中國儲能網(wǎng)訊：2018年10月26日，在北京西國貿(mào)大酒店的2018中國分布式儲能峰會上，在下午下半場“儲能典型應(yīng)用市場探索與實(shí)踐”主題版塊，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院規(guī)劃發(fā)展研究中心黃成辰分享了“電網(wǎng)側(cè)儲能開發(fā)建設(shè)與商業(yè)模式探討”。
國網(wǎng)江蘇電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院規(guī)劃發(fā)展研究中心黃成辰：
非常高興今天主辦方給我這個機(jī)會給大家分享一下我們江蘇電網(wǎng)在電網(wǎng)側(cè)儲能方面的一些開發(fā)建設(shè)，包括規(guī)劃、運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。剛剛電科院的王總給大家具體講過了關(guān)于電網(wǎng)側(cè)儲能以及我們江蘇示范項(xiàng)目的調(diào)控和運(yùn)行方面的詳細(xì)介紹，我今天的介紹主要是針對電網(wǎng)側(cè)儲能的應(yīng)用場景、功能需求及規(guī)劃目標(biāo)，還有就是我們鎮(zhèn)江101MW/202MWh示范項(xiàng)目當(dāng)時的建設(shè)需求，以及開發(fā)建設(shè)情況，還有它現(xiàn)在運(yùn)行的基本情況和商業(yè)模式，跟大家一同做一個探討。
第一部分，給大家介紹一下江蘇電網(wǎng)的發(fā)展趨勢和運(yùn)行特性。為什么要介紹這個呢？現(xiàn)在對于電網(wǎng)側(cè)儲能目前像江蘇、河南、湖南陸續(xù)開始關(guān)注電網(wǎng)側(cè)儲能，加大力度，建設(shè)。其實(shí)這幾個省級電網(wǎng)公司，他們電網(wǎng)的運(yùn)行特性都有相似的地方，講這個東西是為了讓大家去看一下，目前電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用場景在什么樣的電網(wǎng)下，什么樣的電網(wǎng)特征、什么樣的電網(wǎng)需求是迫不急待的需要去發(fā)展電網(wǎng)側(cè)儲能的。
第一，從電力需求方面。江蘇電網(wǎng)這幾年的負(fù)荷發(fā)展非?？欤旧蠌?016年、2017年以9%—10%的速度增長，今年的全社會負(fù)荷水平已經(jīng)達(dá)到1.574萬千瓦這樣一個等級的水平，比去年增加了200萬千瓦，因?yàn)榻衲晗奶斓目照{(diào)負(fù)荷還沒有達(dá)到我們預(yù)想那么高，電量水平一般是保持到6%—7%的增長水平。
第二，近年來用電格局發(fā)生了變化。我們在2006年以前，第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一般大于第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這兩年第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度已經(jīng)接近或者超過了第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，這個對于我們后面江蘇電網(wǎng)整個的負(fù)荷特性產(chǎn)生了影響，就是說隨機(jī)性會比較大，尤其是夏季高峰負(fù)荷下面的空調(diào)負(fù)荷，大概我們現(xiàn)在基本上占到30%左右，所以這個負(fù)荷的變化，有的時候說看天，天氣好我這