中國儲能網(wǎng)訊：11月9-10日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦的首屆中國新型儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會暨全國虛擬電廠及需求側(cè)響應(yīng)高層研討會在山東濟南喜來登召開。
大會聚焦新型儲能可持續(xù)高質(zhì)量發(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、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150家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，322位嘉賓參加了本屆大會。大會通過主旨演講、高峰對話等環(huán)節(jié)深入交流探討。
大會組委會邀請中國電力工程顧問集團有限公司中電儲能工程技術(shù)研究院技術(shù)研發(fā)部部長肖振坤分享主題報告《面向新型電力系統(tǒng)的大型電化學儲能電站關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢分析和展望》。以下是發(fā)言主要內(nèi)容：
肖振坤：尊敬的各位領(lǐng)導，嘉賓大家上午好，我是來自于中國電力工程技術(shù)研究院的肖振坤。很高興跟大家在這里做一個報告，也希望能起到一個拋磚引玉的作用。
我匯報的題目是“面向新型電力系統(tǒng)的大型電化學儲能電站關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢分析和展望”。匯報的內(nèi)容從以下三個方面展開：第一是新型電力系統(tǒng)及對儲能的需求。第二，關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢分析和展望。第三，中電儲能院的簡介。
首先，2021年3月份，習近平總書記在中央財經(jīng)委第九次會議上提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，國家各部委也陸續(xù)發(fā)布了多份文件以支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)。不久前，習近平總書記在黨的二十大報告中提到“我國將積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和，立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動，深入推進能源革命，加強煤炭清潔高效利用，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”。
相對于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)來說，新型電力系統(tǒng)存在以下特點：首先從電源結(jié)構(gòu)來看，將從傳統(tǒng)可控連續(xù)出力的煤電裝機占主導，逐漸轉(zhuǎn)化成由強不確定性，弱可控出力的新能源發(fā)電裝機占主導。負荷特性將從剛性、純消費型用戶轉(zhuǎn)變成柔性、生產(chǎn)與消費兼具型。從電網(wǎng)形態(tài)來講，將由單向逐級輸電為主，轉(zhuǎn)變成交直流混聯(lián)大電網(wǎng)、微電網(wǎng)、局部直流電網(wǎng)和可調(diào)節(jié)負荷的能源互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)。從系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)來說，將從目前以大量同步發(fā)電機為主導的機械電磁系統(tǒng)，逐漸演變成同步機與大量電力電子設(shè)備融合共存的混合系統(tǒng)。運行特性將從源隨荷動變?yōu)樵淳W(wǎng)荷儲協(xié)同互動的模式。
這些的特點對于儲能系統(tǒng)也提出了一些新的要求。首先從電源側(cè)來講，大量的新能源建設(shè)，要求我們要配置大規(guī)模的儲能設(shè)施。從負荷上來講，為了適應(yīng)這種柔性負荷的結(jié)構(gòu)，需要有能夠靈活應(yīng)用和柔性互聯(lián)的用戶側(cè)儲能技術(shù)。從電網(wǎng)形態(tài)來說，需要適應(yīng)交直流混聯(lián)大電網(wǎng)響應(yīng)需求的儲能系統(tǒng)。從技術(shù)基礎(chǔ)來看，需要有能夠?qū)﹄娋W(wǎng)提供主動動態(tài)支撐的控制技術(shù)，為了適應(yīng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制，需要有智能化的區(qū)域級運維平臺。
