装上电池就可以使用了,包括EMS全部都在里面,所以这是一种集成应用的方案。

这个方案是针对于这种弱电网地区的小型供电系统,比如说我们的西藏地区或者是非洲地区,容量是30千瓦到100千瓦之间,刚好为一个村落或者是社区去供电。这个接入电池柜、光伏板就可以工作,不需要额外的EMS和配电柜等等。所以就进一步的简化了这种小型微网系统的设计,可以快速的去部署到这种需要小型微网系统的地方去。所以这是针对这类型场景的一个小型的解决方案。

最后我就简单介绍一下盛弘电气,盛弘电气是一家位于深圳的创新型的新能源企业,目前是有员工超过500人,其中有三分之一以上是研发技术人员。在深圳南山区有超过2万平米的办公场地。目前公司主要有四大业务线,包括电能质量产品线、储能微网产品线、电动汽车充电机

储能微网产品线目前拥有从25千瓦到500千瓦全系列的储能变流器,以及100千瓦时到1兆瓦时的微网系统解决方案和能量管理等等。相关的储能变流器产品现在已经通过了CE、CQC认证等等,拥有超过20项以上的专利,并且持续投入新的研发和解决方案。过去6到7年时间盛弘电气一共实施了超过50个以上的储能微网项目,包括了很多这种应用,最重要的就是这种工商业园区的储能系统的应用。产品是不光运行于国内,还运行于美国、英国、泰国、韩国、印尼等国外市场。这个是用在我们佛山的一个工厂,这是商业级的储能系统,这个系统可以每个月为用户节省电费,大概3年左右可以收回成本,有很好的投资价值。这个是位于一个英国工业园区内的储能系统,这个是包含了园区内有光伏发电,有150千瓦的储能变流器,这个用的铅炭电池,是用于光伏发电的一个消纳。这是我们公司最早的一套运行于海外的系统,这个已经为这个海岛持续工作了4年时间,一直非常稳定。盛弘电气深入储能行业多年时间,在储能变流器技术和系统解决方案上做了大量的探索工作,希望能够与各位行业类的专家深入交流合作,共同推进储能的商业化和实用化。谢谢大家。
 

主持人:感谢范总,下面我们有请江苏固德威电源科技股份有限公司副总经理 刘奇先生为我们带来智慧能源管理—开启家庭微网新模式的演讲。
 

刘奇:光伏圈的各位专家、朋友们大家上午好。进来本来是邀请我们方刚总来给大家分享,因为临时有事,这边由我来代为为大家分享。这两天这么多的行业大咖齐聚苏州共话行业的未来,作为苏州本地的企业,我们也倍感容幸和骄傲。每每有朋友到苏州来都问我苏州的特色都有哪些,其实数不胜数,像苏州园林、苏式美食、刺绣还有苏州的固德威,还有苏州的雨。今天我给大家分享的主题是智慧能源管理开启家庭微网的新模式。我国相对来讲能源资源不足,而且还存在诸多的问题,比如说能源结构以煤为主,能源利用效率比较低,能耗高。还有就是污染、排放量比较大,以至于有这样一句话叫湄潭县让中国腾飞再让中国遭罪,庆幸的是我们也意识到这个问题,现在国家发展绿色革命,大力发展光伏。今年两会也重点就能源行业的去产能以及提高清洁能源的比重,还有降低能耗以及助力环保等等方面都做出明确的要求。

回首刚刚过去的2016年,光伏行业的发展可以说是如沐春风,取得了非常骄傲的成绩。2016年我国的新增光伏装机量34.54GW,累计光伏装机量达到77.42GW,都保持了全球的第一。这说明我们能源利用这个大的方向是正确的,当然我们接下来深入的再来问一个问题,我们如何才能最高效、最充分的去利用好这样的能源呢?随着这个信息通讯技术还有互联网技术的发展,现在也将能源管理推向一个新的高度和新的阶段,就是我们讲的智慧能源管理。今年3月6号国家能源局公布了首批56个互联网+智慧能源示范项目名单,分布在23个省区市,这其实就是能源行业向前迈入的重要一步。将大数据和先进的互联网技术与能源开发利用技术相融合。2016年互联网+智慧能源也成为能源行业里面一个最热门的词汇之一,这里智慧能源到底智慧在哪?其实这个智慧能源指的是互联网与能源的生产、传输、存储、消费以及整个能源的市场相融合的这样一个新的业态,现在这个新的业态正在逐步的兴起。今天我主要就三个方面和大家来做分享,第一是我们看看智慧能源的发展背景,第二是智慧能源管理的应用形式以及智慧能源管理最终实现的目的。我们首先看第一个,就是智慧能源管理的发展背景。

