本刊記者 ■ 李鵬 葛洪川 陳一言 郝娜 董霖霖
8月7-8日,由華北電力大學、中國可再生能源學會主辦,中關村華電能源電力產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國電力云平臺、中國可再生能源學會儲能專委會、《太陽能學報》、《太陽能》雜志承辦的“第一屆中國儲能學術論壇暨風光儲創(chuàng)新技術大會(2019)”在華北電力大學的北京校區(qū)召開。本次會議的主旨是為了推進先進儲能技術的應用,推廣風光儲技術創(chuàng)新及融合,推動智能微電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源服務領域的應用,來自清華大學、東南大學、華北電力大學、東北電力大學、中國科學院、上海交通大學、中國礦業(yè)大學、山東大學、武漢理工大學、北京化工大學、華中科技大學、華東理工大學、哈爾濱工業(yè)大學、南京大學、合肥工業(yè)大學、北京工業(yè)大學、大連理工大學、中國電科院、國家發(fā)展和改革委員會能源研究所等高校院所的56位專家學者出席并做了精彩報告,吸引了來自國內外儲能及可再生能源產(chǎn)學研領域的400多位代表參會,現(xiàn)場氣氛非常熱烈。
8月7日上午的大會主論壇由中國可再生能源學會秘書長祁和生和華北電力大學科學技術研究院院長杜小澤共同主持。華北電力大學校長楊勇平、中國可再生能源學會副理事長李寶山到會并發(fā)表了熱情洋溢的致辭。
華北電力大學校長楊勇平在大會致辭中表示:“儲能科學與技術對于可再生能源的利用和節(jié)能意義重大,儲能是智能電網(wǎng)、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微網(wǎng)發(fā)展必不可少的支撐技術,其在我國電網(wǎng)、交通、新能源等領域的應用價值正逐步凸顯。儲能產(chǎn)業(yè)正成為新能源領域投資熱點方向之一。”楊勇平強調,在可再生能源和儲能領域,華北北電力大學一直秉承“深入布局、著眼長遠”的定位,從儲能材料、應用場景到儲能技術等多方面建設儲能技術鏈和生態(tài)鏈,發(fā)揮多學科交叉的優(yōu)勢,綜合布局,打造學科高地。
中國可再生能源學會副理事長李寶山在致辭中指出,我國風電、光伏發(fā)電等可再生能源規(guī)模持續(xù)擴大,技術進步不斷加快,發(fā)電成本大幅下降。然而,風電、光伏發(fā)電本身的不穩(wěn)定性以及并網(wǎng)消納難等一系列繁雜原因造成的棄風棄光居高不下也在制約著行業(yè)的發(fā)展。因此,要從根本上解決棄風、棄光問題,儲能技術的發(fā)展與應用至關重要。
風光儲系統(tǒng)融合是能源互聯(lián)網(wǎng)領域重要的發(fā)展路徑之一,回歸技術是創(chuàng)新的本源,風光儲技術創(chuàng)新和市場應用將大力促進產(chǎn)業(yè)升級轉型。中國可再生能源學會作為可再生能源領域的專業(yè)學術團體,其有責任、有義務推動風光儲產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展,發(fā)揮其在國際交流合作中的重要作用,讓可再生能源在人類社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。
在隨后的主旨報告環(huán)節(jié),各位專家、學者和技術同仁就國內外風電、光伏發(fā)電、儲能方面的最新創(chuàng)新技術進展進行了精彩的交流研討。
目前占主導地位的抽水蓄能電站屬于重大基礎設施、調節(jié)電源和生態(tài)環(huán)保工程,可增強電力系統(tǒng)調峰能力,并提高電網(wǎng)消納能力,可有效緩解棄風、棄光問題,在風光儲發(fā)電中有很大地發(fā)展空間。目前,我國抽水蓄能裝機容量在電力裝機容量的占比不足2%,遠未滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。
