中國儲能網(wǎng)訊：9月24—26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合200余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十屆中國國際儲能大會在深圳鵬瑞萊佛士酒店召開。此次大會主題是“共建儲能生態(tài)鏈，開啟應(yīng)用新時代”。 來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的1621人參加了本屆大會。本次大會由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會、中國科學(xué)院電工研究所儲能技術(shù)組和中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
在26日上午的“ 儲能電站并網(wǎng)與調(diào)度”專場，國網(wǎng)遼寧電科院系統(tǒng)及新能源中心主管戈陽陽分享了主題報告《儲熱供暖提升電網(wǎng)可再生能源消納能力》。會務(wù)組對發(fā)言人的演講速記做了梳理，方便大家會后交流、學(xué)習(xí)，以下是速記全文：
戈陽陽：各位專家，上午好，很高興能夠跟大家分享一下儲熱提升可再生能源的消納能力的主題，因為前面很多專家講的都是電化學(xué)儲能方面，我給大家分享更廣義的電儲熱在遼寧的應(yīng)用。因為遼寧在北方地區(qū)，儲熱供暖是比較大的市場，而且消納問題在東北還是比較突出，這個時候儲熱對于短時間內(nèi)解決風(fēng)電的消納問題還是取得比較好的效果。
我是來自遼寧的戈陽陽，我就遼寧的電儲熱應(yīng)用做一些分享。首先介紹一下技術(shù)背景，技術(shù)背景前面新能源的發(fā)展已經(jīng)介紹很多了，風(fēng)能是新能源，特別東北地區(qū)是風(fēng)資源比較豐富的地區(qū)，對于節(jié)能和環(huán)保都有著重要的意義。但是風(fēng)能的發(fā)展前面大家也都說了，可能都有一定的隨機(jī)性和波動性，這個時候電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力可能就決定了風(fēng)電的消納，所謂的電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力。
遼寧隨著風(fēng)電這些年的快速發(fā)展，消納問題也是逐年的突出，因為在東北地區(qū)可能面臨幾個問題，特別是在遼寧，第一個是核電的投運(yùn)，遼寧核電的投運(yùn)大大的擠占了火電的發(fā)展空間，同時也擠占了電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力。第二個是遼寧風(fēng)電這些年一直處在比較迅猛的發(fā)展趨勢。第三個是北方地區(qū)存在供暖，而且我們有大量的供熱技術(shù)，供熱技術(shù)在冬季調(diào)節(jié)能力也是有一定的限制。
國家“十三五”提出了清潔低碳、安全高效，遼寧的棄風(fēng)問題和冬季供暖污染問題是比較突出的，2015年的數(shù)據(jù)是遼寧棄風(fēng)電量達(dá)到了19.1億kWh，城市供暖超過60%采用燃煤鍋爐。針對這些問題我們也進(jìn)行了分析，遼寧調(diào)節(jié)能力差的問題主要原因可能是60%以上是供熱技術(shù)，而供熱技術(shù)的運(yùn)行方式和別的電廠不一樣，它是屬于一熱就供電。當(dāng)然這些年改造可能有一些解耦的方式，但是起碼2015年之前是有多少熱需求就發(fā)多少電，因為這是民生問題。我們分析棄風(fēng)可能是90%棄風(fēng)都是放在冬季供暖期，因此我們既要解決清潔供暖的問題，又要提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力，這是我們需要解決的技術(shù)難題。
所以說，我們覺得低成本、低約束條件的電制熱儲熱技術(shù)，是解決遼寧棄風(fēng)和冬季供暖污染問題的最佳途徑。因為可能增加電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力的方式有很多，比如說大家提到的抽水蓄可能會受到地理條件的約束，電池儲能大家提到很多，可能現(xiàn)在都是一些點(diǎn)的問題，大部分和電網(wǎng)調(diào)峰相匹配的可能目前在成本上還是做不到，雖然說這幾年已經(jīng)有了本質(zhì)的降低成本，但是對于大容量和電網(wǎng)容量相匹配可能還是有問題。所以說，我們可能覺得特別是在遼寧在供熱期除了供熱是低成本、低約束的條件。遼寧公司在這方面這幾年一直在研究，主要的課題是消納的關(guān)鍵技術(shù)，并立項了多項國網(wǎng)公司、省公司電儲熱技術(shù)開發(fā)應(yīng)用方面的科技項目，研發(fā)高能量的裝置，實現(xiàn)電熱之間的協(xié)調(diào)控制和運(yùn)行，對于暫時解決遼寧的消納問題還是取得了比較好的效果。
