中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月24日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦，200余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十一屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州洲際酒店召開(kāi)。此次大會(huì)主題是“堅(jiān)守儲(chǔ)能安全底線(xiàn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。來(lái)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)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718家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1952位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中88家企業(yè)展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品。
在5月26日下午的“新型儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用”專(zhuān)場(chǎng)，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究室副主任、研究員宋文吉分享了主題報(bào)告《新型冰漿蓄冷技術(shù)在用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能及電力需求響應(yīng)的應(yīng)用實(shí)踐》。經(jīng)演講人本人授權(quán)同意，小編整理了演講速記，并將速記內(nèi)容分享如下：
宋文吉：謝謝江總的介紹，也感謝大會(huì)的邀請(qǐng)！我聽(tīng)了三天，前面絕大多數(shù)都是講電化學(xué)儲(chǔ)能，今天我?guī)?lái)了一個(gè)物理儲(chǔ)能的技術(shù)和大家分享。
主要從以下四方面向大家做匯報(bào)，首先，匯報(bào)一下蓄冷技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)場(chǎng)景及其重要性。
在城市里用電高峰期的負(fù)荷，空調(diào)的用電占了非常大的比例，有人說(shuō)是30%，有人說(shuō)是40%，甚至有的專(zhuān)家說(shuō)是50%，但是我覺(jué)得這可能還是和應(yīng)用場(chǎng)景的，如果在CBD這樣的情景下，這個(gè)區(qū)域里因空調(diào)產(chǎn)生的電力峰值占比60%都有可能。制冷空調(diào)不僅會(huì)在夏天導(dǎo)致電力負(fù)荷的增長(zhǎng)，空調(diào)冬天也可以制熱，所以從發(fā)展的眼光來(lái)看，夏天制冷，冬天制熱，空調(diào)對(duì)電力負(fù)荷的影響是全年的。因此，我們要重視空調(diào)對(duì)電力負(fù)荷的影響，如果不重視，反饋到發(fā)電側(cè)，有可能會(huì)直接影響到電力的供應(yīng)和可再生能源的消納。
（圖示）右邊這張圖是日本從上世紀(jì)80年代-90年代逐年用電負(fù)荷以日為單位的峰谷差演變情況。這個(gè)情況基本上和我們現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大城市的演變情況是差不多的。不管是城鎮(zhèn)化也好，還是氣候變暖也好，都會(huì)導(dǎo)致空調(diào)負(fù)荷越來(lái)越大，出現(xiàn)以天為周期的峰谷差的波動(dòng)越來(lái)越大。隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)程，我們覺(jué)得對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的要求會(huì)更加全面，要在源側(cè)、網(wǎng)側(cè)、荷側(cè)以及分布式側(cè)配合不同的儲(chǔ)能手段。
舉個(gè)例子，因?yàn)槲覀儐挝辉趶V州，廣州有一個(gè)CBD，就是珠江新城，以它的核心區(qū)為例，前40個(gè)大型建筑的中央空調(diào)用電負(fù)荷大概有106MW，大概是什么量級(jí)？相當(dāng)于廣州從化抽水蓄能電站容量的1/20。所以說(shuō)，珠江新城集中供冷系統(tǒng)采用冰蓄冷，約60MW電力負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，使得制冷機(jī)的裝機(jī)容量減少一半，不僅可以大幅降低峰谷差，還減少了制冷劑的使用量，系統(tǒng)綜合運(yùn)行的能效大幅提高。有了蓄冷和沒(méi)有蓄冷前后對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，我們可以通過(guò)蓄冷這種方式來(lái)削減因?yàn)榭照{(diào)制冷而產(chǎn)生的用電高峰。