中國工程院院士顧國彪在《能源轉型中的儲能發(fā)展問題》報告中提出,我國現(xiàn)在的規(guī)劃目標是到2020年籌建6000萬kW抽水蓄能,到2030年達到1.5億kW,到2050年達到3億kW,抽水蓄能電站預計將占總發(fā)電裝機容量的10%左右。
國家發(fā)展和改革委員會能源研究所副所長王仲穎作了《中國能源綠色、安全、經(jīng)濟發(fā)展的思考暨2050展望》的報告。他提出,現(xiàn)階段的主要矛盾是能源的高碳結構,想要建立一個生態(tài)能源體系,就要解決這個主要矛盾。以綠色、安全、經(jīng)濟作為能源轉型的一個切入點,綠色代表生態(tài)損失小、環(huán)境污染少、資源效率高、二氧化碳排放低;安全代表可應對極限的施壓、可控資源有保障、平均價格可接受、產(chǎn)供促銷有彈性;經(jīng)濟代表企業(yè)居民可承受、全社會投入產(chǎn)出效益高;以市場機制為主要手段來配比資源,就是習總書記所講的市場要在資源配置中發(fā)揮決定性作用、政府發(fā)揮更好的作用。
中國華能集團清潔能源技術研究院董事長許世森作了《直流側接入電池儲能系統(tǒng)與應用》的報告,針對地方“棄光”現(xiàn)象比較嚴重這一問題,其介紹了一種可在電源直流側接入的電池儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)在不改變目前的管理機制或管理體制的情況下,將光伏發(fā)電站的“棄光”回收,在有限的條件下,力所能及地做到使電站的效益最大化。
在電源側和電網(wǎng)側不確定性的情況下可重點研究直流側接入技術,整體來說,在直流側接入電池儲能系統(tǒng)的投資比在交流側的低,且效率可達90%以上,在所有儲能系統(tǒng)中該效率相對較高;同時,解決了分布方式,省去了相互逆變的環(huán)節(jié),在設備利用率、投資、功率變化、管理方面都做了較好的匹配。當前電源側的直流接入和交流接入相比,最主要的是效率提高了近10個百分點。未來隨著電池技術,尤其是電動汽車產(chǎn)業(yè)的帶動,再加上系統(tǒng)方面的優(yōu)化,電池的造價也會進一步降低;同時該系統(tǒng)不受各種信號逆變器的影響,接入比較方便。
國家發(fā)展和改革委員會能源研究所國家可再生能源中心副主任陶冶在《平價周期風光發(fā)展趨勢與儲能應用需求》報告中指出,未來風電是能夠更為均衡發(fā)展的,預計到2025年,在某些地區(qū)、某些場景下,“光伏+儲能”可實現(xiàn)跟煤電價格基本相當,且可調度性和電力品質也基本相當,將可實現(xiàn)對更多存量化石能源的替代。我國未來將出臺的相關政策無論是直接的還是間接的,都會給未來儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勾勒出一個較為清晰的市場藍圖。
清華大學電機工程與應用電子技術系教授梅生偉在《復合式壓縮空氣儲能與分布式綜合能源系統(tǒng)》報告中指出,電網(wǎng)、熱網(wǎng)跟天然氣這些子系統(tǒng)相互耦合,而現(xiàn)在綜合能源系統(tǒng)的熱能源子系統(tǒng)各種多能互動的效率不高,可再生能源的分散性和可再生性也影響其的高效利用。因此,發(fā)展分布式綜合能源系統(tǒng)要做到多能聯(lián)儲和多能聯(lián)供,可以實現(xiàn)能源的自由交換和利用。
他表示,2016年清華大學和青海大學曾提出復合式的壓縮空氣儲能,基本思路是直接將太陽能等輸入進去,因為系統(tǒng)有儲氣和儲熱兩個儲能系統(tǒng),儲氣系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)構成了兩大能量存儲系統(tǒng)。需要發(fā)電時,比如高壓空氣經(jīng)過蓄熱系統(tǒng)的加熱可以輸出電力,末端還可以輸出能量;熱罐本身還可以梯級供熱等。輸入已從傳統(tǒng)的第二代的電擴展到多種輸入,輸出也不僅是冷熱電,還有電的梯級輸出。
