中國儲能網(wǎng)訊：中國電力科學(xué)研究院配電所主任、博士吳鳴在參加8月25日在江蘇無錫舉行的首屆全國用戶側(cè)儲能細分市場開發(fā)與應(yīng)用高層研討會上,就“儲能技術(shù)與主動配電網(wǎng)”發(fā)表演講。在演講中，吳鳴指出了目前我國傳統(tǒng)配電網(wǎng)所面臨的五大挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)之一是不斷提高的供電可靠性。我國智能電網(wǎng)發(fā)展的速度和投資規(guī)模穩(wěn)居全球第一，但我國心城市的供電可靠性在全世界范圍內(nèi)并不處于領(lǐng)先水平，根本原因是我國網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的投資在“十二五”期間甚至是“十一五”間都在輸電側(cè)，由于相應(yīng)配套技術(shù)和裝備都沒有成熟配套上，導(dǎo)致我國家配電可靠性水平與國際大都市比較相對較差。
挑戰(zhàn)之二是不斷要求提高電能利用效率。我國現(xiàn)在也是一個用能和能耗大國，關(guān)于節(jié)能減排需求也特別大。但是我國電能應(yīng)用效率在全球來說也不是很高，無論是發(fā)電側(cè)還是用戶側(cè)節(jié)能都有很大提升空間。
挑戰(zhàn)之三是需要不斷提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率。我國配電網(wǎng)的主要設(shè)備運行效率不高，從樣本區(qū)域來看總體效率在0.3左右。美國配電網(wǎng)整個系統(tǒng)即使在未來十年沒有大規(guī)模投資的前提下，基本上也能做到0.4以上。我國尤其是農(nóng)網(wǎng)改造提升以后，在人口稀少、負荷極度分散的區(qū)域設(shè)備輕載現(xiàn)象十分嚴重。但是這沒辦法因為我們要完成社會責(zé)任，所以對于電網(wǎng)的系統(tǒng)投資一直在增大。
挑戰(zhàn)之四是我國需要主動應(yīng)對大規(guī)模分布式電源的接入。包括前些年在西北開展的風(fēng)電、光伏扶貧以來，尤其是在安徽、河南、江西等地大量的分布式光伏無序接入，以及在江蘇、浙江分布式光伏園區(qū)的大規(guī)模接入以后，對配電網(wǎng)的影響和挑戰(zhàn)十分巨大。
挑戰(zhàn)之五是需要主動應(yīng)對大量電動汽車充電站樁。充電站和充電樁接入以后，極大加劇了電網(wǎng)負荷峰谷差，也加大了配電系統(tǒng)的負擔(dān)，尤其是不可確定的充電的機器也影響了配網(wǎng)控制的難度。
演講全文如下：
吳鳴：關(guān)于儲能在配用電用戶側(cè)領(lǐng)域的需求，我先梳理一下配網(wǎng)和儲能的關(guān)系。
首先，近年來整個電網(wǎng)的快速發(fā)展也伴隨著工業(yè)化進程迎來第三次工業(yè)革命，能源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展以及智能電網(wǎng)已經(jīng)成為新能源革命的推手，同時近年來 “互聯(lián)網(wǎng)+”的概念越來越熱門，這一切都使儲能技術(shù)引入電網(wǎng)成為了一種可能。下面我分兩個部分講一下目前傳統(tǒng)配電網(wǎng)所面臨的挑戰(zhàn)，以及講一下未來配電網(wǎng)對發(fā)展的需求。
挑戰(zhàn)之一是不斷提高的供電可靠性。我國智能電網(wǎng)發(fā)展的速度和投資規(guī)模是穩(wěn)居全球第一的，但是我國核心城市的供電可靠性在全世界并不處于領(lǐng)先水平，根本原因就是我們網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的投資在 “十二五”期間甚至是“十一五”期間都在輸電側(cè)，由于相應(yīng)配套技術(shù)和裝備都沒有成熟配套上，導(dǎo)致我國配電可靠性水平跟國際大都市相比較差。