我們的研究主要分為兩部分，一部分是電儲熱技術(shù)，就是高壓大容量，在電儲熱技術(shù)方面主要是三個技術(shù)，一是大容量的電儲熱，主要是大容量電制熱儲熱裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計、高電壓接入的課題，以前只是對電力平衡進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)電制熱設(shè)備大容量一上來之后它的熱能輸出可能也需要進(jìn)行掌握和了解，同時整體的進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行。這是整體的技術(shù)路線，后面涉及太多設(shè)備的方面，我就不再多說，技術(shù)路線就是執(zhí)行電制熱大容量的研發(fā)，如果電網(wǎng)有調(diào)峰困難先調(diào)節(jié)電制熱裝置，再棄風(fēng)、棄光伏，構(gòu)建了一套一體化的利用棄風(fēng)供暖的完整技術(shù)體系。
大容量高溫固體儲熱裝置主要包括電熱能量轉(zhuǎn)換、儲存、傳遞、交換四個過程，必須把這些環(huán)節(jié)進(jìn)行整體的模型化分析，才能為裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計典型基礎(chǔ)，在理論基礎(chǔ)上不斷提高設(shè)備的低壓等級和容量。后面是材料的選擇，還有運(yùn)行可靠性，加上電阻絲。以前的電熱裝置可能沒有這么大的容量和電壓等級，在這方面都要進(jìn)行相應(yīng)的研究，我們在這方面研究之后還是高電壓、大容量突破了電儲熱電壓等級、容量和成本的技術(shù)經(jīng)濟(jì)瓶頸，為新能源消納提供了一種方法。
這是我們重要的著力點(diǎn)就是絕緣套管，首先為了把容量做大，電壓等級一定要升高，在接口的地方其實是技術(shù)最難的地方，既要產(chǎn)生熱，還要外面的傳輸線不發(fā)熱，因為不能開太大，開太大對設(shè)備不保溫，開小了老故障也是受不了，這是需要反復(fù)嘗試的，不是通過計算或怎么樣就行的，我們把絕緣體放在絕緣套管里面，最終實現(xiàn)突破，才能最終實現(xiàn)高容量的設(shè)備成型，為電網(wǎng)側(cè)的功能奠定了基礎(chǔ)。
在設(shè)備和技術(shù)攻關(guān)成功之后還有一個問題，電制熱是為了消納棄風(fēng)電量，這是時刻要把握的原則，在別的地方也有應(yīng)用，但是起碼我們在研究項目或者在推廣這個事的時候目的是為了消納棄風(fēng)，消納棄風(fēng)一個是功率的匹配、一個是容量的匹配，我們可能對于供暖氣的數(shù)據(jù)包括棄風(fēng)的曲線和棄風(fēng)功率及整體的經(jīng)濟(jì)效益必須要總體控制，要不然上多了會存在不匹配的情況，熱不像別的東西，可能就會存在浪費(fèi)。我們得到的配置是電制熱功率是154萬千瓦。
在測算了容量之后，可能我們需要做的是把兩個系統(tǒng)、兩個設(shè)備怎樣能夠更好的高效率利用，第一是要盡可能的用棄風(fēng)，這是一個永遠(yuǎn)要想的問題，就是充分消納棄風(fēng)電量。第二是盡量少用熱電，因為它有經(jīng)濟(jì)的計算，怎么充分的利用，以前我們不了解，現(xiàn)在我們需要了解熱，熱也是要預(yù)測的，我們的電有一個預(yù)測，熱有一個預(yù)測，中間有儲的過程，什么時候儲，我們利用棄風(fēng)和供熱的耦合，其實大家都在說能源互聯(lián)網(wǎng)，我理解它是最早的電和熱的接口，因為所謂的能源互聯(lián)必須要有接口，它是目前運(yùn)用起來比較好的接口，可能要在系統(tǒng)里進(jìn)行重新的規(guī)劃和設(shè)計。這就是研究的過程，你想把這兩個結(jié)合在一起一定要把差異化和電能傳輸和熱能傳輸?shù)倪^程搞清楚、弄明白、能理解，最后進(jìn)行調(diào)控。
我們提出了電制熱儲熱和熱電機(jī)組、棄風(fēng)間的整體協(xié)調(diào)調(diào)度方法，最后達(dá)到了90%，這是很好的結(jié)果。我們在此基礎(chǔ)上研發(fā)了一套聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)了棄風(fēng)電量的動態(tài)優(yōu)化。這是高壓電儲熱的裝置情況，主要是用在電廠側(cè)，前面很多專家都提到儲能和儲熱的問題，在電網(wǎng)的應(yīng)用中是沒有位置的，也就是說它不是一個主體，它必須依靠一個主體，我們是依靠在前面說的供熱的熱電廠中，這個主體用電是等效的電廠機(jī)組改造，等于電廠的調(diào)節(jié)，所以才有經(jīng)濟(jì)賬來算，實際上用電來供暖賬是算不過來的，這永遠(yuǎn)是一個問題，因為畢竟供熱在北方也是一個壟斷行業(yè)，也是一個暴利行業(yè)，他賣給老百姓的熱成本是很低的，我們測過最便宜的用能量來等，不到1毛錢，你賣給他，這個時候他一定要借助能量的功能，電制熱有一個靈活性，在調(diào)峰市場是可以應(yīng)用的。
