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中国电科院李建林:储能系统在发电侧典型应用及投资热点分析

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/8/8 14:14:41  我要投稿  

北极星储能网讯:我们设计了一些经典示范工程,比如在发电端,我们证明储能对风电光伏的接纳是有帮助的。后来我们在辽宁在风电里面加了储能,证明储能对提升充电接纳能力是有帮助的。我们在青海是在光伏里面加储能,证明储能提升光伏接纳是有帮助的。再到后来在山西电网做了一些调频的示范工程,储能和火电机组配合,提升它的调频能力,这一块也进行了一些验证,证明也是好使的。无数示范工程证明在发送配用端储能作用比较明显,也比较经典。

——中国电科院电工所储能系统集成与配置技术研究室主任、

中国可再生能源学会储能专委会副主任委员 李建林

8月7日-8日,由华北电力大学、中国可再生能源学会主办的“第一届中国储能学术论坛云南快乐十分暨风光储创新技术大会”在北京召开。在8月8日分论坛一“源网荷储协同优化”专场中,中国电科院电工所储能系统集成与配置技术研究室主任、中国可再生能源学会储能专委会副主任委员 李建林作“储能系统在发电侧典型应用及投资热点分析”报告。

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中国电科院电工所储能系统集成与配置技术研究室主任、

中国可再生能源学会储能专委会副主任委员 李建林

咱们下午开始。大家好!今天非常高兴能有这次机会跟大家做一些简单的分享,今天分享的题目主要是我国储能系统十大投资热点解析。不管从发电侧还是用户侧都有一些工程,这么多年的一些试错,形成了一些比较成熟的经验,我把我们做的一些工作跟各位进行一个简单的分享。

我主要从四个方面来汇报,首先是我国储能现在做到什么程度了,和各位进行一个汇报。第二个方面就是我们近期,我是09年到的电科院,开始是在中国科学院电工所工作,做风电光伏的,09年到中国电科院做储能,当时是为了做风光储,开始做这方面的研究,时间飞逝,09年到19年,十年过去了,我们做了一些事情,我把我们的一些示范工程以列表的形式和各位进行简单的分享。我个人总结了十个热点,希望对大家有所帮助。在座有些是搞投资的,可以关注,另外一些可能搞科学研究的,或者做课题,可以从热点当中挖掘一些核心技术,作为大家的研究方向。第四个有几点建议跟大家分享。

大家知道电网分四个环节,发、输、配、用环节,储能充当重要的角色。我们设计了一些经典示范工程,比如在发电端,我们证明储能对风电光伏的接纳是有帮助的。后来我们在辽宁在风电里面加了储能,证明储能对提升充电接纳能力是有帮助的。我们在青海是在光伏里面加储能,证明储能提升光伏接纳是有帮助的。再到后来在山西电网做了一些调频的示范工程,储能和火电机组配合,提升它的调频能力,这一块也进行了一些验证,证明也是好使的。我们后期在吉林电网当中借助储能,大幅提升整个电网的调峰能力,也有一些示范工程,证明在发电端不管你是风电、光伏还是常规的火电机组,储能都有它经典的不可替代的作用。除此之外,在输电端的作用也比较明显,比较经典,比较有代表性的,我们在河南电网,大家可能都知道,我们有百兆瓦级的示范工程,提升特高压线路对风电光伏的外送能力。在河南电网从新疆的电送到河网电网,借助储能可以提升输送的能力。除此之外,我们在江苏、湖南都有类似的大型的百兆瓦级的示范工程。在配电和用电端有更多的示范工程,不胜枚举。比如在江苏电网,截至目前已经有百兆瓦级的用户端的一些储能,借助海量的储能站,电网对它进行一些灵活的激励,比如需求的响应,靠一些激励手段,使用户端的储能参与用户端的互动。无数示范工程证明在发送配用端储能作用比较明显,也比较经典。主要表现在几个方面。

云南快乐十分第一,在风电里面为什么做储能?最左边这个图是风电场典型的示意图,一般国内通行的是1.5兆瓦,33台,我们现在通行的做法是在风电场的集中点加装储能单元,和整个风电场结合起来。结合起来有什么作用呢?第一平抑波动,大家知道风电的波动是比较厉害的。储能可以使它的输出更平滑的接入到电网当中来。单纯靠风电,频谱很宽很高,当可再生能源的渗透率到一定量的时候,电网是害怕这个东西的,接起来有难度。假如有储能在,可以对波动进行大幅抑制,使频谱没那么高,电网是比较友好的。我们在辽宁、甘肃风电场里面证明了储能经典的作用。尤其值得一提的,我们在张北的工程,借助我们的储能单元,使得波动率可以控制在每分钟2%,每十分钟7%,这个是一个国家的项目,国家863项目得到了两个指标,借助储能可以使风电场的波动率进行一个很好的抑制。