挑戰(zhàn)之二是不斷要求提高的電能利用效率。我們國家現(xiàn)在也是一個用能和能耗大國，關(guān)于節(jié)能減排需求也特別大，但是我們電能應(yīng)用效率在全球來說也不是很高，無論是發(fā)電側(cè)還是用戶側(cè)節(jié)能的提升都有很大的空間。
挑戰(zhàn)之三是需要不斷提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率。我國配電網(wǎng)的主要設(shè)備運行效率不高，從樣本區(qū)域來看總體效率在0.3左右。美國配電網(wǎng)整個系統(tǒng)即使在未來近十年沒有大規(guī)模投資的前提下，他們基本上能做到0.4以上，我們國家尤其是農(nóng)網(wǎng)改造提升以后，在人口稀少、負荷極度分散區(qū)域設(shè)備的輕載現(xiàn)象就更加嚴重了。但是這沒辦法因為我們要完成社會責(zé)任，所以對于電網(wǎng)的系統(tǒng)投資一直在增大，但是我們社會的利用效率包括社會各界對電網(wǎng)公司詬病比較大的地方就是電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率極低，這個原因我后面講是為什么。
挑戰(zhàn)之四是需要主動應(yīng)對大規(guī)模分布式電源的接入，包括前幾年的風(fēng)電在西北光伏扶貧開展以來，尤其是在安徽、河南、江西等地大量的分布式光伏無序接入以及在江蘇浙江分布式光伏園區(qū)產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模接入以后，其實對配電網(wǎng)的影響和挑戰(zhàn)還是極大的。
挑戰(zhàn)之五是需要主動應(yīng)對大量電動汽車充電站樁接入。大量電動汽車充電站樁接入以后，極大加劇了電網(wǎng)負荷峰谷差，也加大了配電系統(tǒng)的負擔(dān)，尤其是不可確定的充電的機器也影響了配網(wǎng)控制的難度。
總結(jié)一下，現(xiàn)在我們的配電網(wǎng)主要是應(yīng)對這五大挑戰(zhàn)。我們需要不斷提升電網(wǎng)可靠性、提高電能利用效率、電網(wǎng)資產(chǎn)利用率、應(yīng)對大規(guī)模分布式電源接入，以及應(yīng)對大量電動汽車充電站接入。我們把這五大挑戰(zhàn)梳理一下就是三個核心問題：就是能量的時空不匹配，技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的水平不匹配，以及供給需求不匹配，也就是說這三個不匹配給配網(wǎng)規(guī)劃運行帶來了極大的挑戰(zhàn)。這個不匹配的方法是什么呢？其實也是我們配網(wǎng)研究一直在思考的三個問題。
第二，目前我國主動配電網(wǎng)或者未來智能配電網(wǎng)的發(fā)展需求。很顯然，國網(wǎng)公司的配電網(wǎng)發(fā)展主題就是“可靠、高效、綠色”。針對這三個主題第一要解決的就是分布式電源與儲能的大規(guī)模接入，這是我們列的時間進度表，現(xiàn)在看來基本上分布式能源微網(wǎng)滲透率跟遠景展望是基本契合的。在“十二五”我們通過基本分布式電源的接入解決了分布式電源的關(guān)鍵問題，從“十二五”中間的過渡期間把微網(wǎng)儲能的相關(guān)標準再逐步完善，同時讓分布電電源、微網(wǎng)也可以為大電網(wǎng)提供更全面的輔助服務(wù)。