但是有一個問題，電儲熱可能在這個市場中在電廠就那么幾個，你能上也有限，想要進(jìn)一步推廣還有一些在城市內(nèi)的小鍋爐可以替代，這些小鍋爐替代的時候除了前面說的問題之外還有一個具體的要求，因為很多小區(qū)包括小的供暖企業(yè)地方不大，我們后續(xù)怎么能夠降低體積的要求，除了密度高、熱品質(zhì)好、投資成本低的裝置，主要是材料的問題，前面說的是整體設(shè)計和高電壓等級，第二個階段我們想逐步設(shè)想電熱裝置的體積，后來我們選擇了相變材料。PPT做得比較多，材料方面我不多說了。最后我們選擇的是碳酸鹽，它的組合密度比較高，穩(wěn)定性比較好
在這方面我們把它設(shè)計出來，主要是解決了兩個問題，第一是降低了體積，相變的材料應(yīng)用于固態(tài)的時候?qū)τ诜庋b方面、整體結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行重新設(shè)計和處理，這是我們對于材料的具體研發(fā)，最后燒結(jié)，最后形成了相變材料同時能夠不泄漏，能夠設(shè)立分離裝置包括高制熱、儲熱、熱效率的電制熱儲能裝置。這個東西主要應(yīng)用在市區(qū)內(nèi)小規(guī)模的應(yīng)用，這個應(yīng)用可能替代了一些小鍋爐，跟剛才講的電制熱不一樣，大容量電制熱安裝在發(fā)電廠，依靠輔助調(diào)峰市場賺錢，小容量電制熱東西是屬于掙的是節(jié)能的錢，很多場景是超市、學(xué)校，而且學(xué)校有寒假，供暖不多，超市晚上不需要供暖，白天人多了也不需要供暖。
小體積及容量的節(jié)能效果是很好的，推廣起來可以在市場試行，而且可以優(yōu)化，推廣就更容易。這是兩個不同的應(yīng)用場景。
在遼寧的應(yīng)用情況，這是我們的項目示范，達(dá)到200兆瓦，這是我們的項目總體設(shè)計，包括棄風(fēng)評估、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查看、配置等。這是項目的運(yùn)用情況，我們的電儲熱預(yù)警是根據(jù)棄風(fēng)等情況智能的預(yù)警，也就是說它與風(fēng)電預(yù)警是聯(lián)動的，能夠?qū)崿F(xiàn)90%以上棄風(fēng)。這個裝置在電能發(fā)展公司、調(diào)兵山等都有應(yīng)用，實現(xiàn)了系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。這是效果，直接調(diào)控儲熱負(fù)荷已經(jīng)達(dá)到1665.1MW，電網(wǎng)消納清潔能源水平大幅提升，從86.92%提升到99.56%，其中通過該項技術(shù)應(yīng)用共消納富余風(fēng)電20.53億kWh，起到了關(guān)鍵作用。
總結(jié)與展望，我先說一下我對電儲熱的理解。
第一，電儲熱目前預(yù)警暫時情況下是很好解決了遼寧電網(wǎng)的棄風(fēng)問題，但是它肯定還是會有一些相對質(zhì)疑的地方，電轉(zhuǎn)熱能量屬于降級使用，但如果前提的存在一定的棄風(fēng)，則屬于棄風(fēng)電量的應(yīng)用，對于解決目前棄風(fēng)問題還是有很大的實際意義。
第二，市場的問題，調(diào)峰市場還是比較好的，至于高效方面我覺得如果像今天在座很多都是做電網(wǎng)儲能的，這都是能源轉(zhuǎn)換的形式，如果有更高效的形式來替代電儲熱，這也是一個好事。我們的目的主要是為了把新能源高效的利用，而且像前面的專家提的，以后的能源電網(wǎng)是高比例新能源電網(wǎng)，以后我個人理解“棄風(fēng)”這個詞就沒有了，而是怎么高效利用的問題。如果到了50%、60%不是棄不棄的事，是用不用的事，在新能源電網(wǎng)的情況下可能就不再存在棄風(fēng)一說，而是怎么高效利用，所以我們也希望找到更多的途徑來實現(xiàn)更多的利用。
第三，儲熱解決了電網(wǎng)的調(diào)峰問題，所以站在輔助調(diào)峰市場，面對高比例的新能源電網(wǎng)的穩(wěn)定問題是沒有辦法解決的，我們在后續(xù)要更多的關(guān)注于高效利用，更新的技術(shù)發(fā)展對于高比例新能源可能會有一個本質(zhì)的推廣和應(yīng)用。遼寧的電制熱對于綜合能源來講還是一個很好的嘗試，但其其他形式的高效轉(zhuǎn)化方面還是需要進(jìn)一步探索。
我就分享到這里，謝謝各位！