所谓的智慧能源,其实也就是利用互联网的这个思维和技术对我们能源行业进行改造,来构建一个多种能源互联,实现双向流动的这种能量对等交换与网络共享的这样一个平台。它具备一个横向多元互补、纵向源、网、荷、储协调的特点。我们广义伤讲的能源管理其实指的是电、水、气、热这种,狭义来讲其实就是以电力为核心、为纽带的能源互联网。顺便也讲一句,包括我们的电网其实也在随着这个外界环境的变化而不断的在调整。大家都知道从传统的集中式供电向分布式能源,以及还有微网供电方式在转型。同时也在发展智能电网的相关改造,能源互联技术就是我们讲的智慧能源管理的一大发展背景。除此之外还有一个非常重要的技术,就是这个ICT,信息通信技术。信息通信技术打破了这种原来信息不对称的格局,将万物互联起来,变得成为了可能。物联网是能源互联网发展的必要条件,还有我们的电改政策也是能源互联网发展的一个红利并且能源互联网催生了一些具体的体现形式。

下面我们来看一看具体的应用形式,随着新能源行业的发展和普及,传统的由单一电网动能型的家庭能源格局其实在发生着变化。随着光伏的接入、储能的接入,这种家庭能源的接入变得多样化。还有现在比较火的电动汽车的接入,当然这一切其实都离不开电网作为主要的后备能源支撑。其实应用形式还有一方面,就是我们智能家居的发展可以说是如火如荼。像家庭的安全监视、家庭环境优化、用电设备的管理还有家庭的智能控制,这几大模式其实就涵盖了生活的方方面面。家庭能源接入的多样化和智能家居的接入这两者目的其实是一样的,就是让我们的生活变得更加的简捷、方便。它们还有一个共同点,就是有一个共同的能量载体,就是电。如果说依托电这个载体我们能讲刚才讲的这个家庭能源接入和智能家居的接入,把这两者融合在一起将更加具有现实意义。我们固德威为了这两个方面深度的融合、耦合,我们在行业内推出了智慧能源管理系统。其实早在2012年大家都知道光伏补贴下调,光伏进入寒冬,单靠光伏的补贴是很难再继续发展的。其实储能就是一个很好的解决方案,当时我们固德威在看清趋势之后就开始着手相应产品的研发,通过大量的技术创新、功能定义以及产品的迭代,我们终于打造出了智慧能源管理系统。这个系统其实从下往上的构成主要包括设备层、通信层、信息层还有应用层。这里的设备层其实是基础,是基石。我们向上打通整个系统的通路,形成一套完整的解决方案。包括一讲到固德威可能很多朋友想到之前是做逆变器,其实这就是我们设备方面的一些经验和优势。我们公司也在转型,就是由单一的设备供应商向这种系统方案的解决商来转型。

这个设备层里面其实包含了几个非常重要的硬件平台,比如说能量路由控制平台,能量计量采集平台,还有物联网关设计平台。我们为了实现产品之间的互联,有一个通信协议需要兼容。最上面的应用层就是指用户的移动终端设备,还有就是网络监控平台,我们要做一些比较人性化的界面,可能大家操作起来体验感会非常好。这是我们智慧能源管理系统的一个业务架构,以上这三个方面其实就是智慧能源应用形式,包括我们后期还在继续努力。前两天在上海的展会上我们固德威也隆重的发布了2.0版本,其中就包含了相关的配套设备,包括我们软件方面也做了优化。