到了2015年以后，在某些區(qū)域分布式能源的滲透率就開始逐步提升。在“十三五”末我們覺得可能分散式智能微網(wǎng)系統(tǒng)就會是配網(wǎng)主要模式，成為一個智能電網(wǎng)的應(yīng)用，應(yīng)該說到2020年是可以實現(xiàn)規(guī)模化、商業(yè)化和市場運行，這就是我們國家未來配電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，這個趨勢是“十二五”的時候展望的，現(xiàn)在看來到2020年結(jié)束的時候應(yīng)該這個趨勢基本上是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
第二個趨勢就是現(xiàn)在比較熱的，一二次能源的綜合利用多能互補的概念，目前在學(xué)界和電網(wǎng)公司研究界也比較熱。多能互補要解決的問題其實跟上一個問題不一樣，多能互補最核心的問題是要解決能效提升。下一個階段就是能源互聯(lián)網(wǎng)階段，也是在“十二五”末、“十三五”初的時候提出的能源互聯(lián)網(wǎng)概念，國網(wǎng)公司的劉總（劉振亞）也提出了全球能源互聯(lián)網(wǎng)概念，其實都是通過先進的電力電子技術(shù)和信息技術(shù)融合大量的可再生能源發(fā)電裝置和儲能裝置實現(xiàn)信息流、能量流的互相共聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。我們覺得未來能源互聯(lián)網(wǎng)的著力點一定還是在配電網(wǎng)上，去年國務(wù)院也發(fā)布了《推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導(dǎo)意見》也是認為通過互聯(lián)網(wǎng)模式可以加強分布式能源網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，提高可再生能源的占比，促進能源利用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、加快發(fā)電設(shè)施、用電設(shè)施和智能電網(wǎng)的提升，這就是我們對“能源互聯(lián)網(wǎng)+”的探索。
還有一個概念是未來要建智慧城市，智慧城市的核心部分是智能電網(wǎng)，智慧城市的智能電網(wǎng)也是指未來主要的配電網(wǎng)，配電網(wǎng)里面促進城市能源發(fā)展關(guān)鍵也是分布式清潔能源高效利用和用戶互動有效提升以及促進電動汽車的應(yīng)用，保證我們智慧城市的能量優(yōu)化配，這就是解決未來配電網(wǎng)的發(fā)展展望的模式。到這里我們就知道無論是過去配電網(wǎng)的發(fā)展還是未來微電網(wǎng)的發(fā)展，這種能量的優(yōu)化利用和調(diào)節(jié)一直是一個重要發(fā)展的基線。
這里我想補充兩個案例，右側(cè)這個數(shù)字大家應(yīng)該知道，6.30是今年很多光伏企業(yè)人比較敏感的數(shù)字，因為6.30前后就決定了一個企業(yè)利潤的高低。左側(cè)是去年馬克斯提出的能源墻Powerwall概念，當(dāng)時認為Powerwall是能量型產(chǎn)品，可以和電動汽車、特斯拉、光伏結(jié)合，可以為儲能提出一個大規(guī)模廣泛應(yīng)用空間，但是當(dāng)時我覺得這個不可行，這個項目到年底特斯拉就宣布停產(chǎn)了。