個負(fù)荷某一年就會達(dá)到新高的水平，這樣一個格局造成了我們近幾年江蘇電網(wǎng)火電機(jī)組最大的負(fù)荷利用小時數(shù)呈現(xiàn)逐年降低的水平，我們在2012年以前尤其是2018年以前基本上維持在6千個小時，今年、去年大概是在5600小時，再往后我們根據(jù)規(guī)劃的預(yù)測，到了2020年以后基本上在5300—5200小時，這樣的最大負(fù)荷利用小時數(shù)，對常規(guī)火電機(jī)組的利用效率從電廠角度是不經(jīng)濟(jì)的。
最明顯的，最終得到一個什么結(jié)論，我們這樣一個負(fù)荷發(fā)展的情況，發(fā)現(xiàn)在整個省級電網(wǎng)里面尖峰負(fù)荷特性特別明顯，尤其是夏季尖峰負(fù)荷非常大，現(xiàn)在我們已經(jīng)連續(xù)2年突破1億千瓦了，而且時間并不長，就是1天到2天大概持續(xù)10個小時的負(fù)荷。如果說電網(wǎng)公司為了幾個小時的尖峰持續(xù)負(fù)荷，而去新建輸變電工程，新建包括發(fā)電廠、常規(guī)機(jī)組滿足負(fù)荷需求，很不經(jīng)濟(jì)、很不劃算的，如果我們?yōu)榱诉@幾個小時的尖峰負(fù)荷新建一個變電站或者加入一些燃?xì)鈾C(jī)組，運(yùn)行效率是非常低的，這就是我們今年為什么上電網(wǎng)側(cè)儲能重要的一個需求，就是電網(wǎng)側(cè)儲能有一個優(yōu)點(diǎn)，建設(shè)周期非常短，可能幾個月能夠完成，不像我們常規(guī)的輸變電工程，動輒3—5年，跟著這個負(fù)荷發(fā)展也是來不及的。
第二個，從電力供應(yīng)角度，主要從電源側(cè)，從規(guī)劃上講，我們目前“十三五”末期大概2019年左右，2017年江蘇電網(wǎng)電源的分配情況，右邊是2020年的情況，到“十三五”末期新能源會有發(fā)展，總的裝機(jī)容量增長大概會超過10%，這是很大的一個變化，尤其是很多的沿海風(fēng)電可能是在這兩年要集中式的爆發(fā)，而且大家可以看，黑色的這部分，常規(guī)的煤電機(jī)組比例是下降的，意味著全省的調(diào)峰能力包括常規(guī)機(jī)組的能力是下降的，在新能源機(jī)組的占比逐漸上升，常規(guī)機(jī)組調(diào)峰能力下降的情況下，怎么去滿足電網(wǎng)包括正常運(yùn)行調(diào)峰調(diào)頻的需求，這也是我們電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用的場景。
第三個，區(qū)域外來電的情況，在大規(guī)模的售端電網(wǎng)可能會比較突出，尤其是負(fù)荷中心，像江蘇、上海、浙江比較突出，如果說電源比較豐富，像西部新疆、青海就沒有這個問題。大家可以看2017年我們大雁海直流是這樣的狀況?！笆奈濉背?，區(qū)外直流電力占比最高可達(dá)30%，預(yù)計發(fā)生在9月汛期。電化學(xué)儲能電站的特點(diǎn)，響應(yīng)迅速，作為大規(guī)模的事故備用，它有一個非常強(qiáng)的適應(yīng)性，這個我們在第二章的時候會具體講儲能的應(yīng)用場景。
