NEC韩丁：储能系统是解决电网闭锁重要技术干预手段
2016-11-30 10:16:04
摘要：NEC韩丁在2016中国储能技术与应用大会上表示，电网里面经常存在扰动，储能系统是解决电网闭锁、大规模停电的重要技术干预手段，在保障整个电网频率方面起到至关重要的作用。
以下为韩丁演讲文字实录：
韩丁：感谢各位来宾，感谢各位专家领导参与，今天很有幸在这里和大家花点时间讨论储能，讨论普星以及我们的合作，还有我们所有的GSS相关储能技术及在中国市场的应用。
之前我可能有一些小小插曲，我们的总裁到后没有和材料现场同步，在这里跟大家说声抱歉，希望大家理解。今天我们讲的题目是GSS储能技术与应用，切合今天大会主题，首先感谢主办方，感谢中国机械工业联合会对我们主办这次会议表示非常感谢。
今天主要想讲的是想和大家探讨一下储能技术以及与我们商业运行项目，储能技术在全球范围之内现在有很多商业范围运行。在中国的储能项目更多可能还是属于示范阶段，我们希望能够通过NEC和普星在这次中国的合作能够把我们的优势技术，实力包括我们对中国市场展望都融入到储能建设当中去。
电网级储能当中我们已经越来越多的看到有很多电池介入到电网里面，这些电池为我们电网提供不可或缺的储能系统的支持。储能系统可以做什么？应用价值非常广泛，我们可以简单来说储能系统是一个非常强一个系统工具。为什么这样说？因为储能系统在保障整个电网频率方面起到至关重要的作用。我们知道在整个电网里面会经常存在扰动，这个扰动来自哪儿？发电机今天突然不转或者说某一个高架线断线，大面积停电现象。如果存在这样一些扰动，系统级别来看，我们会看到频率会存在很大的偏移。频率偏移不加以及时解决和干预，会出现电网闭锁，大规模停电，对人们生产生活造成不利影响。我们有什么样的比较好干预手段？目前来讲储能系统作为重要的技术干预手段已经得到了广泛的认识。与火电系统相比，中国很多火电发电企业通过调频方式解决频率问题，在某一个区间里面。中国和欧洲是50赫兹，北美南美地区是60赫兹，全国范围之内都有这样的规定。
调节起来对于火电机组发电，不能以满载额定负荷发电，预留一小部分进行旋转备用。需要的时候能够马上利用，最快速度顶上支持系统频率。存在问题就是发电机本来是发电机构，发电机构最擅长事情是发电。他并不擅长做调频的事情，储能系统以它高效、精准、快速的响应形式，可以以最快的速度、最高的精度释放它所有能量。同这个角度来说，储能系统比火电发电、水力发电更具有调频上的优势，我们也可以把发电机组从它的旋转备用这里解放出来，使它能够输出更多的电力，功率可以达到满载功率。发电量更多，对于发电机组来讲，对于发电企业来讲它的盈利就会更大，这是储能系统在调频领域，旋转备用很大的价值。
发电机本身提供更多是一个基本负荷的作用，希望可以保持连续不断运行。经常起停设备对设备本身有损害，不利于设备本身寿命，又会对设备本身造成一定的影响，包括耗煤量也会随之增加，不利于经济运行性。
举个简单例子，几百兆瓦发电机组，真正发电实力在75兆瓦左右。不能在最大发电功率运行，不能在最小发电功率运行。假设它的发电功率是75%，真正能够调节频率能力向上25%，向下25%。可是对于同一个储能系统100兆瓦来说，向上向下都可以调节百分之百的功率。这样等效调节实力是火电机组四倍，这是其中一个优势。
另外一个优势就是储能系统可以提供无功功率支持。无功功率在电网必须存在，无功功率怎么形成？是由电感负荷，大量感性负载，使电网存在，大部分存在于负荷中心，商业区、大的购物中心等等。这些地方有这么多的感性负载，但是感性负载我们又知道它在电网、线路上的传播并不是非常远。我们就需要就地消纳，储能技术是一个非常好的分布式效应非常好，他可以在安装地点直接进行无功补偿，电压支持。这个角度来讲把它安装在负荷中心附近就地消纳，就地支持可以提升我们负荷中心的电能质量，保证系统正常运行。
我们下面讲一个我们公司NEC在全球范围之内的一个商业运行的项目，这个项目在智利北部，智利是一个南美洲国家，整个国家是很下场走廊带形状。从南到北有一条主要传输主干线，天生电网建设就带来一些电网脆弱性包括冗余性的问题。智利北部有很多的采矿企业，都是非常大的能耗企业。自备发电厂里面都要预留3-5%作为旋转备用。
