中國儲能網(wǎng)訊：2021年4月14日到16日，由中國能源研究會、中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中科院工程熱物理研究所主辦的第十屆儲能國際峰會暨展覽會ESIE2021在北京國家會議中心盛大開幕，本次展會主題為“聚焦支撐國家雙碳新戰(zhàn)略，共謀儲能跨越式發(fā)展”。
當(dāng)天開幕式現(xiàn)場，大咖云集，來自國家能源局、中國能源研究會、中國科學(xué)院、中國光伏行業(yè)協(xié)會等單位的領(lǐng)導(dǎo)和嘉賓紛紛發(fā)言。索英電氣董事長王仕城受邀在開幕式上做主旨演講，分享了《規(guī)模化儲能助力新型電力系統(tǒng)構(gòu)建》。
王仕城：各位來賓，大家上午好！今天我給大家匯報的題目是 《規(guī)?；瘍δ苤π滦碗娏ο到y(tǒng)構(gòu)建》。為什么選這個話題？大家知道索英電氣從2002年創(chuàng)立之初就自主研發(fā)了光伏并網(wǎng)變流器，2009年開始進(jìn)入儲能領(lǐng)域，從事儲能逆變器的研究。這十幾年來，我們始終密切專注于新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在儲能領(lǐng)域深耕。我們先后參與了國網(wǎng)的首套微網(wǎng)系統(tǒng)、國家風(fēng)光儲輸示范工程、青海玉樹的光儲獨(dú)立電站、內(nèi)蒙的儲能調(diào)頻電站、江蘇、湖南的電網(wǎng)側(cè)儲能等諸多項目?？梢哉f除戶用儲能外對產(chǎn)業(yè)發(fā)展中各種儲能應(yīng)用形式的項目均有所涉獵，在電網(wǎng)側(cè)、電源測和用戶側(cè)以及分布式微網(wǎng)等方面都積累了大量的經(jīng)驗，對行業(yè)也有了較深刻的認(rèn)識。我本人也得到了業(yè)內(nèi)同仁的認(rèn)可，成為中關(guān)村儲能聯(lián)盟的共同發(fā)起人，并被評選為首屆儲能年度人物。
近2年來，我們參與了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的福建晉江百兆瓦時級儲能電站項目，深度參與正在進(jìn)行的以規(guī)?；瘍δ苤坞娋W(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的湖南省重大專項項目，在這些工作實際中，有了進(jìn)一步的認(rèn)知和探索，今天借此機(jī)會把我的經(jīng)驗和思考向大家做一個匯報，希望能夠給大家適當(dāng)?shù)膯l(fā)或者能夠?qū)π袠I(yè)有所裨益，不當(dāng)之處敬請指正。
習(xí)總書記在3月15號的財經(jīng)經(jīng)濟(jì)工作會議上明確提出要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。什么是新能源為主體？我的理解是新能源發(fā)電量要超過50%，那按這個比例新能源裝機(jī)量大概要超過70%。從源、網(wǎng)、荷三個方面來看，新型電力系統(tǒng)最主要的特征就是電力電子化。首先是電源側(cè)，傳統(tǒng)火電、水電為主的電源結(jié)構(gòu)正逐步改變?yōu)橐燥L(fēng)光為代表的新能源發(fā)電為主體，未來裝機(jī)量要到70%以上。其次在電網(wǎng)側(cè)，隨著高壓直流和柔性輸電的建設(shè)，傳統(tǒng)的同步電網(wǎng)正在演變?yōu)橹绷骰爝B的電網(wǎng)；負(fù)荷側(cè)，主要傳統(tǒng)的電機(jī)類負(fù)荷因為節(jié)能進(jìn)行變頻改造，不僅是用電設(shè)備電力電子化，電機(jī)類負(fù)荷也在進(jìn)行變頻改造，傳統(tǒng)的燃油車這類交通工具也在快速被電動汽車、電動船等取代，大量的分布式發(fā)電接入等無疑都在加速著電網(wǎng)的電力電子力化。
我們看到新型電力系統(tǒng)的主要特征是電力電子化，那么這個特征意味著什么？意味著新系統(tǒng)會更加復(fù)雜，甚至超出了現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析理論的基礎(chǔ)假定。這些變化主要體現(xiàn)在與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基于同步機(jī)的連續(xù)、線性、高慣量系統(tǒng)不同，新型電力系統(tǒng)是非線性、非連續(xù)、低慣量的系統(tǒng)。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中由于存在著大量的高慣量的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，系統(tǒng)變化比較慢，相對來講是一個慢過程；而未來電力電子化的電網(wǎng)，系統(tǒng)的變化就會非常快，從原來的分鐘級、秒級提升到毫秒級；從電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定角度來說，新型電力系統(tǒng)更多需要考慮基于電磁過程的電壓穩(wěn)定。
下面我們來看一個案例，這是一個特高壓直流出現(xiàn)閉鎖時候的受端電網(wǎng)的電壓變化圖。我們發(fā)現(xiàn)很短的時間里電壓就出現(xiàn)了巨幅的跌落，在送端的時候就會快速的電壓越線，超過2倍。理論研究和仿真分析都證明，未來高比例新能源，因其電力電子化的特點(diǎn)，對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一個重要威脅來自于電壓失穩(wěn)。這個問題在當(dāng)前還不是十分顯著，我們還感知不到電壓波動帶來的威脅，但隨著新能源占比的逐步提高，量變到質(zhì)變，電壓波動必將成為今后非常突出的一個安全問題。