特變電工新疆新能源股份有限公司的劉韜在《智能微電網(wǎng)創(chuàng)新解決方案探索與工程應用分享》的報告中指出,在發(fā)電側,微電網(wǎng)系統(tǒng)可以有效地解決“棄風、棄光”問題,建立儲能系統(tǒng)構架整體的微電網(wǎng)是解決這一問題的基本思路。傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng)的配置情況是在已有的供電系統(tǒng)中通過配置光伏、儲能及相應的能量管理系統(tǒng)來實現(xiàn)高效控制。以園區(qū)微電網(wǎng)系統(tǒng)為例,首先可以賺取峰谷電價差,節(jié)省基準能量費,這主要是基于大量的儲能來實現(xiàn)價值的體現(xiàn);其次,電網(wǎng)穩(wěn)定切換,以提高整體的用電可靠性;三是通過微電網(wǎng)系統(tǒng)可以提升光伏發(fā)電自發(fā)自用比例及相應的滲透率,通過能量管理系統(tǒng)可實現(xiàn)用能管理的精細化,降低整體能耗,提升可再生能源的滲透率。
隨著光伏發(fā)電、儲能規(guī)模化的推廣應用,未來微電網(wǎng)的市場也會呈現(xiàn)穩(wěn)定增長,預計2023年全球微電網(wǎng)市場可以達到170億美元的規(guī)模;國內微電網(wǎng)也將有迅猛發(fā)展,將以新的業(yè)態(tài)參與電力市場,形成高效清潔的能源利用新載體。
國網(wǎng)冀北電科院新能源所副所長宋鵬在《風光儲虛擬同步發(fā)電機技術與工程應用》的報告中分享了“國家風光儲輸示范工程”的投產(chǎn)運行,以及對風電、光伏發(fā)電、儲能設備的一些運維技術進行的研究,并對新能源并網(wǎng)問題進行了深入探討,示范工程的投產(chǎn)運行在先進設備制造及高效運維、破解新能源并網(wǎng)難題方面發(fā)揮了示范作用。虛擬同步機在光伏電站的推廣模式是集中配置儲能,在風電場的推廣模式是風處協(xié)調;與單獨配置儲能相比,可減少27%的儲能配置容量,充分利用了轉子動能的釋放,可減少投資成本。
8月8日,論壇進入第2天,按專業(yè)分類將化學儲能(氫儲能)、儲熱儲冷、電化學儲能、機械儲能、電磁儲能及儲能材料和安全等分為3個平行論壇,深入討論了儲能及風光儲創(chuàng)新技術。
各種儲能技術只有真正實現(xiàn)與不同電源的合理“嫁接”才能體現(xiàn)其應用價值。風光儲創(chuàng)新技術及源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化專題從儲能規(guī)?;こ虘梅较蛘归_交流,涵蓋了在不同應用場景下儲能電站的設計、儲能電站的控制運維、終端能源儲能、混合儲能、高比例風光接入的新趨勢、發(fā)電側儲能應用前景,以及在山西、江蘇、吉林、湖南等電網(wǎng)側的儲能應用案例,在技術控制和模式設計方面為開展大規(guī)模儲能應用提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗。
國網(wǎng)山西電科院電網(wǎng)技術中心主任王金浩在《山西電網(wǎng)高比例風電光伏接入趨勢與應對思路》的報告中指出,2019年上半年,山西新能源發(fā)電量達175億kWh,同比增加將近20億kWh,增長了11%,新能源利用率在99%以上。針對提升新能源消納,他提出了7大舉措:1)輸送通道建設;2)火電的靈活性改造;3)提升負荷側的調峰能力;4)大規(guī)模儲能的應用;5)優(yōu)化跨區(qū)互濟;6)加大政府部門協(xié)調;7)新能源當“自強”。
風光儲應用不單純是儲能與風光電源的簡單疊加,而是一個涉及到安全、電源系統(tǒng)管理、運維及技術經(jīng)濟性等多方面的較為復雜的系統(tǒng)工程。