右邊這個數(shù)字是什么意思呢？我們很多電網(wǎng)公司員工今年都為630在加班，630之前并網(wǎng)和630之后并網(wǎng)的光伏補貼價格差到一毛四分錢。630工作做完以后很多人說接下來就要迎峰度夏了，但是630完成以后很多人發(fā)現(xiàn)今年的迎峰度夏形式好像很輕松就過去了，我們分析由于大量分布式光伏在630之前并網(wǎng)導(dǎo)致峰值負荷的沒有，但是在局部尤其是高負荷地區(qū)，江浙主要是工業(yè)園區(qū)，安徽主要是農(nóng)村空調(diào)使用，都沒有成為局域配電網(wǎng)的問題。我想說明儲能想脫離電網(wǎng)構(gòu)成一個小型供電網(wǎng)絡(luò)的生命力其實是不強的，但是隨著分布式電源我們一直講分布式電源滲透率提高，但是以630為界讓電網(wǎng)公司切切實實感受到了分布式電源的大規(guī)模接入已經(jīng)影一到電網(wǎng)公司的運營和應(yīng)對措施改變了，隨著大量分布式光伏接入以后、滲透率提升以后迎峰度夏的問題在630這個點得到了解決。
反過來想分布式電源接入已經(jīng)開始對電網(wǎng)的能量運行產(chǎn)生影響，所以這樣的話我們就可以得到一個結(jié)論就是說我們需要來應(yīng)對間歇性的不穩(wěn)定電流，因為它已經(jīng)開始影響到電網(wǎng)的流動和能量控制。所以我們得出一個結(jié)論，儲能是未來電網(wǎng)的不可或缺的組成部分和關(guān)鍵發(fā)展要素，這里我想補充一下，歐美的電力市場規(guī)定電網(wǎng)公司是不能投資儲能的，所以我們國家發(fā)改委和能源局也規(guī)定電網(wǎng)公司不能投資儲能，如果想投資只能以示范工程形式，雖然我個人認為如果想打開儲能市場缺口的話，（電網(wǎng)公司）應(yīng)該可以投資儲能，這樣儲能的春天可能馬上就會到來。
我想先給大家共享一下配電網(wǎng)對于儲能的認識和定位。我知道今天在座的有很多儲能廠家做化學(xué)儲能和分布式儲能，我們還是要界定清楚儲能和電網(wǎng)的關(guān)系，或者能支撐電網(wǎng)的作用，主要是三個層面：第一是解決電能質(zhì)量問題；第二是提供備用電力，比如一些變電站或者需要高可靠性的配用電源；第三是基于能量管理，比如現(xiàn)在常見的微網(wǎng)并網(wǎng)或者需要進行分布能源消納。儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展我覺得還是需要做一個細分，我們的產(chǎn)業(yè)定位是解決電網(wǎng)里面的哪一個問題，這樣可能對企業(yè)的發(fā)展或者說產(chǎn)品的銷售才會有更好的支撐，重點是這三大類。同時在座的各位廠家、各位專家也知道儲能的響應(yīng)時間不一樣，但是儲能的響應(yīng)時間其實跟電子的響應(yīng)時間也有關(guān)系，就是不要一味的說電池每一個都能干什么事情，其實有的時候應(yīng)用會適得其反或者根本就起不到預(yù)想的效果，還是要響應(yīng)時間水平結(jié)合電網(wǎng)公司或者說系統(tǒng)的需要做合理的配置。
這張圖是我們對儲能定位的思考，我覺得儲能第一需要模組化的設(shè)計，這是必須的。儲能現(xiàn)在也在定各種各樣的標準，如果沒有模組化設(shè)計不會是一個工業(yè)化產(chǎn)品。第二是能靈活適應(yīng)各種場合需要，進行合理配置。第三是可靠安全，這個廠家是關(guān)鍵。第四是能夠?qū)崿F(xiàn)同步，所謂同步就是能快速應(yīng)對電網(wǎng)各種需求，不光是儲能電池本體要發(fā)展，跟電網(wǎng)接口也要發(fā)展，這是外圈。內(nèi)圈五個是電源、信息、能量、控制和保護。電源是什么？儲能也是一種配網(wǎng)，電源的本體形式肯定要做好。