中國儲能網(wǎng)訊：9月7日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司、國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司與浙江省能源局聯(lián)合指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合232余家機構(gòu)共同支持的第十二屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。
大會以“共創(chuàng)儲能新價值，共建市場新格局”為主題，聚焦新型儲能安全持續(xù)發(fā)展，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機制、資本市場、新型儲能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、標準、示范項目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的913家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，3317位嘉賓參加了本屆大會，其中154家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
9月7日下午，廈門科華數(shù)能科技有限公司首席儲能解決方案專家林金水在“雙碳”目標下儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新路徑專場分享了主題報告—長時儲能技術(shù)支撐新型電力系統(tǒng)探析。以下為演講速記內(nèi)容實錄：
林金水：大家下午好，“雙碳”目標大家都已經(jīng)比較熟悉了，實現(xiàn)路徑是兩大塊，一個是供給側(cè)這邊的，原來煤電為主，轉(zhuǎn)為風(fēng)光新能源為主，新能源為主的話，很大一個變化，就是可控性、波動性。還有一塊是在用戶側(cè)電能替代，尤其是這兩年發(fā)展最迅速的電動汽車，尤其是追求快充甚至是超級快充。從2019年的國內(nèi)新能源裝機比例跟發(fā)電比例大家可以看到，因為剛才內(nèi)蒙趙總也展示過內(nèi)蒙的裝機和發(fā)電情況。新能源發(fā)電只有裝機的一半左右，裝機跟發(fā)電不成比例的，主要是風(fēng)光的有效小時數(shù)是偏低的，還有波動是比較大的，裝機比例很大的情況下，你可以看到整個發(fā)電量是不高的，這樣的情況對整個電網(wǎng)的挑戰(zhàn)還是比較大的。我們可以看到這是一個第三方機構(gòu)給出來的“碳達峰、碳中和”的裝機比例，這樣一個裝機比例對整個電網(wǎng)的挑戰(zhàn)是非常大的。
哪些挑戰(zhàn)可以看一下。剛才講的雙碳目標下發(fā)電波動在增加，用電波動也是明顯大比例的增加。隨著新能源尤其是風(fēng)電和光伏主要是以大量的電力電子電流器接入以后，這兩個進去以后，旋轉(zhuǎn)慣量是明顯不足的，這個時候兩邊的波動加劇以后比較好的應(yīng)對措施就是儲能，儲能的技術(shù)類型也是比較多的，今天重點探討的是電化學(xué)儲能。
針對這些挑戰(zhàn)有不同的解決的方案和方法。新能源的波動特征有短周期和長周期波動。這個是山東院裴總給出來數(shù)據(jù)，中午的時候會出現(xiàn)負電價了，典型的鴨子曲線，今后光伏裝機比例再加大后，這只鴨子會越來越胖。風(fēng)光的波動尤其是光伏，有分鐘級、秒級的短時波動，日照比較好的情況下，一片云過來整個電站在幾秒鐘以內(nèi)會損失50%以上功率都是正常的，這種秒級的波動，我們配一個分鐘級短時儲能做調(diào)頻就可以搞得定。大家知道光伏白天有，晚上是沒有的，但是晚上我們7點到10點是用電高峰，這時光伏是發(fā)不出電了，這種日內(nèi)波動你靠抽水蓄能和電化學(xué)儲能還是可以頂上來的，但是新能源有季節(jié)性波動，比如最近這段時間四川干旱導(dǎo)致的大面積缺電，新能源發(fā)電是靠天吃飯的，難免會碰到全中國個把星期是陰雨天的，這種季節(jié)性的波動目前來看沒有更好的解決方案，如果在“雙碳”目標下，風(fēng)光裝機比例那么大，要應(yīng)對是很難，將來可能比較現(xiàn)實的做法，新能源作為傳統(tǒng)火電的電量替代，但是裝機容量還要留著，每年在應(yīng)對長周期風(fēng)光資源不足時還是要開幾十天的，這是比較現(xiàn)實的做法，你的電量由風(fēng)光替代，但是裝機容量還是要備用的。