我们提供服务主要是一次调频，对于智利来讲可能是0-30秒之间这样秒级的响应。二级响应从30秒到分钟内不等。储能主要价值是在于前面秒级甚至是好级这样的响应。
智利能源价格，08、09年他们的能源价格非常高，到了300美元每千瓦时。如果是我们利用储能系统增加它的发电量，减少它的旋转备用容量，对于发电机组对于发电企业来讲可以节省非常多的成本。简单商业案例08、09年智利能源价格来计算，100兆瓦发电机组配一个四兆瓦储能系统，简单测算它的投资回报率非常高，在三年左右。当然这个投资回报率每年都是会变化，因为能源价格在变化，成本在变化等等，这是08、09年的案例来说的。总的趋势是不变的，为什么？因为总的趋势就是整个储能系统价格一直到下降，整个商业环境对于储能技术的接纳性更高，这个角度来看储能系统优势会逐年得到提高。
这点我想简单介绍这个项目，可以说在全球首例用多个集装箱整合在一起的储能系统。这套储能系统大小是12兆瓦，它的能量密度是4兆瓦时，总共有8个集装箱，可以看到规模非常大。这套系统商业运营是09年初，运行至今都还是智利最好的一套调频系统。由于我们的NEC的第一个调频设施用的客户反映非常好，口碑非常好。同一个客户也是在智利，又给我们下第二个订单。这里规模更大，有20兆瓦的功率能力，并且有十个集装箱。整套系统给智利当地电网以及发电企业带来非常大的价值。这是历史运行数据的下跌。历史运行数据可以看到我们NEC的调频系统速率非常快，性能非常小，当时发电机组实际运行情况，这是频率的曲线。稳定时候频率是在50左右，某一个时间节点下午2点50分，频率掉到49，非常低的。在这个时候我们储能系统就会提升作为满功率输出，红色曲线就是我们所配置的储能系统满功率放电，就能达到频率在两秒钟左右的时候就能把它拉回到正常的频率曲线之内，保证系统的安全运行。
同样这个也是实际运行数据，在电网的频率突然一下提高的时候，储能系统又可以作为一个负载可以把频率拉回到他原来具有的频率区间。也和传统的发电机构不太一样，储能系统是唯一一个既可以作为放电设备又可以作为负载设备存在于电网的一套设施。
这里是历史数据的对比，我们可以看到这是1号机组在增加储能系统之前它的平均功率是127兆瓦左右，增加12兆瓦频率调频系统之后，平均输出达到138左右。这138兆瓦是常年历史经验积累，它的效率不仅提高，而且增加了更多的电力收入。这也是同样的二号机组，不多说了。
第二个应用是新能源爬坡率管理。我们引用的是一套在美国夏威夷中风电厂联合储能调频设备。新能源爬坡管理是什么？新能源爬坡就是指风、光这样大自然给我们的能量，这些能量看似免费，实际上它具有天生间歇性。以风或者是光为燃料的发电机组，它的发电效应，它的发电能力也是存在间歇性。这个间歇性对很多电网来讲是不可以接受，尤其是在很多岛屿，美国夏威夷等等地方，包括很多国家和地区都对发电功率有要求。每分钟少于一兆瓦左右，这是爬坡率。我们需要把我们储能系统以及风电控制在每分钟一兆瓦的波动变化率之内。波动率大的话可能出现的影响就是电网接受不了。
新能源发电现在有一些很多风能和光伏，他们的装置等等设备里面已经配有比较好的调节功能。他这个调节功能是向上调节功能。我们有很多风很多光的时候，我们可以让它逐步缓慢变化。但是如果一旦没有风了，这些风能和光能不能够逐步下降，必须一次性调起来。可再生能源发电设备并没有很好的向下调节机制，向下调节机制最好满足的方式，目前来看就是储能。储能系统很好补足可再生能源对于向下调的需求，满足当地电网对于可再生能源爬坡率这样的要求，我们需要技术调节手段。
这是当地储能系统的功能，可以看到11兆瓦功率，4.3兆瓦时的能量，可以具体细节讨论为什么也么大。
具体说一说夏威夷这里的风机总共有21兆瓦风机设备在这里。它的硬性指标就是1兆瓦左右每分钟，我们到底需要多大储量系统才能满足要求呢？在座这个之前，我们可能需要一个专门的建模团队，专门的计算团队做一些分析。因为21兆瓦系统，我们不一定说要配备21兆瓦的储能设备。储能越大，能量越大，成本越高。我们需要有一个折中，权衡利弊想法。跟当地电力客户合作交流，到底我们需要多大的储能设备。我们大概做的事情前期数据收集，我们收集一整年的数据，对这些数据进行处理分析。我们建立模型，也不是一次性建立就可以完成，需要多次计算，多次迭代，因为这个模型也是需要修正，所有模型里的参数我们需要进行微调。把模型建立好之后，需要当地的历史数据重新迭代回去，看这个模型是否适用。