另外一方面,储能系统用于跟踪计划出力曲线。不管你是风电还是光伏还是火电,你要提前一天把计划曲线告诉他,电网依据你的曲线,可以制定计划。比如风电你告诉红色的线,结果第二天风失控,控不住,你告诉红的,结果变成黑的。做一个大胆的尝试,假如说不弃风,都要接进来,你变成黑的,为了把你黑的要么把火电机组关停一部分,改变开机方式,或者紧急调一个负载,进行均衡。告诉你是红的,结果变成黑的,不够了怎么办?我紧急调动火电机组,或者把负载减一部分,进行一个配合。这样的话,因为风电不靠谱,导致对火电对一些负载进行调节,这样是行不通的。假如有储能在怎么样呢?这时候储能进行一个充电,往回储能再放,使跟踪计划的能力在上下范围之内。这个指标是多少呢?正负10%,大家追求的目标,跟踪计划的能力控制在10%以内。今天存在这个局面,很多风电场按10%加储能,从这些来的。降低风力发电系统输出功率波动率越限概率,电没那么快,你变的不要那么快,借助储能,能变得慢一些,有一个反应的时间,可以调节好。

另外一个,在光伏里面作用就很经典了,很容易看到。这个就是常规的光伏电站,大家知道光伏一般是抛物线,而电网可能是这条红线,我的目标就是不能超红线,超出的部分,电网接纳不了。假如你没有这个储能在,也没有调节手段,就不好操作。最开始是从青海开始的,光伏里面加储能,最开始讨论光伏里面要不要加储能,到后来变成储能应该加多大,再后来是储能是采用铅酸的还是什么,是加在直流还是交流侧,借助在青海的示范工程,做完这个,还是有推动的。在青海前几年出台一个政策,要求风电光伏里面加10%的储能。最开始是强制的,后来变成一个推荐的政策。到后来大家知道今年新疆出台了一个政策,要求在光伏电站里面加20%的储能。加了有什么好处呢?一年可以多发100个小时,保持五年,这样的话,给你一个宽松的运行环境,使你这个储能做一些有力的保障。在光伏里面加储能,作用也是比较经典的,也是比较显而易见的。

另外比较重要的就是调频,火电尽管它能力很强,可是调度指令的时候是比较吃力的。这是相应的调度指令,红色的线是火电自身的出力,从这个曲线可以看出,有时候调反,有时候有延时,对应火电机组的K1、K2,K1,在储能参与调频的很高的一个指标就是KB值,KB值决定了电厂是盈利还是亏损。我们放在一个长时间尺度,跟不上,靠常规机组比较难。调度指令下来以后,储能它的响应时间是百毫秒级,速度很快,业界有一个共识,认为储能的调频能力相当于常规火电机组有人说20倍,有人说25倍。借助储能单元,可以大幅提升火电机组的调频能力。这是基本的原理,原理比较清晰,我们设计了一些示范工程。

我给大家做一个简单的展示,进行简单的归类,旧版和新版。旧版运行五年以上的示范工程,分别给大家展示一下,第一是国家风光储输示范工程,验证了储能的跟踪计划能力和平抑波动的能力。后来在辽宁蜗牛石50兆瓦的风电场加5兆瓦的储能,又加了AGC,风电里面加储能,可以辅助风电场多一些功能。第三个工程,在甘肃酒泉电网友好型新能源发电示范,可以提升机组低电压穿越能力。除此之外就是光伏,在格尔木有一个光伏电站,在50兆瓦的光伏电站加了15兆瓦的锂电池储能系统,大幅度减少了弃光行为。这个示范工程做完以后,影响比较大,后来在格尔木又出现另外一个示范工程,在德令哈一个百兆瓦级的示范工程。在甘肃、新疆都有类似的示范工程涌现,今天的青海、新疆陆续把它作为一个综合性的项目来推广。大家知道在新疆应该是有10家企业,分36个站,累计200兆瓦的储能,在光伏里面加储能。证明这个示范工程还是比较有代表性的,后面的商业模式也是存在的。

除此之外,我们在山西电网里面有很多的调频示范工程,目前应该是七个左右。国网对调频电站进行了一个评估,进行一些功能性验证。除此之外,我们在能源互联网方面,针对居民园区和工业园区方面做了一些示范工程,一个在保定,一个在深圳。除此之外,我们在吉林,吉林为了解决弃风问题,在风电里面加储能单元,大幅减少弃风现象。在冬季供暖季,供整个吉林采暖。除此之外,在新疆电有光储一体示范功臣,还有河北电网光储地源热泵示范工程,这十个示范工程历史比较久远,运行比较稳定,大家有时间可以去考察一下。