目前，從技術(shù)上來(lái)講，蓄冷應(yīng)該是應(yīng)用比較廣泛的儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)。大家聽(tīng)的比較少，我個(gè)人覺(jué)得有幾個(gè)原因：第一，電化學(xué)儲(chǔ)能宣傳的太到位了，連普通老百姓都知道。第二，蓄冷技術(shù)比較低調(diào)，沒(méi)有向國(guó)家要政策，但是隨著現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)，很多像IEA等國(guó)際組織，已經(jīng)連續(xù)發(fā)布了幾個(gè)關(guān)于制冷相關(guān)的產(chǎn)業(yè)預(yù)測(cè)報(bào)告，和制冷相關(guān)的就會(huì)強(qiáng)調(diào)蓄冷，所以國(guó)際可再生能源署，到2030年，全球蓄冷容量會(huì)達(dá)到26GWh。
關(guān)于蓄冷調(diào)峰技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域，因?yàn)樗椭评浣Y(jié)合起來(lái)，所以我們說(shuō)大型的制冷系統(tǒng)里都可以用蓄冷，就涵蓋了以下這些（圖示），大概分類(lèi)可以分為：第一，建筑空間的冷卻。包括各種中央空調(diào)系統(tǒng)，也包括體育場(chǎng)館等等。還有就是大型區(qū)域供冷，比如說(shuō)大學(xué)城、CBD、全國(guó)地鐵等。還有一個(gè)很大的比例是工業(yè)里很多的廠房是需要恒溫恒濕的，空調(diào)里的能耗也占很大的比例。第二，食品冷凍冷藏及冷鏈。第三，生產(chǎn)過(guò)程中的工藝?yán)鋮s，工藝?yán)鋮s包括了數(shù)據(jù)中心，還有其他的一些應(yīng)用。
第二部分，蓄冷與儲(chǔ)能的技術(shù)對(duì)比。
對(duì)儲(chǔ)電來(lái)說(shuō)，電進(jìn)電出，用起來(lái)很方便，所以大家都喜歡做這種東西，對(duì)于我們?cè)诳照{(diào)這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景里，電是變成冷，最后用戶(hù)用的是冷，所以我們的思路是要從用戶(hù)的角度來(lái)看這個(gè)事情，到底是儲(chǔ)電好，還是儲(chǔ)冷好，所以我們就做了一個(gè)從終端熱效率，實(shí)際上就是用冷的效率角度來(lái)講做了一個(gè)對(duì)比：先儲(chǔ)電，儲(chǔ)電的效率按照80%算，制冷的機(jī)組有一個(gè)轉(zhuǎn)換的效率，最后得到一個(gè)最終的效率，大概是240%。如果以終端用冷用熱的角度來(lái)看，它的效率是要比儲(chǔ)電的效率要高，所以我們覺(jué)得蓄冷是中央空調(diào)這個(gè)領(lǐng)域里非常好的一個(gè)技術(shù)，蓄冷比蓄電要?jiǎng)澋脕?lái)。
我舉個(gè)例子，以液流電池為例做了一個(gè)對(duì)比，為什么以液流電池為例，因?yàn)槲覀冞@個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候和液流電池是一樣的，制冰的系統(tǒng)相當(dāng)于液流電池的電堆，槽就相當(dāng)于液流電池的罐。目前我們蓄冷的成本大概是350元，和電池比還是有成本上的優(yōu)勢(shì)。而且，我們看下面這張圖可以看的很清楚，我們這里實(shí)際上都是一些傳統(tǒng)的上下游產(chǎn)業(yè)非常成熟的，無(wú)論是制冷的系統(tǒng)，我們的材料是水，整個(gè)系統(tǒng)里規(guī)?；院?，成本下降的空間還是很大的。
第三個(gè)層面，我想說(shuō)蓄冷在用戶(hù)側(cè)調(diào)峰里有儲(chǔ)電的一些不可替代的優(yōu)勢(shì)，我大概總結(jié)了三方面：第一個(gè)方面，成本低、效率高。從效率來(lái)講，我在放冷的過(guò)程，和主機(jī)有一個(gè)協(xié)同作用，就像混合動(dòng)力車(chē)一樣，放冷可以非常靈活的調(diào)節(jié)，可以使制冷主機(jī)的效率可以在很高的效率區(qū)間來(lái)運(yùn)行。第二個(gè)方面，功率和能量調(diào)節(jié)范圍很寬，適應(yīng)性好。第三，環(huán)保。任何制冷系統(tǒng)都要用制冷劑，目前我們國(guó)內(nèi)氟利昂替代的步伐相對(duì)比較慢，以R22為代表的氟利昂還是在逐步淘汰的過(guò)程中，所以我們用了蓄冷儲(chǔ)能系統(tǒng)之后，可以減少制冷機(jī)組的使用，一定程度上可以減少氟利昂的使用。