第三部分，我們電網(wǎng)發(fā)展的情況，我們目前江蘇電網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展到非常堅強(qiáng)的電網(wǎng)模式了，特高壓已經(jīng)形成半環(huán)網(wǎng)，50萬分區(qū)是這樣的網(wǎng)價，20萬分區(qū)也形成了這樣的片區(qū)，特高壓在2019年底到2020年可能會投運(yùn)，整個網(wǎng)架是非常堅強(qiáng)的，但是發(fā)展到一定程度還是不能解決負(fù)荷發(fā)展帶來的一些問題，這個時候可能電網(wǎng)側(cè)儲能能夠帶來一些新的思路，我們第二部分再給大家詳細(xì)介紹。江蘇電網(wǎng)發(fā)展電網(wǎng)側(cè)儲能的需求主要也是三個方面，我們2015年“9·19”事件，當(dāng)時是一個雷擊導(dǎo)致了特高壓直流的雙極閉鎖，當(dāng)時發(fā)生故障14秒全網(wǎng)的頻率下降到49.4赫茲左右，就是說在很短的瞬間，近10年我們江蘇電網(wǎng)一直頻率都在正負(fù)0.2運(yùn)行的范圍內(nèi)，出現(xiàn)了頻率超級下跌的情況。而且大家可以看，其實(shí)在5分鐘，34秒鐘之后基本上頻率就恢復(fù)了，因?yàn)檫@個時候我們常規(guī)的火電機(jī)組基本上啟動起來，當(dāng)然是需要一定時間的。就是在這14秒之內(nèi)電能質(zhì)量是不滿足要求的。
發(fā)生這樣的情況主要是因?yàn)榻K電網(wǎng)是大售端電網(wǎng)，整個負(fù)荷的供應(yīng)有很大一部分來自于特高壓的直流，尤其江蘇現(xiàn)在特高壓是一焦三直是落點(diǎn)江蘇的，直流的輸送量是非常大的，直流的特高壓一旦發(fā)生故障有可能引起連鎖故障，對整個電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大的威脅，我們也建設(shè)了大規(guī)模的源、網(wǎng)、荷的系統(tǒng)，主動限負(fù)荷、友好終端，大概容量200問左右，加上華東整個頻率支撐，當(dāng)他有功，整個華東地區(qū)的頻率穩(wěn)定有600萬左右的有功支撐，我們覺得可能還是不太夠，因?yàn)樵?021年，白鶴灘上來之后，白鶴灘當(dāng)時我們規(guī)劃的送點(diǎn)容量800萬，如果800萬的直流閉鎖有功丟失掉的話，這個頻率還有可能頂不上去，所以說我們從今年，就是2018年就開始研究電網(wǎng)側(cè)儲能對特高壓直流閉鎖之后頻率穩(wěn)定的支撐，做了一定的工作，包括我們鎮(zhèn)江儲能的變電站，現(xiàn)在也是基本上運(yùn)行在調(diào)頻模式下面，當(dāng)然這個調(diào)頻跟這個調(diào)頻還不一樣，待會兒再詳細(xì)講。
包括河南、湖南，他們建設(shè)電網(wǎng)側(cè)儲能，肯定有區(qū)外來電的、肯定有特高壓落點(diǎn)的，從這個角度來講，比如以后大家看電網(wǎng)側(cè)儲能，未來發(fā)展到什么樣的規(guī)模，你可以關(guān)注一下省級電網(wǎng)它大概的區(qū)外來電的比例是多少，他特高壓直流閉鎖之后已有的有功支撐的容量是多少，做一個減法，基本上就可以看出來了。
這個是我們做了一個模擬，就是說我們模擬了一個不采用儲能和切負(fù)荷的方式，切負(fù)荷大概能提高到0.1個赫茲，我們考慮大概是2020年初，考慮的是9GW儲能的安裝容量。
第二部分，儲能的第二個功能需求，促進(jìn)新能源的消納，服務(wù)綠色能源轉(zhuǎn)型，這個大家很好理解，新能源的間歇性和不確定性，如果說在電源側(cè)，可能大家更好理解，就是說集中式、分布式能源接入系統(tǒng)，配上的儲能和平滑的波動性，可能很好理解。但是放在電網(wǎng)側(cè)，大家可能有點(diǎn)疑惑，電網(wǎng)側(cè)的儲能你怎么跟電源側(cè)配合，我們做布局的時候，主要考慮把我們電網(wǎng)側(cè)的儲能放在靠近新能源資源比較豐富的地方，還有新能源送出電網(wǎng)堵塞比較明顯的地方，他的作用就是說，儲能充電的時候，就是說輔助調(diào)峰，減少峰谷差，放電的時候也是作為調(diào)峰電源，有一個移峰填谷的作用。目前我們示范工程里面，因?yàn)楝F(xiàn)在容量很小，目前電網(wǎng)側(cè)儲能第一期建完才10萬千瓦，對于整個系統(tǒng)來說0.1%都不到，新能源這塊目前還沒有起到什么作用，因?yàn)樾履茉吹娜萘刻罅耍欢ㄒ葍δ艿娜萘可仙揭欢ㄒ?guī)模之后才能體現(xiàn)出這個效益，我這里指的儲能不一定指電化學(xué)儲能，包括抽水蓄能都可以算在里面。
