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中国科学院电工研究所研究员唐西胜:储能时代在开启 2018-11-01 10:31:26

摘要:中国科学院电工研究所研究员唐西胜在“储能专业论坛”上表示,储能时代在开启。

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  能源新闻网讯2018年10月30-31日,由全国工商联新能源商会与大同市人民政府共同主办,以“多能互补”为主题的第十二届中国新能源国际高峰论坛(NEX2018)在北京国家会议中心隆重召开。中国科学院电工研究所研究员唐西胜在“储能专业论坛”上表示,储能时代在开启。
  以下为唐西胜致辞文字实录:
  大家下午好,很荣幸有这么一个受储能专委会的邀请,能够和大家一起交流关于储能方面的一些探讨。
  我今天的题目叫电力储能系统及其应用。三个方面,储能时代在开启,电力储能系统,典型案例分享。
  第一个方面,储能时代在开启。这个方面不用详细说了,很多专家做了详细的论证,很简单的一个说法,我们的电网是需要发电和用电的实时平衡,实时平衡由于电能不能够大规模、大容量的存储,所以导致电力系统会出现一些问题,安全的问题,可靠性的问题,还有经济运行的问题。现在从能源互联网发展的角度出发,希望给互联网提供更多的灵活性,从时间上和空间上解决发电、用电、生产能量和消耗能量的耦合关系。实际上从电网来讲,发电和用电这种调节可以有多种手段,比如说像之前电源比较紧缺的时候,是拉闸限电,电源比较充分了,大家想着怎么去调节,发电机组一次调频、二次调频、三次调频。最近我们国家推的比较多是在做需求响应,通过一些和谐关系,让一些可调和可控负荷能够调节,这是电力系统当中的灵活性资源。从这个角度出发,储能并不是电力系统调节当中一定需要的,但是话又说回来了,随着这几年电池成本的下降,储能系统成本的下降和可靠性提升,实际上储能在发挥灵活性调节过程当中,已经具备了竞争优势,所以说这种技术经济性提高给了它在电力系统当中更多的空间,这也是最近包括从国家政府层面对储能的一些支撑,给予了一些期待,更多是希望通过电力市场改革,通过改革给这个储能一些生存的空间,还有一个独立的思考地位,这是下一步我们做储能的一个非常好的方面。
  储能应用于电力系统当中,实际上大家可以看得到,从发电侧到输配电,到用户侧,都是有它特定功能的需求。发电侧主要跟可再生能源融合,调频调压,输配电可以延缓设备的升级改造,可以为电力系统提供紧急支撑。江西电网上锂电池,很大程度上解决特高压弱的电网在应急情况下的紧急支撑的作用。用户侧更多是根据电压补差,这都是将来储能可以发挥的空间。
  这是我们几个项目发布的情况。这是辅助风电进行平滑,提高运行准确性,这是解决消纳的问题。右边是商业化电站的项目,有一块多钱的上网电价,所以储能的收益是很高的。
  这是在用户侧做削峰填谷,根据峰谷差看怎么储能,储能为电费的节约可以带来一些好处。还有一个,既然我在用户侧有一堆电池储能系统,实际上可以为这个系统做应急供电,这也是一个辅助的功能。
  在用户侧这块,还有一个新的模式。因为现在数据中心发展非常快狂,在全国各地都在上,实际上我们现在在提出这么一个数据中心备电+储能的模式,数据中心不能断电,所以有预备电池。现在我可以通过储能模式,我得保证你存电备电时间充足的情况下,帮助你做储能,这是我们在南京做的第一个项目。右边是是测试,在极端的情况下提供供电支撑。两个平台是根据峰谷差做储能平衡用的,这个模式在未来的发展当中有一定的空间。