信息包括大家說的電網(wǎng)信息，今年國網(wǎng)公司和清華大學(xué)合作也想在配網(wǎng)中基于云平臺采集到每一個電芯的數(shù)據(jù)都要做到，對于電網(wǎng)的管理也是未來的趨勢就是要做好保護和控制和能量優(yōu)化調(diào)查。我們配網(wǎng)和微網(wǎng)對儲能定位就是這樣一個模式，同時我們也在研究儲能典型建設(shè)模式，這里面包括用戶側(cè)戶用單點的并網(wǎng)，這個也是今年國網(wǎng)營銷部想在嘗試推的，可能在每家每戶裝一個五千瓦時的儲能看看當(dāng)電網(wǎng)需要的時候能不能做一個互動，基于能源互聯(lián)網(wǎng)模式大家都在探索著。第二個是樓宇小區(qū)的并網(wǎng)，還是集中在微網(wǎng)群虛擬電廠這也是儲能應(yīng)用最頂級場景以及相關(guān)技術(shù)裝備，通過這些點的研究和配置以后形成一個儲能典型的建設(shè)模式，希望各位同事和儲能廠家可以好好研究一下，我也很期待和各位廠家進行探討。
下面介紹現(xiàn)狀、問題和改善措施以及優(yōu)化配置。我發(fā)現(xiàn)優(yōu)缺點在“十二五”期間也沒有大的變化，可能在壓縮儲能上有些突破但是沒有改變目前儲能技術(shù)的大局，好像目前我們做配網(wǎng)工程和調(diào)研的時候基本上還是老問題，但是在廠家有的已經(jīng)出現(xiàn)突破。儲能技術(shù)的發(fā)展到今天應(yīng)該說能夠基本滿足電力系統(tǒng)需求，但是這些需求到底怎么跟電力系統(tǒng)結(jié)合是我們電網(wǎng)公司和各個廠家之間需要進一步詳細探討的問題。
下面講一下儲能并網(wǎng)存在的問題。目前我們國家新能源開發(fā)格局在輸電側(cè)新能源接入以大規(guī)模集中式為主，在配電側(cè)現(xiàn)在看來發(fā)展規(guī)模已經(jīng)遠遠超出我們的預(yù)期，遠超出國家能源局預(yù)期，國家能源局電力司、新能源司大量文件中間甚至都有沖突的問題，這樣造成了大量分布式能源并網(wǎng)成為了不可阻擋的趨勢。我們國網(wǎng)公司有一個風(fēng)光儲的工程，總部領(lǐng)導(dǎo)對它的定義是非常先進、非常高效，但是儲能是虧本的，所以我覺得在輸電側(cè)建設(shè)大規(guī)模儲能的模式，至少從兩大電網(wǎng)公司目前來看不會再出現(xiàn)，我覺得輸電側(cè)建立大規(guī)模儲能的機會不多。但是在配網(wǎng)側(cè)剛才前面說由于輸配電改革和售電市場放開以及配網(wǎng)增量開放可能儲能會成為一個比較有前途的產(chǎn)業(yè)，儲能系統(tǒng)大家應(yīng)該關(guān)注一下在配網(wǎng)中的應(yīng)用。在接觸配電網(wǎng)以后儲能更多是擔(dān)負削峰填谷，至于微網(wǎng)，我們國家沒有儲能就沒有微網(wǎng)，歐美微網(wǎng)是以天然氣為主，我國863工程等都選擇配儲能。
儲能接入以后對并網(wǎng)的電能質(zhì)量就不詳細講了，基本上單臺多臺以后諧波的問題，當(dāng)然這不是儲能本體的是接入技術(shù)對諧波的影響，包括對配網(wǎng)特性的影響目前還是存在，尤其是大規(guī)模的分布式電源接入以后和儲能裝置之間諧波的交互影響，包括一些諧振現(xiàn)象也是目前在很多工程里面都已經(jīng)出現(xiàn)。儲能對保護的影響是比較大的，光伏我們知道作為接入以后逆變器是一個柔性的裝置，但是儲能裝置是具有大規(guī)模的發(fā)電規(guī)模，對配網(wǎng)保護、配置影響跟光伏相比也是我們目前正在研究的新課題，因為儲能的能量有存儲空間，他可以有短時間內(nèi)釋放出大能量，這跟光伏不太一樣，所以這也是需要大家關(guān)注的，這個地方我就不詳細介紹了。