這個也是新能源的一個作用，主要是考慮到新能源，我們江蘇的一個情況，負(fù)荷中心在蘇南，尤其是蘇州那兒，有一個送電斷面，新能源主要在蘇北，新能源送電斷面，包括特高壓送點(diǎn)都是從上往下送，新能源基本上都在蘇北，尤其在南通和鹽城包括淮安這些沿海的地方，海上供電發(fā)展比較迅速的地方，但是大符合主要在蘇州、無錫這些江南的地方，現(xiàn)在我們蘇東界如果后面投運(yùn)的話可能斷面的壓力會減少一點(diǎn)，但是儲能也可以緩解一部分這樣的問題，就是說在高峰的時候儲能可以相當(dāng)于說把新能源的一部分出力可以消納掉，減少過江斷面的越線問題。
第三，負(fù)荷的角度。儲能，尤其是電化學(xué)儲能可以提高尖峰符合時段的電網(wǎng)供電能力，就像鎮(zhèn)江的10萬儲能，我在夏季最大負(fù)荷日的時候上了最大10萬的出力，我整個鎮(zhèn)江東部分區(qū)的變電容量就可以降低10萬，這很明顯，當(dāng)時我們做示范項(xiàng)目需求的時候，最主要從這點(diǎn)出發(fā)，因?yàn)榻ㄝ斪冸婍?xiàng)目可能來不及了，輸變電項(xiàng)目可能要建一個50萬變電站，增加這個片區(qū)的降壓容量，但是輸變電項(xiàng)目一般是投入，主要是建設(shè)周期比較長，因?yàn)椴荒軡M足負(fù)荷的發(fā)展。
這個是2015年—2017年江蘇電網(wǎng)尖峰負(fù)荷的分布，基本上在10個小時左右，97%的最大負(fù)荷概率，2015年9個小時、2017年19個小時，夏季最熱的那幾天、那幾個小時。
上面主要講了兩部分內(nèi)容，主要講我們電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用的場景，和電網(wǎng)公司對儲能功能需求的方面。
第三部分，詳細(xì)介紹一下我們江蘇電網(wǎng)側(cè)儲能項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)的情況，和目前運(yùn)行的情況。
這個是我們今年4月份啟動的101MW/202MWh的電網(wǎng)側(cè)的示范項(xiàng)目，總共8個站，投資大概7.6個億，單位千瓦時的成本大概在3700元。我們整個工程建設(shè)，大概不到2個月，主要從幾個方面來考慮，一個是設(shè)備的選型，我們選用了磷酸鐵鋰電池，主要考慮第一個就是設(shè)備的穩(wěn)定性、還有一個是安全性，他充放電的效率，還有充放電的功率，均能滿足我們目前幾個需求，第一個就是我們電網(wǎng)側(cè)特高壓直流響應(yīng)速度的，磷酸鐵鋰我們也調(diào)研過了，響應(yīng)速度也是毫秒級的，可以滿足特高壓直流閉鎖的時候快速響應(yīng)；第二個，充放電的時間，2個小時、4個小時都可以做；第三個，他的安全性，目前經(jīng)過調(diào)研下來，磷酸鐵鋰從消防上、運(yùn)行上講，安全性，目前已有的投運(yùn)的儲能電站里面運(yùn)行相對比較穩(wěn)定的，當(dāng)時我們選的磷酸鐵鋰電池。
工程建設(shè)，這八個都是采用預(yù)制艙式，現(xiàn)場只要做一些控制系統(tǒng)的調(diào)試還有基礎(chǔ)的一些安裝就可以了，所以建設(shè)周期比較短，也降低了一些成本。