然后從地域上看，這是目前我國光伏裝機的分布情況，以及這是風電的分布，這是新能源裝機比例分布示意。右側(cè)是中電聯(lián)最近發(fā)布的我國電化學儲能裝機分布圖，可以看出兩幅圖存在著一定的關(guān)聯(lián)性，預(yù)示著目前儲能還是隨著新能源的大規(guī)模建設(shè)而鋪開。從地域上呈現(xiàn)出西北和東部兩大區(qū)域，西北地區(qū)往往對應(yīng)著高海拔、低氣溫和大風沙等嚴酷的氣象條件，儲能設(shè)施需要能適應(yīng)這類惡劣環(huán)境。東部地區(qū)儲能的建設(shè)更易受土地資源的限制，對安全和互聯(lián)有更高的要求。
接下來是電化學儲能的關(guān)鍵技術(shù)。首先要談的是建設(shè)形態(tài)，剛剛各位專家也都提到，當前主要形式還是以新能源配儲為主，各個地方對于新能源配儲都有指標標準。如果單個新能源廠站自己分散獨立地建設(shè)儲能電站，將會面臨不少問題。包括經(jīng)濟性低，利用率低，存在安全隱患以及盈利模式受限等?；谏鲜銮闆r，目前有不少省份和地區(qū)正在提出集中共享儲能的發(fā)展模式。通過大規(guī)模建設(shè)儲能電站，包括集約化的運維，能夠有效降低儲能的運行和建設(shè)成本。集中儲能電站直接接入電網(wǎng)，并且對口多個新能源廠站，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的利用率。并且統(tǒng)一建設(shè)標準，統(tǒng)一安全質(zhì)量標準，能夠提升整體安全性水平。通過集中共享儲能的方式，能夠有效的提升電站盈利空間，包括可以參與像剛剛其他專家提到的，可以參與容量租賃，可以參與現(xiàn)貨市場，包括輔助服務(wù)等等。
以上是大型的新能源配儲的發(fā)展趨勢。另外是工商業(yè)用戶側(cè)的形態(tài)，左側(cè)是目前工商業(yè)峰谷電價差的分布。大部分地區(qū)，能實現(xiàn)兩個電循環(huán)，但第二個循環(huán)只能獲得平段到峰段的價差；而以浙江為代表的省份，目前存在兩個峰谷價差的情況，能夠有效的提升收益水平。預(yù)計短期內(nèi)可能像這些地區(qū)，會迎來工商業(yè)儲能比較快速發(fā)展。但從總體上講，在下一階段，我個人認為用戶側(cè)儲能還是要演變成能適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的負荷特性，演變成多端柔性互聯(lián)的形態(tài)。
關(guān)于儲能類型，我們知道目前儲能主要分為機械、電化學、熱儲能，電磁儲能等，每種類型又有多種不同的技術(shù)路線。特別地，今年發(fā)布的防止電力事故25項反措規(guī)定大中型儲能電站不得選用三元鋰、鈉硫電池，這些電池將逐步退出儲能的舞臺。除抽蓄外，其他的類型都可以歸為新型儲能，目前裝機最大的新型儲能是磷酸鐵鋰電池，而最近也有不少廠家正在積極投入納離子電池的研發(fā)。此外，近期國家也在研究關(guān)于壓縮空氣儲能電價的政策，所以我個人預(yù)計，短期內(nèi)或者至少在“十四五”期間，壓縮空氣，磷酸鐵鋰以及鈉離子電池都會有一個不錯的發(fā)展空間。
回到電化學儲能，這里羅列了一些主要的電池，每種電池都存在優(yōu)劣。目前綜合來講，肯定還是磷酸鐵鋰的綜合性能比較好，但是也存在火災(zāi)的風險。近期大家可能也都關(guān)注到，在一兩個月里面也陸續(xù)發(fā)生了磷酸鐵鋰儲能電站的事故。另外，習總書記在二十大的報告里也提到，我們新型能源體系的建設(shè)，需要立足于我國資源稟賦的情況。事實上我國鋰資源的儲量相對比較有限，并且進口依存度比較高。因此有不少電池廠商正在積極投入納離子電池的研發(fā)，短期內(nèi)這兩種電池會有一個比較好前景。
從電池熱管理系統(tǒng)來講，可以分為風冷和液冷的兩種方式。風冷又可細分為分散式和集中冷源風冷。風冷的冷卻效果，電池的一致性相對液冷還是會低一些。液冷在早些年，我們當時做的一些具體的工程項目中造價還比較高，用的場景比較少。近一兩年，隨著規(guī)模化應(yīng)用，液冷的成本已經(jīng)可以跟風冷達到一個相當?shù)乃?。另外，我們在個別的項目里做了一些集中冷源風冷方案的嘗試，這種方案在一定的條件下，能夠提高整個電站的運行效率，在特定的一些環(huán)境下，具有一定的應(yīng)用價值?？傮w上，我個人認為今后液冷將是主要的技術(shù)發(fā)展方向。
接下來是關(guān)于電池的BMS系統(tǒng)。我個人比較關(guān)注的是SOC的估計方法以及均衡模式兩種技術(shù)。從SOC來講，通過采樣電池的電壓電流以及溫度，經(jīng)BMS計算得電池的SOC狀態(tài)。目前常規(guī)的還是以安時積分和開路電壓校正的方式，這種形式雖然簡單易實現(xiàn)，但是存在準確度較低的缺點。所以有不少專家學者都在往這個方向去做一些努力。目前了解到有一些類似擴展卡爾曼或者無跡卡爾曼濾波，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進的算法，能有效提高估計精度。雖然暫受制于計算復雜度和成本約束，尚難以商業(yè)化應(yīng)用；但預(yù)計隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展，在不久的將來也能成功應(yīng)用在新型電力系統(tǒng)之中，使儲能電站得以更安全更高效地運行。