接下來我們來看一下在新型電力系統(tǒng)中電壓的問題具體會在哪里出現(xiàn)。相關(guān)仿真研究表明，電網(wǎng)如果出現(xiàn)特高壓閉鎖，則可能在送端網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)電壓抬升，為什么呢，在快速變化過程中，電壓波動的主要部分將是ΔV= L di/dt，直流閉鎖時可能導(dǎo)致一兩個ms就會減少50%的功率傳輸， 會導(dǎo)致部分線路潮流的快速變化，也就是di/dt很大。因此導(dǎo)致電壓快速提升。如果傳輸功率過大，電壓抬升過高，甚至導(dǎo)致部分設(shè)備脫網(wǎng)乃至系統(tǒng)解列，發(fā)生類似加州、英國等電力重大事故。
我們都知道，在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)電壓主要靠無功來支撐，而在新型電力系統(tǒng)中，暫態(tài)電壓的波動可能更多需要對功率波動進(jìn)行快速平抑進(jìn)行，電力電子設(shè)備對于電壓是非常敏感的，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)電壓越限的時候，很多電力電子系統(tǒng)會快速脫網(wǎng)，電壓波動就會非常大。這個過程會在未來的系統(tǒng)里面有更多的捕捉，我們從上面那張圖可以看到整個仿真的過程。
大家可能會問，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)沒有儲能也運(yùn)行的很好是因為什么。這是系統(tǒng)做了適度的犧牲，要分成幾方面來看。首先，我國建成的很多特高壓輸電利用率不足，目前我國通過降低輸電走廊的利用率提高系統(tǒng)的安全性，這是因為系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力是不夠的，二是現(xiàn)有的系統(tǒng)已經(jīng)接入一定比例的新能源，還是有足夠的火電、水電提供非常豐富的旋轉(zhuǎn)備用，新能源的這些暫態(tài)過程可以由系統(tǒng)里面的一次調(diào)頻可以對沖，維持系統(tǒng)穩(wěn)定還有抽水蓄能，可以在分鐘級、秒級完成響應(yīng)，很好的支撐系統(tǒng)的頻率和電壓穩(wěn)定。
隨著新能源裝機(jī)占比的逐步提高，量變到質(zhì)變以后，新能源裝機(jī)比例達(dá)到30%-40%以后，需要更好、更快速的功率支撐手段來抑制電壓的波動。這是對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的需求，相應(yīng)穩(wěn)態(tài)的這些方面，加上儲能和原有的系統(tǒng)，這些方案都不會有特別大的改變。至于電量的平衡，我想隨著技術(shù)的提升和成本的下降，未來解決方案會相對多一點(diǎn)。但最難的是當(dāng)下的過渡時期，我們從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)逐步過渡到新型電力系統(tǒng)，這個我們要怎么做？
這也是我們一直在提規(guī)?；瘍δ艿脑?。規(guī)?；瘍δ苁呛碗娋W(wǎng)接入的電氣距離短、能夠進(jìn)行一體化響應(yīng)，能夠快速主動支撐電網(wǎng)變化的相對比較高電壓等級的集中式儲能電站。上面是我們在福建晉江配合寧德時代建設(shè)的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的百M(fèi)Wh級獨(dú)立儲能電站，運(yùn)行效果非常好，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行非常好的功率支撐。
現(xiàn)在全國已經(jīng)有十多個省配置儲能的政策，要求配置10%的儲能，也有部分新能源占比較高，調(diào)節(jié)資源匱乏的省份也提出了20%配置要求。根據(jù)研究和專家預(yù)測，大部分區(qū)域的儲能配比要超過30%，在一些特定場景下可能更高?，F(xiàn)在我們知道儲能的成本也是一直困擾規(guī)模化儲能發(fā)展的重要因素?；貧w到場景的需求，新型電力系統(tǒng)對規(guī)?；瘍δ軇傂栊孕枨笫菚簯B(tài)的功率支撐，通過優(yōu)化的系統(tǒng)配置設(shè)計，考慮在一些場景把配置的時間長度降下來，也會一定程度的降低儲能的成本。但是，在當(dāng)下新能源快速發(fā)展時期，我們在部分時段、部分區(qū)域還是缺乏有效的調(diào)峰手段，所以當(dāng)下適當(dāng)配置2小時也是合理的。這是未來成本下降的過程，時間關(guān)系就不多講了。
下面講一講對產(chǎn)業(yè)發(fā)展簡單的建議。新能源已由當(dāng)初的嬰兒成長為主要的參與者，下一步是最重要責(zé)任的承擔(dān)者，必將承擔(dān)相比當(dāng)下主力電源的部分責(zé)任。當(dāng)然現(xiàn)在整個儲能的缺口其實是非常大的，單一的依靠新能源來承擔(dān)這個責(zé)任，似乎也不符合系統(tǒng)的最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性原理，我們建議給予更多獨(dú)立的市場地位給予相對公平的競爭機(jī)會，這樣讓社會獨(dú)體更多投入建設(shè)，能夠更早的來助力新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建。
簡單總結(jié)一下，規(guī)?；瘍δ苁菢?gòu)建新型電力系統(tǒng)的剛需，未來新型電力系統(tǒng)基于安全穩(wěn)定的技術(shù)要求，提升規(guī)模儲能占比是未來的一個必然趨勢，應(yīng)盡快賦予儲能獨(dú)立公平的市場定位，建立基于性能和效果的政策引導(dǎo)機(jī)制，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。最后引用比爾蓋茨的一句話，“人們總是高估了未來一兩年的變化，而低估了未來十年的變革?！庇H愛的各位儲能同仁，我們現(xiàn)在正處在一場偉大的能源變革中，讓我們立足長遠(yuǎn)，共同努力，期待索英電氣能夠和大家一起砥礪前行，助力我們早日實現(xiàn)雙碳目標(biāo)，謝謝大家！