红色区域，有多少次的功率违反当地要求。建模表示我们用很大功率和很大能量在蓝色区域显示我们没有任何一次违反。因为我们储能系统过大，我们把储能系统做这么大，成本不够，我们需要找一个折中方案。问客户您是否能接受我们99%的时间能够满足您的要求，1%的时间可能会超过这个爬坡预期。可以接受，给您降低15%的成本。15%的成本对照0.1%的爬坡率违章，他们愿意接受成本。
对一个完全达到标准系统需要16MW，7MWH。我们有一个团队做建模方面有非常独特的优势，积累多年经验，我们最后测算出来，如果用一个11兆瓦，4.3兆瓦时，可以99%的时间满足他的需求。这是非常大的价值，任何一个公司都可以说我给你足够大的储能系统，当然可以满足你所有的要求。全世界没有很多家企业能够说我给你这样一个折中方案，就能够满足你日常99%时间的运行，这也是我们核心优势，核心竞争力之一。
循环次数我们也做过测算，如果是储能系统的容量越小，相应每个单位的电芯循环次数是增加。我们又会从当地项目寿命角度来考虑，到底您需要多大的设备，需要多长运行时间，根据具体工况测算电池寿命等等。有一系列的精密算法，涉及到工程部门相关人员仔细测算得出这样的结论。事实证明这个效果非常非常好。这个就是我们内部的一个运算流程，包括刚才我也介绍了如何检测NEC的模型，怎么运用到实际项目需求当中来。
总结来说我们到底需要多少储能系统才能满足我们的要求呢？一句话简单来说我们没有黄金法则，每一个项目都是独特的，每一个客户的所有要求都是独一无二。我们对于客户就是，我们尊重客户，我们需要满足每一个客户定制化的要求，我们针对客户不同的需求，专业的团队，多年经验的团队来进行定制化服务。这样可以保证您的项目、您的客户会达到预期的项目要求和预期的运行标准，给我们这个项目成功奠定基石。
介绍一下我们的NEC的GSS，电网级储能系统为主的NEC（英文）交流电解决方案。还有一些项目没有写上去，目前已经大规模进行运行商业项目，最早的项目是08年开始投入商业运营至今。最大的项目是在32兆瓦的储能项目，用来做PGM市场调频。2011年开始进行商业运行，每年都在赚钱。
总的来讲GSS这套系统是一套高度集成，模块化，已经被验证过非常高效性、经济运行性的成套设备系统。它主要有三个部分组成，大就叫做GBS，是集装箱式锂电池储能系统，自带冷却功能、防火功能。第二直接跟电力电网相连接的部分，双向功率铝变器。和我们储能系统可以完美进行耦合，电力设备需要比较好的一套控制系统，控制软件平台进行深度整合。我们上面的AEROSControls非常具有包容性，具有测算功能，实时调频功能还有远程操控、远程监控功能能量管理系统。
我们NEC的整体成套化产品是模块化的组成部分。模块化有什么好处？对于加工工厂和项目实施，模块化意味着简单高效。并且从配置系统来讲会更加容易，针对客户不同要求来讲可以提供定制化的要求，可以保证每一个项目既能够保证项目时间能够按时，按照规定的预算进行执行，又能够保证每套系统是针对客户不同需求来进行定制化要求。
先进的控制系统平台，AEROS，功能非常多，可以支持电力系统，电网。它的通讯接口非常的丰富，在欧洲地区可能是IEC61850等等这些通讯协议可以完美的兼容。数据库都可以在AEROS上面非常大的呈现，这是非常大的包容系统。
我们有非常优质的售前服务，为客户定制专门的解决方案，一些项目在已经签单开始实施之后，Post-Sale Activity对中华地区来讲我们有非常强大的售后服务池，普星聚能，有非常多的积累。在发电领域和输配电领域有经验积累。NEC（英文）和普星聚能在市场深度合作，我们专业售后服务团队，专门针对客户定制化需求，满足这个项目成功实施。
最后在这里给大家来一个简单总结，这里是我们普星聚能的一些联系方式，我们非常希望有任何储能方面问题，您能够咨询我们，您有任何的想法包括您有任何项目需要进行实施，我们非常愿意尽我们所能为您提供最大的帮助，和客户一起实现共赢，谢谢。(能源新闻网)