另外，關(guān)于均衡模式，主要分成被動和主動兩種方式。被動均衡將電量過高的電池能量轉(zhuǎn)移到電阻上耗散，均衡的效果并不是特別理想。目前，也有不少做主動均衡的技術(shù)路線，主動均衡在充放電的過程中，都能夠?qū)崿F(xiàn)電量在線的轉(zhuǎn)移，均衡的效果相對比較好，但是系統(tǒng)比較復雜，成本相對略高一些。
關(guān)于PCS拓撲結(jié)構(gòu)，主要分成集中式、組串式以及高壓直掛鏈式。集中式變流器技術(shù)成熟穩(wěn)定，經(jīng)濟性較高，目前也能夠通過增加DC/DC變換器在一定程度上緩解一致性問題。組串式變流器，采用多臺小功率變流器并聯(lián)，并配置簇級DC-DC變換器，提升電池一致性，但效率略低。高壓直掛變流器電池一致性比較高，通過級聯(lián)的方式，省去中壓升壓變，整體效率高，并且響應(yīng)速度相對比較快，多個模塊之間也能實現(xiàn)故障在線的旁路，提升運行的可靠性。
關(guān)于PCS控制方案，隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，目前光伏、風電的比例在迅速提高。這會帶來幾個問題，首先第一個是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)，變成了兩高一低，電力電子含量比較高的系統(tǒng)，整個電網(wǎng)抗擾動能力會變差。另外，新能源的隨機性，波動性會造成頻率和電壓的變化會逐漸加劇，在此基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展出了構(gòu)網(wǎng)型的控制方式。這種方式通過模擬同步發(fā)電機的外特性，使整個儲能電站輸出呈現(xiàn)出一種同步電壓源的特性，能夠主動地對電網(wǎng)進行支撐，為電網(wǎng)提供阻尼，在電網(wǎng)故障時可以孤網(wǎng)運行或作為黑啟動電源，為電網(wǎng)恢復提供支撐。而構(gòu)網(wǎng)型控制方式，對硬件本身也有更高的要求，首先需要更大的變流器容量，更強的過載能力以及更完善的保護系統(tǒng)。另外，對于變流器的拓撲結(jié)構(gòu)，我們剛剛提到包括高壓直掛，集中式和組串式變流器。高壓直掛單體功率比較大，但是集中式、組串式單體功率較小，以百兆瓦規(guī)模的儲能電站為例，高壓直掛僅需若干個儲能單元，但另外兩種拓撲可能需要數(shù)十臺甚至上百臺的變流器來組合，這些變流器如果都采用構(gòu)網(wǎng)型控制方式，相當于在同一個系統(tǒng)中并聯(lián)了很多電壓源，需要針對性的開展阻尼控制策略的研究。
接下來關(guān)于滅火設(shè)施，最新的25項反措要求，儲能電池滅火系統(tǒng)除撲滅初期火災(zāi)外，還需要維持24小時不發(fā)生復燃。以往七氟丙烷滅火系統(tǒng)使用較多，七氟丙烷大家知道是采用氣態(tài)的形式進行儲存，通常只能單次釋放，基本上無法應(yīng)對電池復燃。水介質(zhì)的消防系統(tǒng)，目前成本較高，并且存在著誤動和環(huán)保方面的風險。而全氟己酮在常溫下處于液態(tài)，能在集裝箱內(nèi)大量存儲，在撲滅初期火災(zāi)之后，能夠多次釋放，有效防止復燃。因此個人認為，近期還是會以新型的全氟己酮滅火方案為主，能夠更加適應(yīng)新型電力系統(tǒng)對于安全性的要求。
最后請允許我簡單介紹一下我們中電儲能工程技術(shù)研究院，我們是中國電力工程顧問集團有限公司的分公司，中國電力工程顧問集團有限公司簡稱“中電工程”，業(yè)務(wù)覆蓋規(guī)劃、咨詢、評估、勘察、設(shè)計、EPC、投資開發(fā)、運營等。旗下?lián)碛辛髤^(qū)域電力設(shè)計院及十四家省級電力設(shè)計院。儲能院是中電工程為了適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的發(fā)展而布局成立的五大研究院之一，我們的戰(zhàn)略定位是要發(fā)展成國家儲能技術(shù)的創(chuàng)新策源地與高端智庫，中電工程儲能戰(zhàn)略的賦能和發(fā)展平臺，以及儲能領(lǐng)域一流的創(chuàng)新集成服務(wù)商。我們的業(yè)務(wù)范圍覆蓋電化學儲能，壓縮空氣，儲氫，儲熱，電磁儲能等各類儲能的規(guī)劃、設(shè)計、咨詢、檢驗檢測以及技術(shù)研發(fā)。我們的辦公地點是在上海。
以下是我們在行業(yè)內(nèi)具有的技術(shù)優(yōu)勢，首先我們源自傳統(tǒng)電力工程規(guī)劃、咨詢、設(shè)計領(lǐng)域，專業(yè)能力強，工程經(jīng)驗豐富；我們深耕能源規(guī)劃領(lǐng)域，掌握各地資源稟賦和電力系統(tǒng)特點；并且我們具有大型項目開發(fā)和協(xié)調(diào)能力，具有大型電力工程EPC和運營能力。我們目前也在聯(lián)合一些國際知名認證咨詢公司，部署開展電化學儲能檢測實驗室。另外我們也在積極投入一些儲能安全和先進技術(shù)方面的產(chǎn)品研發(fā)工作。
以上是我匯報的全部內(nèi)容，感謝各位領(lǐng)導和嘉賓的聆聽，也預(yù)祝大家在展會期間一切順利，身體健康，謝謝。