下面我们看最后一点,就是智慧能源管理的最终目的。其实这个目的有三,第一个目的是实现家庭的这种智能管理,其实包含两个方面,家庭的用电的智能管理还有家庭电器的智能管理。这主要就是对一些设备节点进行数据分析,同时以图形这种可视化展示给大家,还包括要实现远程控制。当然,这里面最重要需要说的一点就是这样一个系统需要特别注意的就是数据安全方面。首先这个系统是需要整个系统做一个全链路的数据加密,另外还有在一些通讯出现中断的情况下如何保证数据的完整性,这几个方面其实都是在云端计算完成的。当然,展现给客户的只是一个环保、节能、舒适的家庭环境,都是在云端计算完成的。

第二个目的,主要是实现家庭能耗管理。我们知道电池的储能技术让这种能源利用最高效,包括根据发电的这种预测、用电的预测实现负载的一个智能管理,让他们有序的用电。

第三个目的其实就是互联,当然我们现在家用的只是一个最小单元的这种微网系统,最终我们要让微网和微网之间进行互联,实现社区互联,提供给用户这种绿色的用能。

以上我就这三个方面,智慧能源管理的发展背景、应用形式以及最终的目的简单的和大家做了一个分享。因为时间有限,就不再深入了。我觉得能源互联网一定是未来发展的一个趋势,并且这一波浪潮一定会影响到我们生活的方方面面。

最后我用一句广告词来描绘一下智慧能源的未来。我们生产电,我们也是大自然的搬运工。以上就是我的一个简单的分享,感谢各位朋友对固德威的大力支持,谢谢大家。
 

主持人:感谢我们刘经理,大家可能觉得微网离我们的生活比较远,但是通过固德威的介绍,我们发现微网是可以走进我们的生活的。下面我们欢迎湖南省德沃普储能有限公司合肥研发中心主任李鑫先生为我们带来基于全钒液流储能的企业级虚拟电站系统解决方案。
 

李鑫:各位老师好,我是湖南省德沃普储能有限公司合肥研发中心的李鑫。首先我们来看一下这个需求,当然我们前面很多专家多提到了我们的储能、光伏、电网。我们的储能、光伏、电网,发了电给谁用?我做了一个假设,如果把我们地球上的建筑物全部拿掉,我们的电还给谁用?难道是给我们每个人去用吗?显然不是,所以我们还是想从需求侧来讲这个问题,讲建筑物。我们大量的消耗是在这个建筑物里,例如我们的政府大楼,很多政府机关,包括各种各样的办公的大楼里面也有用电需求。还有就是酒店的用电需求、医院、通讯、工业园区、高校实验室都有很特殊的用电需求,我们要仔细的分析。

大家看这个非住宅民用建筑的总面积达到这么高,但是它的消耗量是普通民居的20%。这个线告诉我们当单体规模大于2万平方米的公共建筑消耗能耗的最高和最低值,旁边是小的。我们国家单体面积超过2万平方的越来越多,它们的消耗量也会越来越大。在这里面我把地区和一些单位的名字拿掉了,为了出现一些不必要的问题。比如说国家机关这些电量达到多少?是普通居民的5倍。还有大型商场、医院等等,医院里面的消耗就更大了。这里面还有我们夏热冬暖地区的用电量,这个也是非常大的。高校里面大概它的总用电成本是总指出的46%左右,能不能把这一块的费用降下来?而且高校里面有很多实验室,很多高校实验室的用电需求是不稳定的。这里是医院,医院的消耗也是电力成本占所有经营成本里的65%,这个都有文章的,我把文章标出来了,避免误导大家。医院里面现在越来越多的精密仪器和设备需要高质量的电源,有办法保证吗?刚才我收到一个消息,我们刚好在合肥有一个研发中心,合肥研发中心旁边停电了,我们照样工作,因为我们有储能系统,马上切过来就可以干。医院里面这种供电中断或者是电能质量造成的损害是不可估量的。美国都有这样的例子,还有就是卫星、电子、生物制药方面都有这些问题。