剛才我們講了“雙碳”目標下風(fēng)光的波動，大家知道光伏的每天滿功率發(fā)電時間中國大部分地區(qū)是4到5個小時左右，那么解決光伏的波動問題你配比4到5個小時儲能就差不多了，這是近期看到的項目，尤其是靠近風(fēng)光資源比較豐富的地區(qū)的項目，配比都是四五個小時比較多，功率的占比從最早的5%、10%、15%都已經(jīng)往上走了。
這種波動的趨勢使得儲能的發(fā)展，以及電化學(xué)儲能的發(fā)展趨勢很明顯，一個是功率占比也在攀升，儲能時長也在攀升，針對光伏的日間波動，基本四五個小時到頭，但是功率的占比隨著風(fēng)光占比增加肯定還會再增加的，否則解決不了夜間晚上用電高峰的需求。這么長時間的儲能，這么大的功率占比，帶來了一個很嚴重的挑戰(zhàn)問題，就是電芯數(shù)量巨大，因為現(xiàn)在國內(nèi)主流的電芯廠家儲能電芯主流是280AH，儲能分成一個單元一個單元建設(shè)，比如1.5MW3小時為一個單元，1.5MW4.5MWH一個單元，280AH電芯數(shù)量要接近5千個，如果你是一個一百多兆瓦的單一儲能項目，電芯數(shù)量要50萬個，這么大的電芯數(shù)量帶來安全的問題是很大的。還有就是今后的儲能不可能像現(xiàn)在這樣很多還沒有很明確的收益機制，但是“雙碳”目標儲能是要剛需，一定要解決儲能的收益模式或機制，儲能一定是要靠充放電來盈利的，問題是一個儲能單元的電芯數(shù)量這么多以后，現(xiàn)在單個電芯的壽命有的是五千，有的是八千，有的是一萬，實際使用中，需要對這么多電芯串聯(lián)再并聯(lián)使用，能否達到這樣高的壽命是打很大折扣的，一旦你的壽命從八千或者五千降到了三四千，這個時候你的收益基本是完全打水漂了。所以針對安全方面和收益保障方面可以去深度研究一下，在安全方面能夠影響到整個儲能系統(tǒng)安全有多種因素，從材料方面，尤其是電池本體方面的安全講的比較多，還有一些外圍的回路的設(shè)計等等，還有設(shè)計的問題，包括電芯要怎么串怎么并，包括通信回路，還有施工，這么多的電池對你的生產(chǎn)過程的管控要求很高，一個單一電站50萬個電站，一百多個焊點，選擇一個好的電芯相對可靠的只是第一步，把電芯堆成模組、集裝箱、大型的場站，中間要控制的質(zhì)量點非常多的。
對壽命的影響一個是電芯的壽命，不同廠家給出的電芯是有相差的。第二，是使用過程木桶效應(yīng)造成的，現(xiàn)在電池廠家給出的壽命都是單個電芯的壽命，這么多的電芯組串完之后它的壽命影響有多少，其中一個就是木桶效應(yīng)，電化學(xué)的東西還是比較復(fù)雜的，木桶效應(yīng)是肯定有的。后天使用過程中有一個糾正的措施，比如BMS的主被動均衡。另外一個會加劇，這么多電池在使用過程當(dāng)中，冷卻系統(tǒng)沒做好，因為電池充放電會發(fā)熱，冷卻系統(tǒng)如果沒有做的太好，電池的溫差如果拉大，早期的項目有8-10度都有的，電池的溫差大了以后就會進一步放大它的差異。
傳統(tǒng)的大型的儲能項目往往是一臺大的PCS，下面直接掛多組電池是比較多的，早幾年做用戶側(cè)儲能，電池設(shè)計都是4個小時，這么幾年跑下來，這種做的長時儲能木桶效應(yīng)是非常明顯的。用三年以后很多系統(tǒng)容量掉到80%下。第二個問題是安全上的問題，直流短路電流問題，因為現(xiàn)在大電芯的內(nèi)阻一般只有0.2毫歐左右，多簇電池再并聯(lián)，短路電流非常大，使得保護開關(guān)器件很難選擇。還有一個絕緣的問題，電芯漏夜問題，算是比較常見的故障，尤其是車上面的，電動車的維修里面有很大部分都是電芯漏液，就會有起火風(fēng)險，儲能上這么多簇并聯(lián)以后，絕緣檢測要定位準備是比較難的，做儲能行家都清楚。還有第三個問題是高穿。一般大功率PCS 采用一級拓撲高穿不是很好搞。