儲能對并網(wǎng)的改善措施一個是電能質(zhì)量，針對儲能并網(wǎng)產(chǎn)生的諧波問題，其實我們電能質(zhì)量治理裝置可以和儲能PCS裝置結(jié)合起來，讓多種變電裝置的復(fù)用造成了儲能在配網(wǎng)中功能擴大，可能對儲能市場是比較利好的消息。下面講一下儲能的優(yōu)化配置，目前儲能接入配電系統(tǒng)主要影響是三個方面，這方面我也想總結(jié)一下，一方面是目前儲能能接多少還是受電網(wǎng)現(xiàn)有容量的限制，還有就是電能質(zhì)量要求，因為儲能也是通過變電裝置接入到電網(wǎng)里面去，如果儲能裝置無序反復(fù)充放電其實對電網(wǎng)的影響是很大的。第三就是在電網(wǎng)中配備儲能的技術(shù)經(jīng)濟考慮，我覺得限制可能是這三點，一是能不能接，二是接了以后起什么影響，三是技術(shù)性和經(jīng)濟性接入之后有多強，這是從配網(wǎng)側(cè)對儲能接入的考慮，包括提供功率主動調(diào)節(jié)、實現(xiàn)配網(wǎng)優(yōu)化都是可以做到的。
下面我想做一個簡單的總結(jié)。隨著分布式電源的廣泛應(yīng)用、電動汽車不斷推廣使得未來配電系統(tǒng)對儲能的需求越來越大。第二是儲能技術(shù)對于解決電力系統(tǒng)的供電壓力、改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高供電質(zhì)量提供了新的思路和有效技術(shù)支持。儲能技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠為電網(wǎng)運營商級用戶帶來諸多效益，成本暫時阻礙了發(fā)展和推廣，但是大規(guī)模儲能技術(shù)的應(yīng)用還是有需求的，我覺得儲能在配網(wǎng)中的場景其實還是很廣泛的。
有一個小的展望，儲能系統(tǒng)功能由單一需要向多元化發(fā)展。不要僅僅是一個能量的充放，可能要把電能質(zhì)量的治理和可靠性提升都融合到系統(tǒng)治理里面去，單一的儲能元件難以滿足電力系統(tǒng)對于儲能要求。儲能技術(shù)中各種形式能量的相互轉(zhuǎn)換非常重要，必須解決大容量快速的轉(zhuǎn)換問題，儲能技術(shù)應(yīng)用場合多樣性及多元儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的問題是我們需要研究的，在未來的研究也是尤為重要的。儲能在配網(wǎng)也就是三點，第一是儲能肯定要實現(xiàn)分布式能源的最大化利用，盡量要滿足電網(wǎng)和分布式電源的吸納度，第二是實現(xiàn)能量多維度最優(yōu)化配置，第三是能夠達到網(wǎng)損最小，因為儲能是能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)損最小的，然后能保證關(guān)鍵負荷持續(xù)供電同時能夠壓縮一般負荷的供電時間?？偨Y(jié)一下就是開源、穩(wěn)網(wǎng)和保荷，我覺得這是對儲能定位作用。我們儲能系統(tǒng)的電力電子化發(fā)展也是很重要，未來儲能肯定是要與電網(wǎng)同步功能、實現(xiàn)一定的阻尼調(diào)節(jié)，把儲能設(shè)計好對電網(wǎng)就有很大的支撐，當(dāng)然包括慣性和模塊化設(shè)計，同時要能主動與配電網(wǎng)結(jié)合實現(xiàn)交互、群控和智能，我覺得這是電力電子對儲能的支持。未來儲能發(fā)展重要的是在裝置層面、控制學(xué)和設(shè)計上要有一個優(yōu)化設(shè)置，能夠構(gòu)成一個完美系統(tǒng)配置一個合理的軟件構(gòu)成一個儲能系統(tǒng)領(lǐng)先的解決方案，這是在配網(wǎng)中對于儲能的需求。