这个问题到底怎么解决?我们所有人都依靠电网,电网搞特高压直流输电,你如果不供电就给我赔偿,这些都是事后的。我们的技术解决这些需求是迫切的,这个里面怎么办呢?有一个办法,我们说虚拟电站,当然有的朋友会讲微网怎么办呢?待会儿我们讲虚拟电站跟微网之间的一些差别。如果说我们为了保证供电的可靠性,从新能源发电企业对电量进行预测,对光伏、风力进行预测,大家都知道这个预测的准确度是多少,能不能预测清楚呢?很难,老天爷的事你能搞得清楚吗?这里面如果没有很精准的数学模型,没有长时间的数据积累是几乎无法完成的事情。怎么办呢?就要求这些东西,通过储能来解决它的不确定性、不稳定性。我们能不能反过来思路想呢?把发电和储能放在一个企业之间,企业里面的用电是可预测的、可分配的、可调控的,我们能不能采用这种办法?因为你企业里的用电需求我们是可以计算的,就是说这个负荷的预测是非常精准的,这就解决了这个问题。而光伏里面的预测,在一个局部区域里面预测也是很精准的,因为不是大面积的,通过这个数据积累是可行的。如果再加上一个储能来解决它的不稳定性、波动性、间歇性的影响,我们就可以让企业旁边有一个虚拟的电站为它提供好的供电方案,这就是我们的思路。

从1997年虚拟电站开始出来了一直到现在,我们看整个发展思路非常清楚。这里面给大家讲一个我们自己的体会,如果企业用储能,大家可以想一想每个地区年产值2个亿的企业大概有多少?数不胜数,他们对供电的需求是旺盛的。如果我们通过这种技术方案为他们降低电价,是不是可行的?我想他们是欢迎的,因为降低了生产成本。这里面有一个概念的问题,就是微网和虚拟电站的区别,从这个运行模式、设计理念和各种条件来讲都有一些区别。微网是从网的角度来讲怎么能够独立运行、并网还是离网,我们虚拟电站考虑的是有一个系统,怎么保证它的无功、有功的支撑。我们的思路是什么呢?虚拟电场通过分布式电源可控的负荷和储能系统成为一个整体,我的负荷是可调度的,我的储能可以是我的调节手段,这个里面有一个关键就是我们的能量控制中心,我们的智能控制算法,我们的数学模型,我们的发电模型、负荷模型、存储模型结合起来。能不能把这个东西放到一个模型在后面,它是一个无人调度的东西。这个里面有一个调度操作,我们设想有没有一个虚拟电站的操作系统在那里操作,完全是可行的。因为我们电站的调度算法都非常的成熟。

我讲一下我们的方案,为什么讲全钒,这里面存在全钒的特点。我们的方案是集装箱式的,每一个集装箱根据用户的不同放的电池数也不同,我们也可以集装箱叠加,也可以盖厂房。这是我们的产品,我们讲一下这个控制,我们在讲到储能的时候,在光伏起来的时候大家都在讨论要不要上储能,很多人呼吁说让储能一起上,要保证你的光电站不弃光,后来大家忽视了这个问题。我们这个系统里面通过我们的电池的调整,通过直流母线来并联,能够让它们自由化运行。而且这个里面所有的储能系统,我们可以是全钒也可以是锂电也可以是铅炭。通过这个虚拟阻抗的控制让它们的特性是一致的,或者有快有慢。我们可以通过这个控制实现这个结果,这个里面要注重它的标准化,也就是说我们热插拔还是在线插拔,能实现它的整个控制的要求,这个就不再详细讲了。

这是我们整个虚拟电站的主电路图,这是我们的产品。为什么讲全钒呢?因为我们说不同的技术路线的电池有不同的条件,有的出力快,有的出力面稳定,有的系统效率高,有的系统效率低,有的环境温度好。这种电池要看它的结构,首先它可以一片一片叠加,可以根据你的需求随时叠加。这个电堆里面有这样一个特点。另外是膜,我们国内已经可以完全自主生产。我们的电池管理系统让我们的电池,每一块电池在整个运行的时候是透明的。我们的电池里面的所有状态看不见是不行的,我们每一块电池都配了BMS,这个BMS是自己研发的。另外我们的电池有稳定的输出,可以根据用户的不同配不同的电解液,它是大功率的,可以时间很长。通过我们的DCDC就可以解耦,我们电池的特性对电的影响没有。我们国家有一个要求,我们团队也是按照这个要求来做,按这个指标去做。这是我们的专利覆盖,我们自己发扬民族品牌,要注意保护。当然各个原材料和部件都要有自主的。我们主要是围绕着养殖业等等做了一些示范,通过光伏加充电桩来储能。还有我们湖南这是景观式的储能。还有我们无人化运维,只有远程数据检测没有模型的监控是没有用的。我们的电解液占整个成本的30%到40%,这个我们可以用融资租赁的办法来做,降低成本。