另外是新版,运行没几年,也很有代表性。第一个是吉林电网火电灵活改造储能示范工程,东北有一个文件,凡是能配合火电机组,相应的有一些补偿,我们设计灵活改造的示范工程。除此之外在河南、江苏、湖南有百兆瓦级的示范工程,在风电光伏里面加了一部分蓄热的,是一个多能互补的示范工程。除此之外在岸电方面也进行了一些相应的设计,除此之外,贵州兴义有20兆瓦级别的大型储能示范工程。除此之外,在浙能集团有百MW级独立储能电站示范工程,还有江苏20MW级梯次电池示范工程。这是新版的示范工程,这些都验证了储能的经典作用。我们可再生能源学会有一个电力百家讲,第一讲是我讲,示范工程每个到底怎么做的,上面都有,那个链接还在,大家有兴趣可以详细了解。

依据这几个示范工程,总结了几个投资热点,跟大家进行分享。第一个热点就是辅助火电调频,大家知道火电机组的调频能力是不足的,借助这个储能单元,可以使火电机组的调频能力得到大幅提升。不管在国外还是在国内,这一块涌现了很多示范工程,商业模式是比较清晰的。在蒙西、蒙东,在华北电网,在南网,在山西电网,这一块都有类似的一些示范工程。鲁能采取锂电池,借助储能,提升了调频能力,这一块在近期内应该是一个热点,大家可以关注一下。

另外光伏电站一体化,在光伏里面加储能,我认为是比较有前景的。尤其新疆的示范工程,应该是一个很经典的示范。

第三个热点是火电机组的改造,大家知道我们国家针对三兆瓦级以下的机组,至少是不鼓励的,针对这些机组进行一些改造。比如把这些退役的机组改造,改一个百MW级的电站,这是一个热点。

第四个是配合火电机组的灵活性改造,这是典型案例,调到一定量级,给你一些相应的补偿,有政策支持。针对火电机组加一些储能单元,这样的话,大家打包起来完成这个任务,最终能得到相应的一些补偿。这个也作为一个热点。

除此之外,在岸电上用储能系统,岸电主力的还是柴油机,柴油机本身柴油比较高昂,另外在长江,在很典型的水域上,因为柴油站或多或少会对环境有所影响,假如用储能系统取代柴油机,是有经济性的,借助储能单元,使岸电系统具有经济性。

除此之外在石油钻井,打井的时候,有些地方很费劲,要求柴油机24小时不停给它待机,这种情况带来能耗或者耗的柴油成本是比较高的。在这种场合假如有储能在,至少可以少烧很多柴油,这一块也是一个热点,也期待大家能关注。

第七个热点是在地铁、高铁、轨道交通上有前景,大家知道在地铁上,不管是车辆进站还是出站,都是高耗能的。假如有储能单元,我们做了一些前期的仿真,大家可以看出,因为现有的高铁上房子里面放着电阻,把它耗掉,有储能在的时候,把能量可以节约下来,起步的时候再提供能量,这样可以使轨道交通降低能耗,也是一个很重要的热点。

第八个方面是动力电池梯次利用,我们国家有大量的退役动力电池,我们依托现有的筛选,比如重组,对它进行一些甄别,进行重新的改良,无论从技术上还是从标准上都是可行的,这一块把它作为一个热点。甚至有些公司已经到后期了,把这个拆解,拆解它的正负极材料,使它的成本得到更进一步的降低。动力电池梯次利用也是一个热点,值得关注。

第九个热点就是消防,近期大家看到很多类似的报道,在韩国的事件,在咱们国家也有一些相应的事件,根据整个电池安全体系,有一些解决方案,那就比较厉害了。针对完善的消防体系,采取一些相应的策略。比如你在中间搞一套比较合适的管理系统,或者一些补救预防措施,这块也是一个热点,值得大家关注。

第十个就是通信基站后备电源利用,随着5G到来,基站分布比较密的,每个基站里面都有相应的电池,使整个基站做一个后备,万一电网有问题的时候,能确保我的数据安全。假如把这些资源盘活,一个就是减轻对电网的压力,再一个能把这些资源更好的为用户服务,应该是有帮助的。这是一个热点。

刚才跟大家分享了十个热点,期待能对大家有所帮助。

提几点建议,锂电池和铅酸电池的技术经济已经具备商业化特点,可以推广。第二,不管什么样的电池,你要具备四要素,长寿命、低成本、高转换、高安全是必要条件,甚至有人把它反过来,把安全放第一,这个也有道理。不管什么样的电池,和这几个参数去套,假如具备的元素越多就越好。假如只能满足一个,可能就麻烦了。第三个就是调频,在三北、华北地区已经出现商机,值得关注。第四个就是系统载体应该关注。第五是电池梯次利用,可以早一点做一些布局。第六,储能电站作为废弃火电厂改造不失为一种有效途径。这是我在储能领域的几个小作,大家可以关心一下。一个是调频的,另外一些,比如电池建模的,包括能源互联的,大家有兴趣,可以去关注一下。这是我们张北的项目,期待大家能去张北进行一些指导。大家有兴趣咱们进一步地进行学术交流。我的报告就到这里。



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