第三部分，蓄冷儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
（圖示）這是國(guó)際可再生能源署2020年的報(bào)告，提到不管是在區(qū)域用能領(lǐng)域，還是建筑用能領(lǐng)域，以冰為介質(zhì)的方式是一個(gè)主流方式。目前我們國(guó)內(nèi)做蓄冷的大概經(jīng)歷了從90年代的示范驗(yàn)證，到現(xiàn)在基本上有一個(gè)比較好的應(yīng)用場(chǎng)景。比如說(shuō)在江浙滬、珠三角等地區(qū)已經(jīng)有很多的實(shí)際工程在用，相關(guān)的品牌也有，比如說(shuō)杭州的源牌，就是比較早從事這方面技術(shù)的龍頭企業(yè)。從技術(shù)上來(lái)講，國(guó)內(nèi)的蓄冷技術(shù)和日本、美國(guó)、歐洲大概處于并跑的階段，屬于第一梯隊(duì)。
（圖示）從細(xì)分的技術(shù)上來(lái)講，分為三代：第一代，80年代開(kāi)始的冰球，可以是金屬球，也可以是塑料球，把材料放在里面，然后凍住。第二代是盤(pán)管，泡在池子里，讓冰在管子外面結(jié)冰。第三代，流態(tài)化冰漿。目前處于第二代和第三代同時(shí)并存的狀態(tài)。
（圖示）既然是講在用戶(hù)側(cè)做負(fù)荷響應(yīng)，那么一方面是要關(guān)注蓄冷的過(guò)程，另一方面是要關(guān)注放冷的過(guò)程，因?yàn)榉爬涞倪^(guò)程也是削峰的過(guò)程，所以它放冷的特性是怎么樣，就可以決定了它可以削峰的性能是怎么樣的。這里，我就單獨(dú)把這塊列出來(lái)了，冰漿放冷的能力可以是蓄冷能力的4倍以上，這個(gè)特點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)電力調(diào)峰的快速響應(yīng)。
它的基本原理，簡(jiǎn)單說(shuō)一下，就是怎么把冰漿做出來(lái)，用水做出冰來(lái)。這里面核心的技術(shù)利用的是水過(guò)冷的特性，基于過(guò)冷的原理把它工程化實(shí)現(xiàn)，就可以制出冰漿來(lái)。
從系統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，制冷主機(jī)是現(xiàn)有的，只需要增加制冰機(jī)、蓄冷裝置和放冷裝置，這樣就可以完成對(duì)既有制冷系統(tǒng)的改造，當(dāng)然也可以新建。我稍微做一個(gè)類(lèi)比，類(lèi)比電化學(xué)儲(chǔ)能，這種冰漿蓄冷可以實(shí)現(xiàn)功率和容量的解耦，也可以實(shí)現(xiàn)蓄冷功率和放冷功率的解耦。液流電池實(shí)際上放電的時(shí)候也要用同一個(gè)電堆，充電功率和放電功率差不多，我們這個(gè)可以說(shuō)我們把這個(gè)放熱器做的更大一點(diǎn)，放冷的功率會(huì)更快。
（圖示）這是我們的案例。2019年時(shí)，我們的技術(shù)被評(píng)為“新中國(guó)成立70周年暖通空調(diào)與制冷行業(yè)70項(xiàng)創(chuàng)新成果”。
如果蓄冷要參與到用戶(hù)側(cè)響應(yīng)的話(huà)，還是要有一些和數(shù)據(jù)相關(guān)的，所以我們?cè)谶@方面也有一些經(jīng)驗(yàn)，比如說(shuō)蓄冷的設(shè)施，現(xiàn)在可以做地上的蓄冷槽，也可放在地下。也可以把整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)采集出來(lái)，可以對(duì)它進(jìn)行一些遠(yuǎn)程監(jiān)控等等。
在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們現(xiàn)在覺(jué)得如果我要實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)的蓄冷，現(xiàn)在比較少，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它有一定的前景。但是跨季節(jié)蓄冷就要解決怎么能夠比較便宜的獲得冷量，所以我們想在冬冷夏熱的地區(qū)，冬天用這種技術(shù)供熱，同時(shí)得到免費(fèi)的冰，把冰存儲(chǔ)起來(lái)，夏天用來(lái)供冷。這里有一個(gè)技術(shù)叫冰源熱泵技術(shù)，可以跨季節(jié)儲(chǔ)冷。以青島的氣候?yàn)槔?，采用冰源熱泵技術(shù)為10萬(wàn)平方建筑進(jìn)行分布式供暖，大概需要10萬(wàn)立方的水池，就可以把過(guò)程中的冰存儲(chǔ)起來(lái)。這個(gè)水池跨季節(jié)存儲(chǔ)的冷量如果在夏天去替代電能，大概可以折合1.4GWh的電能，這是我們現(xiàn)在初步在做事情。