最后有一点回顾和展望,第一个我们说要从应用侧考虑技术的实用性,避免虚无化。第二个是从应用侧考虑产品的工程化,避免倒在用户的眼前。还有就是考虑应用的商业化,避免好看不好用。我们也呼吁能够广泛开展合作,共享科研成果。最后就是说我们合作共赢,各种电池来解决企业的需求,共同迎接储能的春天,打造储能的新生力量迎接储能的大发展。
 

主持人:谢谢李老师,下面有请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先生给我们带来电力化学储能系统发展趋势的演讲。
 

吴家貌:各位朋友大家好,我是阳光电源的,专门负责储能的吴家貌。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,也就是说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我们的储能顶上去,可以在电网那里多拿到发电的指标,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。我们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,从某种角度上来讲我们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。
 

主持人:感谢吴总,我们下面欢迎山东圣阳电源股份有限公司副总经理隋延波先生为我们进行创新BOT模式,攻坚合作平台的演讲。
 

隋延波:大家好,我是山东圣阳的隋延波,给大家汇报一下我们在储能方面做的一些工作和思考。简单介绍一下圣阳公司,因为有很多新朋友。圣阳是在山东的曲阜,我们是1991年建厂,公司有很多的资质,现在从技术方面有集成中心、院士工作站、博士后工作站。管理体系方面有质量、社会责任等等都是健全的。在研发体系上因为有院士带队,所以研发体系也是健全和完整的。从产品上简单说一下,因为我们主页还是做电池,在电池方面我们有两类,一个是铅电池一个是锂电池,当然这个细分了之后也有不同的形式。从锂电池方面来说,我们公司是2009年开始进入锂电行业,相对来说铅电池我们做的要小一些。目前我们有三元锂电池,主体还是铁锂。

从业务方面来说,我们在2014年跟日本的古河有一个战略合作,引进他们的先进电池技术,对这个产品来说有一个很重要的特点,它的70%的放电深度超过4200次,这个数据是他们在2010年以后做的第一代产品,实际循环到了2014年前后才完成了一次最终的测试。在这个基础之上它的第二代又进一步改善,下面有一个数据介绍,比这个结果有更好的进步,这个数据是一个实际测试的数据。目前在这个产品上面向储能,因为这个产品主体是储能。这个FCP电池是面向新能源储能市场做的,现在的规格有两个,一个是500Ah还有一个1000Ah的。在这个模块化的设计里面,基于我们模块化的设计,从20尺的集装箱、30尺的集装箱、40尺的都有。

这个大圆柱电池是我们和实联长宜有一个合作,它的公益性比较好,可以保证产品的一致性,循环寿命来讲可以达到4千次到1万次,这个从材料选择上来说有一定的差异。这个能量密度也可以达到160Wh/Kg,串并联数量少,成组性能好。它的专利面结技术方面,这个面结结构大家可以从这张表上看到,这个结构是一个全极耳的,通过超声把它揉平,形成一个一体,这个结构就非常紧密。在这个情况下它有内阻小、发热少的特点。今天讲储能,它的安全性更高,一个储能系统如果出问题的话这个后果就相当严重了。另外储能只要是安上了,因为你是依托于电网,每天都要充分的应用。依托于我们上述产品,圣阳在整个储能项目上从通信基站,有新能源的通信基站这样一个系统,我们从2012年就开始做了。包括有几百度电的离网电站,还有几兆瓦时级的微电网,我们在浙江还有一个项目是铅电池、锂电池多种优势的互补解决方案。包括2013年做的几十兆瓦时级的光储离网电站,以及在这个片子上展示的是我们FCP的项目,这里面英国的项目和澳大利亚的项目是纯商业化的,下面的这几个过么的是示范的项目。在西藏的尼玛县我们也有一个项目工程,这个项目海拔是4800米,看上去天很蓝很好,实际上在这里干活会很辛苦。因为公司是从当时送电到乡的时候开始做,累计到现在就有了非常多的代表性示范项目。