惠州億緯鋰能股份有限公司儲能事業(yè)部項目總監(jiān)曾令作了《風光儲應用場景下的儲能電站設計》的報告。在云平臺領域,億緯鋰能建立了一套云、管、端三級策略管理。端主要是在集裝箱及接入信息上,主要是做一些數(shù)據(jù)采集,均衡的策略管理;管端,主要是BMS,包括本地監(jiān)控,主要是做一些數(shù)據(jù)采集;最后上升到云端,做一個云平臺,將所有數(shù)據(jù)進行精準管理,包括形成較好的運維管理策略。在運維方面,特別是子模塊,采用易維護的設計;在部件上,包括BMS主控在面板上可以快速插拔,且增強其運維性;動力線要防止自鎖、防呆;風扇采用外維護設計,且易更換;采用組串式PCS應用設計,提高故障時系統(tǒng)可用率,便于更換維護,兼容通信儲能梯次利用設計,這樣可以更好的應用。
陽光電源從2015年開始正式進軍儲能系統(tǒng)集成領域,目前在全球的各種儲能應用案例已超過800個。陽光電源儲能事業(yè)部副總經(jīng)理陳志在《風光儲并網(wǎng)關鍵技術研討》的報告中表示,在電池BMS管理方面,陽光電源通過高精度的數(shù)據(jù)采集,計算出SOC的精度小于3%,SOH的精度小于5%。整個儲能系統(tǒng)從直流側到交流側,在每個直流環(huán)節(jié)都增加了快速的熔斷機制,以保證在任何一點發(fā)生短路都可以分級熔斷,實現(xiàn)了直流側逐級的保護;在電池模塊和電池簇安裝保護單元和控制電路,可實現(xiàn)整個直流回路的全方位保護。
中國電科院電工所儲能系統(tǒng)集成與配置技術研究室主任、中國可再生能源學會儲能專委會副主任委員李建林在《儲能系統(tǒng)在發(fā)電側典型應用及投資熱點分析》的報告中對儲能的發(fā)展提出了6大建議:1)鋰電池和鉛酸電池的技術經(jīng)濟已經(jīng)具備商業(yè)化特點,可以推廣;2)電池4要素——長壽命、低成本、高轉換效率、高安全是必要條件,要把安全放在第1位;3)調頻在三北、華北地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)商機,值得關注;4)作為系統(tǒng)載體應該關注;5)電池梯次利用,宜早布局;6)儲能電站不失為廢棄火電廠改造的一種有效途徑。
國網(wǎng)吉林電力科學研究院電網(wǎng)技術中心副主任李德鑫在《?;瘍δ茈娬驹诩蛛娋W(wǎng)應用的前景》的報告中指出,雖然吉林電網(wǎng)新能源的棄風率從最高30%逐漸降到了2018年的6%,但吉林電網(wǎng)面臨新一批新能源的發(fā)展,新能源裝機容量增速超過了吉林省負荷的增速,給新能源消納帶來很大的困難。預計2019年棄電率將達到8.7%,棄風率達到9.52%;2020年棄電率達到10.02%, 棄風率達到10.8%。系統(tǒng)調峰能力占新能源棄電的89%,提高系統(tǒng)調峰能力就能直接提升新能源的消納能力。調峰能力是指低谷時段向下調峰能力。吉林省最小負荷在550萬kW,在低谷時調峰非常困難,正因為這種困難,導致新能源消納十分嚴峻。
為此,他提出儲能系統(tǒng)目前在吉林省的幾種商業(yè)模式:1)滿足吉林省電力的調峰需求。當吉林電網(wǎng)在調峰空間在200 kW萬以內的概率能達到87.6%時,建設電化學儲能系統(tǒng)以提高系統(tǒng)調峰能力,促進新能源消納是極為迫切的一個需求。2)儲能系統(tǒng)能提高電力系統(tǒng)調頻能力,提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。3)國家能源局及“五部委”發(fā)布支持儲能發(fā)展的重要文件中有一些有利于東北地區(qū)發(fā)展儲能的政策。4)促進多站融合落成,有效支撐公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設。按照國家電網(wǎng)有限公司關于印發(fā)公司2019年重點工作任務的通知要求,變電站加儲能電站,多站融合是建設任務之一。