針對這些困惑或者問題，我們科華也提出了一些解決方案，當(dāng)然不可能把所有的問題都在這個環(huán)節(jié)解決掉，但是我們能解決一部分的問題。通過我們科華S3的液冷儲能系統(tǒng)，我們來看看，針對電網(wǎng)這一側(cè)采用的是一個大功率PCS，從電網(wǎng)的角度來說不喜歡調(diào)用一堆小的PCS。如果是一個一百兆瓦的項目，我們的方案一個單元3.45MW，只要30幾臺，可以很方便調(diào)度，若是采用200KW組串式，需要500臺PCS，從調(diào)度的角度來講是很不好管理的。所以說電網(wǎng)這一側(cè)是喜歡用大家伙，但是電池這一側(cè)，電池巴不得就是一個電芯一個充放電，對電池的使用上來說是最好的，但是顆粒度是有一個限制，這么大型的項目顆粒度太細是沒有必要的，也會增加可靠性問題，現(xiàn)在每個電池簇單獨進行充放電管理，加上這些電芯級均衡效果就不錯。我們采用大功率PCS配合每簇的DCDC控制器，一是把直流母線上的短路電流壓下來了，二是解決了木桶效應(yīng)的問題。第三個是高穿，電網(wǎng)里的高壓是灌不到電池里面去的，是隔開的。在座的內(nèi)行人都知道。
液冷的系統(tǒng)并不是很新的東西，在車上很早就在用了，因為這里隨著容量的增加，單個項目原來是10兆瓦，現(xiàn)在是百兆瓦，電芯數(shù)量增加以后，原來風(fēng)冷的問題都會暴露出來，電池溫度一致性不好做，我們科華的S3液冷的系統(tǒng)溫差一致性效果好多了。
第一點就是安全。我們把絕緣檢測的難題解決掉了，這么多簇直接并聯(lián)的絕緣檢測的問題，到現(xiàn)在我聽過這么多的報告，沒有哪一家能夠說的清楚解決掉的，我們在這塊花了很多的精力，通過簇級DCDC控制器可以精準定位，再隔離掉，目前據(jù)我所知行業(yè)里面還沒有哪一家能夠解決的。第二，通過DCDC以后，把短路的電流壓下來了，非常關(guān)鍵。還有一個在消防上的從PCAK級開始的三級消防設(shè)計，最終還有水消防，真出問題要靠水。第二，就是精簡這塊，整個液冷系統(tǒng)是模塊化的，目前液冷的PCAK里面有管道，有冷凍液，不可能是在現(xiàn)場裝配的。還有在運輸方面會方便一些。另外就是占地，風(fēng)冷的系統(tǒng)早期的項目20英尺柜就是1.5MWH左右，2MWH都很難排進去，我們液冷是3.4MWH，還能夠留出部分的空間，裝DCDC模塊或者200KW的模塊式PCS，節(jié)省不少占地。
最后一塊是智能。一個是安全上絕緣的問題解決掉以后，還有一個是數(shù)據(jù)，我們知道以前的儲能電站10兆瓦、20兆瓦，電芯的數(shù)量都不會太大，現(xiàn)在百兆瓦以上，電芯是50萬個，PCS要達到三五十臺，如何快速響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)度，電網(wǎng)對儲能的速度要求是無止境的，當(dāng)你數(shù)量一多以后，電芯和BMS的數(shù)量龐大以后，如何快速的響應(yīng)調(diào)度，通信手段上要做另外的處理，我們采用61850通信，監(jiān)和控分開兩套系統(tǒng)，同時每套系統(tǒng)分成主備，提高它的可靠性，也保證通信速度時延的最小。另外一個是消防。消防完全可以做到百分之百可靠，只是這樣一個成本業(yè)主能否接受？因為消防總是要砸錢的，你做的越可靠投入的資金越大，所以消防手段在實際項目中只能是折中，我們科華畢竟不是做專業(yè)做消防的，也是采用行業(yè)內(nèi)主流成熟的儲能消防技術(shù)應(yīng)用，今天在座的就有不少專業(yè)的儲能消防廠家。
后面介紹一下我們的一些應(yīng)用的案例?？迫A大家都比較清晰了，不多說了。這兩年P(guān)CS的排名基本都是在第二。這是我們光伏的產(chǎn)品，另外一個是儲能的產(chǎn)品，包括從家用到商用到大型的儲能電站，科華都有比較完整的產(chǎn)品，同時做過的案例也足夠多，每年的儲能大會也都在講，在行業(yè)里面這也是科華很大的優(yōu)勢。我們在各種的應(yīng)用場景，從共享到電網(wǎng)到發(fā)電側(cè)到用戶側(cè)，尤其是微網(wǎng)，其實微網(wǎng)的難度是比較大的，因為你本身的能量的來源基本都是波動性的，是小電網(wǎng)，有時還要帶一些沖擊性很大的電機之類的負荷，控制難度確實大。這些是到目前為止在國內(nèi)做的一些項目，覆蓋的范圍都是比較廣的，所有的應(yīng)用場景科華基本都有，不是一兩個，而是足夠多。新能源發(fā)電側(cè)，這幾年從山東到安徽、新疆、西藏都有?；痣娬{(diào)頻這塊也做了一些，尤其是像南山熱電，需要黑啟動的，我們調(diào)試時間是最短的。這塊是電網(wǎng)，最早的河南包括湖南的都參與了。還有像用戶側(cè)的項目，比較大一些。
今天給大家做的報告就是這些，謝謝大家。