因为我的标题是讲创新模式,我下面以案例的方式来讲一讲面向储能市场发展的一个前夜,还不能说起来了,因为到目前为止依然缺少市场的动力。如果一个房地产开会的话是不是有这么多人参加呢?那就不一定了,但是储能行业开会有这么多的人听,这需要我们创造机会。大家都知道储能市场之所以叫储能是因为新能源的属性需要储能,怎么说要从一个路口进入的话,可能还是从小处入手,从客户的需求导向、可商用的机会导向,以后从微电网、局域网,在这个小的系统里面去发现发掘储能的价值,去找到可商用的机会。这里面的一个例子就是通信基站的例子,咱们国家现在电力设施非常好,供电可考虑90%以上。但是在这种情况下它的备用电源也是必须的。对于这个方案来说,我们公司在2014年开始面向通信基站之后就提出了解决方案,目前不管是新基站的建设方案还是老基站的改造方案,我们都有实际的项目在上面运行。下面这个是新基站的建设,这里面就是所谓的绿色储能通信电源,它自己可以控制电池什么时候充电和放电,当然也是在保证安全的情况之下。它的实际情况是通过计算来讲每年可以节费5800,实际上每年按表记的话是每年6000多块钱。老基站改造方面,我们依据这个方案开发了电池的管理系统、基站能效模块单元,还有让电池透明化。因为一个后台的集中电控让电池备电更安全,你每天都可以做检测。还有就是剩余容量,这个容量你是可支的,在全生命周期因为有后台的集中监控,可以确保无论你什么时候要都会有备电时间。这是全生命周期的TCO分析,储能化应用可以让我们节省电费,它就成为了净资产,不单单可以零成本备电,还可以赚点钱。就是从这个小的切入点入手,嫁接这个价值点。如果从大一点来说的话就是有偿化的辅助服务,嫁接这样的点就可以找到最好的储能化的一个商业化的路口。当然这个方案的推行光靠圣阳一家不行,那个绿色的储能的通信电源可能需要行业内的电源厂家一起努力,所以以后这个新模式的推广都需要合作。

如果是通信运营商自己来做,两种方案相比它的投资收益性可高达20%,如果他自己不投,由我们自己来给他们做,他们可以降低20%的投资,以后我们还会每年给他返还10%的节点费用,就是说他们当期可以省钱,后期还有收益。这个测算是按照0.8元的峰谷差、1元的峰谷差、1.2元的峰谷差。因为我们不能像新能源汽车一样搞个高补贴,更多的是呼吁出台一个国家不用掏太多钱的政策,因为峰谷电价是国家不用掏钱就可以提供的一个政策,用政策就可以推动这个市场的发展。单独靠补贴的话比较困难,看看是不是能用政策来呼吁。圣阳主页是做电池,应市场需求我们也从产品到系统,在这个情况下大家知道储能系统里面电池占了三分之二的投资,不管是谁投资都担心电池行不行,这是最大的担心。在风险可控的角度圣阳愿意用BOT的方式跟业界同仁合作,所有的BOT就是这样,如果以后你有合适的项目,你不放心的话圣阳可以百分之百的投资电池这块的钱,如果你放心的话我们可以合作投。如果经过几个项目你非常有信心了,你全投的话圣阳也很高兴,为你提供产品的供给。储能行业的发展市场很大,需要全行业来合作推动这个政策的出台和行业的发展,推动共赢。谢谢大家。
 

主持人:感谢隋总,我们今天上午的演讲就到这里结束,让我们再次感谢上午9位企业家和专家的精彩演讲。

 

(本文根据现场录音整理而成,未经发言嘉宾审核)


 


 

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