  这是调频,我就不细说了,主要是接入IGC,通过IGC不断地去充电、放电,然后用整个电力系统达到平衡状态。储能在做调频的时候有点问题,单个储能电站的容量很小,所以在调频这块,更多是大家会采取虚拟电厂,把几个储能电站或者几十个储能电站,通过一个数据平台结合在一起,这个数据平台再统一打包从电网调度,再去做交易。
  这是微网,这块不用说了,实际上无论是哪个国家的微网,有一个最根本的要求,可以并网运行,也可以离网运行,美国可以用天然气的方式,更多像欧洲、中国、非洲,还是需要靠储能,尤其是电储能这一块去做离网运行。
  关于储能应用的发展趋势,总结几句话。技术趋势,尤其是锂电,实际上是安全、可靠、低成本。模式上,无论哪些厂家,基本都是这样一个路线,标准化、模块化、系统化、模块可组合,可以提高交付效率、系统可靠性和降低成本的途径。
  在应用效益这一块,主要是抓住电力市场改革的契机,一主多辅,这是一个主要的方式。一主是有一个主要的功能,比如建了用户侧,可能是通过峰谷差套利,同时也可以通过需求响应得到收益。同时可以给用户降低容量电费,可以提供应急支撑,作为备用电源,这都是在它主要功能的基础上叠加的收益,算系统的整体收益上,实际上还是比较可观的。我们接触了很多海外项目,基本上都是这样,在工业园区或者商业区,希望把原来备用的柴油机替代,通过储能,一方面可以通过峰谷差套利,另一方面,可以用储能来做。
  应用创新上,主要是和能源互联网发展结合,创富+储能、虚拟电厂、能源共享,已经有很多商业模式在出现了,这块也是未来“储能+”,让储能更多的利用这种灵活性、可控性的这么一个特点,为它带来价值。
  第二个部分是电力储能系统。
  实际上这一块,我们讲的是系统,而不是一个电池。我经常打一个比喻,实际上电池就像我们建房子的砖一样,储能系统就是这套房子。其实从砖到房子,还有很多的工作需要做。所以我们在做储能的时候,一定要有系统的观点,从系统的角度去理解这个问题,很多问题可能从源头上就是加以重视了。储能的综合评价指标有很多,如果净性指标以外,比如说密度、效率,还有安全、运维、环保、成本,都是要综合进行衡量的。
  应该说现在锂电和铅碳代表的储能还有应用空间,应用场合多,可批量化、标准化生产,在集中式和分布式应用中都具有商业价值。目前来看,中国在这一块除了前两年的铅碳,锂电的净能非常快。
  第二点是电力储能是个系统工程,设计、制造和运维中,任何短板都可能会带来系统灾难,多指标综合和运亨是现阶段储能发展的必然选择。拿锂电来说,现在这个体系的锂电池比较容易燃烧和爆炸,未来几年之内,可以看到替代品,所以在这种情况下怎么扬长避短,通过系统的设计和运行控制,尽量规避它的问题,发挥它的优点,这是在做储能设计的时候需要做的工作。
  这么多年做了很多方面的运行示范,现在来看,整个产业链都会涉及到其中,短板要进行有针对性的公关,这也是现在储能没有完全到非常成熟的阶段,有很多的环节需要大家去公关。
  同时通过这么多的平价,真正把这些数据拿过来以后做一些有效的分析,一方面是在技术上下一步优化,另外是在商务模型上进一步的优化财务模型,这就是在现在示范和运行的项目当中,为后续提出了一些开放性的问题。
  这就是储能一个简单的结构,除主体的三大功能之外,还有外围、动力环境、集装箱和机房,动力环境的这种控制和优化,是储能系统一个很关键的要点。这是储能系统的架构图,有一些控制终端。
  铅碳电池本身不说了,在循环寿命上大大改善了,比起常规电池,能达到三四千次。成本不太高,比普通铅碳高20%,寿命终结之后,残值也很高,缺点是能量密度低,所以在一些对场地要求不太敏感的地方,我觉得铅碳电池是比较好的选择。同时它比较适合小电池的充电,控制在0.3C之下,这种场合进行充电和放电是比较适合的。像削峰填谷和微网这一块是很好的解决方案。