跨季節(jié)蓄冷是一個(gè)GWh的儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)跨季節(jié)蓄冷來(lái)講，從功能實(shí)現(xiàn)上，可能會(huì)難度更小一點(diǎn)，有前面跨季節(jié)蓄熱的很多工程案例在走著，也驗(yàn)證了跨季節(jié)蓄冷的可能性。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度，對(duì)冷的需求越來(lái)越大的情況下，跨季節(jié)蓄冷是值得期待的。
第四部分，新形勢(shì)下大規(guī)模蓄冷技術(shù)的思考。
因?yàn)槲覀円郧白龅臅r(shí)候，很簡(jiǎn)單，就是左下角這張圖，我就是利用工業(yè)電價(jià)的分時(shí)電價(jià)政策，晚上電價(jià)便宜，就用低谷電蓄能，高峰時(shí)段的時(shí)候就放冷來(lái)替代智能主機(jī)，減少電能負(fù)荷，這樣峰谷差是3：1。在這樣的情況下，我們現(xiàn)在蓄冷的事情已經(jīng)是走通了商業(yè)模式的，像華南地區(qū)空調(diào)季8個(gè)月，基本上是2年多，可能長(zhǎng)三角因?yàn)榭照{(diào)季相對(duì)短一點(diǎn)，時(shí)間就會(huì)長(zhǎng)一點(diǎn)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，源側(cè)也在變，峰谷的趨勢(shì)可能也在變了，那么我們這時(shí)候蓄冷可能就要以新的價(jià)格機(jī)制來(lái)參與響應(yīng)，這個(gè)可能就要基于實(shí)時(shí)電價(jià)的用電政策，來(lái)依托蓄冷技術(shù)，和大數(shù)據(jù)、優(yōu)化算法一起來(lái)構(gòu)建動(dòng)態(tài)的響應(yīng)策略，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)側(cè)的規(guī)?；{或者響應(yīng)。
這是我們針對(duì)“十四五”的時(shí)候，現(xiàn)在我們也在向上提關(guān)于儲(chǔ)冷的技術(shù)建議，希望在“十四五”期間，在用戶(hù)側(cè)，支撐以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，支持可再生能源大規(guī)模接入和全額消納。站在國(guó)家角度，促進(jìn)蓄冷儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，雖然我們是在第一梯隊(duì)，但是這個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步是比較慢的，所以我們希望得到一些國(guó)家項(xiàng)目上、政策上的資助，促進(jìn)我們技術(shù)的發(fā)展。我們提出構(gòu)建“源-荷智能互動(dòng)、綠電規(guī)?；{、電-冷高效轉(zhuǎn)化、冷量高效利用”的新一代用戶(hù)側(cè)大規(guī)模儲(chǔ)冷技術(shù)。
（圖示）具體上來(lái)講，我們?cè)谛罾涞倪^(guò)程中還存在能耗、效率和穩(wěn)定性方面的問(wèn)題，從這張圖上可以看出，目前是處于一代的水平上，已經(jīng)是國(guó)際先進(jìn)水平了，目前我們正在做二代，希望能夠達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先的水平。
（圖示）第二，從應(yīng)用的角度來(lái)講，我們想直接把制冷系統(tǒng)和制冰系統(tǒng)集成在一起，這樣從工程的角度來(lái)講，更加集成化、模塊化和大型化，實(shí)施的角度來(lái)講更加便利。
第三，怎么更好地去參與，無(wú)論是負(fù)荷側(cè)的需求響應(yīng)也好，還是虛擬電廠也好，因?yàn)榻K端用能就是電冷熱，我們覺(jué)得在用戶(hù)側(cè)來(lái)講是一個(gè)非常好的機(jī)遇，所以從我們自身來(lái)講，要主動(dòng)往這方面來(lái)靠，我們自己要做一些什么工作。
最后，簡(jiǎn)單總結(jié)一下。我國(guó)在“30/60雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，開(kāi)展以新型為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，在源網(wǎng)荷等各環(huán)節(jié)都需要新型儲(chǔ)能技術(shù)的有力支撐。新型冰漿蓄冷技術(shù)是用戶(hù)側(cè)的高效儲(chǔ)能技術(shù)，可以有效聚合和調(diào)節(jié)制冷空調(diào)領(lǐng)域的電力需求，以分布式儲(chǔ)能的方式來(lái)支撐新型電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行。
以上是我的分享，謝謝！