  基于铅碳电池,我们要做标准的集装箱开发和储能系统的开发,这种图中给到40尺的集中箱,还有250KW,本地的智能监控可以完善本地动力环境的优化控制,还有运维管理的工作,还有云端控制的接口。
  这是简单的配置。
  铅碳电池的单体容量比较大,在集装箱内,温控是整个系统设置的时候一个非常关键的点,如果温差过大,电池在高峰区或者低峰区,长时间下来以后,对电池会造成影响,电话对温度的敏感性很强。所以在就地监控系统当中,优化电池运行动环,定期均充维护,对接云平台,实现储能系统安全寿命的管理。
  这是锂电池,通过电芯到整个系统,还有电功方面也是基本一样的。
  对于锂电池来讲,一个储能系统并联的很多,均衡性是锂电池需要重点解决的一些难点,这里面也会涉及到一个集装箱或者机房的温差很大,长期运行带来的不一致性也会凸显,这也是设计时候的一个重点。
  这是一个电池库,100多度电。我们也做了集装箱,1MWh,2MWh,主要是电池系统的集装箱,做了好多种方案和项目。
  管理系统,无外乎是监控标准化,可以实现急刹急用,运用功能应用于多种储能应用,我们接触了海外的投资标的,对高级运行功能要求比较多。比较重要的是需要做电池的好好考虑,要把电池的特性和电站的管理做有机结合,要把对电池的维护跟系统电站的运行结合在一起,实际上大概就是这么一个意思,电池的大概特性就是这样,怎么去用它,跟它将来的寿命,还有特性是很有关系的。
  云监控是基于大数据的智能运维,我们也建了这样一个平台,可以在北京看到每一个项目,每一块电池的数据,通过这个数据之后,除了解决智能运维的问题,还有数据的分析。我也在安排一些研究生做大数据的分析和处理,怎么样能够跟电池系统演变,尤其是衰退关键的因素找出来,下一步我们在做设计的时候,就可以把这些因素再考虑进去,不断去循环。
  第三方面是典型案例分享。
  双登集团主要是做电池的,因为做铅商这一块,大家都知道,锂电池还要向国轩学习。
  这是铅碳电池的生产线,也是入选国家强基工程的项目,非常先进。这是锂电池智能制造的生产线,2016年投产的第三期的生产线。
  我们公司是双登慧峰聚能科技有限公司,主要做系统集成。实际上是基于双登铅酸电池和锂电池,自己也有行业内的合作伙伴,我们做集成,围绕着电力储能、储能电站、微电网和太阳能集成系统,做几大方向。
  这是我们几个方向,这是在西藏的项目,采用的是标准化集装箱,有16个铅碳电池,有15个锂电,为什么说标准化?这个项目的交互还是挺快的,我们是去年国庆节发货,从江苏往西藏发货,到12月9日,已经并网成功运行了,这里边更多是标准化设计,模块化组装,给效率提升上带来了很大的帮助。这是运行的情况,这是在大庆的风电场做风用结合的情况。
  这是在工业园区,是微网系统,工业园区一个是根据电价做削峰填谷,第二是预备电源。
  这是复合储能系统,为额外的收入做到了支撑。
  孤岛型光储微电网,是一个很好的项目,2014年那时候的配置,20年的发电度电成本来看的话,比柴油机稍微高一点,今天来看的话,比柴油机低很多。南半球,一带一路很多国家,已经成为一个很好的方向。
  这是我们在非洲的光伏微电网,有很多个这样的项目,跟非洲的合作伙伴在南欧的地方做了供电。
  这是我们今年做的阿富汗的项目,就是在无电地区通过光伏、储能,也配油机,但基本不用,平时主要靠光伏和储能做平衡,遇到阴雨天的时候,才用油机去调节。
  注:本文系能源新闻网整理自中国科学院电工研究所研究员唐西胜在“聚力全国碳市场建设、促进行业低碳发展”论坛上所作致辞,未经其本人审阅。