接收系統(tǒng)采用分散式布置，集中式控制。跟分布式不一樣，還是由電力公司角度中心統(tǒng)一控制，我們下面有運(yùn)行的曲線，都是響應(yīng)特性非常一致的。
當(dāng)然后面還有一些技術(shù)上的優(yōu)化，包括從進(jìn)線艙、PCS艙怎么組合，后面都做了優(yōu)化，考慮到大規(guī)模的推廣，我們現(xiàn)在還把電網(wǎng)側(cè)儲能的一個標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，江蘇省內(nèi)已經(jīng)做出來了，就是說為了減少占地面積、減少建設(shè)成本，做了專門的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。
這個是整體的技術(shù)方案，電池選型是磷酸鐵鋰，布置方案預(yù)制艙，主要設(shè)備電池艙、PCS升壓艙、匯流艙、SVG艙、智能總線控柜、站用變。儲能電站對于全省無功調(diào)節(jié)的功能響應(yīng)，江蘇電網(wǎng)整個無功的需求也是比較大的，尤其是我們一個是在負(fù)荷高峰的時候，一個是在負(fù)荷低谷的時候，他電壓的波動非常明顯，尤其是我們在春節(jié)的時候，當(dāng)負(fù)荷屬于低估的時候我們電壓特別高，我們后面考慮儲能規(guī)劃的時候也把這個需求考慮進(jìn)去了，就是說儲能PCS是否可以運(yùn)行在全部無功的模式下。二次系統(tǒng)，有能量管理、電池管理系統(tǒng)，還有我們接入江蘇源、網(wǎng)、荷、儲的智能系統(tǒng)。后面電池倉的消防系統(tǒng)是單獨(dú)的，目前設(shè)備廠家采用了這樣的消防方式，還有自動滅火裝置。
建設(shè)模式，我們這個示范工程主要采用了總承包的方式，要求時間特別緊張，當(dāng)時是為了滿足迎峰度夏的需求，整個建設(shè)周期大概55天左右，這也是總承包項(xiàng)目模式的優(yōu)點(diǎn)。我們采用的是以設(shè)計為主導(dǎo)的總承包模式，主要是，當(dāng)時兩家設(shè)計院，一個是江蘇省電力設(shè)計院，一個是江蘇建研院的設(shè)計公司，采用這兩個公司進(jìn)行了總承包，他們是設(shè)計主導(dǎo)，這個總承包的優(yōu)點(diǎn)就是，我覺得最關(guān)鍵的就是，第一個，可以減少好多的，包括設(shè)備招投標(biāo)，物資的流程，這些方面的東西，后面可能是還要走正常的流程。我們建設(shè)投資總共是7.6個億，平均大概3700元/kWh。
運(yùn)行的模式，目前是兩種模式，第一種是租賃模式，投資方許繼電氣和山東電工，目前按租賃方式，目前簽訂8年的回收期，每年應(yīng)收收入大概6.8%，還有一種模式類似于能量合同管理的，主要是我們江蘇有一個綜合能源服務(wù)公司，主要考慮的是節(jié)省電費(fèi)還有調(diào)峰輔助服務(wù)的費(fèi)用，主題的跟電力公司怎么結(jié)算沒有拿到，大概就是這樣之模式。
這是我們的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這邊是訪晉分區(qū)某日符合曲線，那邊是我們儲能電站的跟蹤曲線，目前的運(yùn)行方式就是AGC跟蹤極化曲線的ACG跟蹤，主要是從調(diào)頻模式去考慮的。
運(yùn)行的分析，目前運(yùn)行下來，因?yàn)槲覀冞@個是示范工程，建設(shè)比較緊張，其實(shí)還是有不少的曲線的，主要是體現(xiàn)儲能電站專用設(shè)備的缺陷，主要考慮電池模塊、PCS、電池管理系統(tǒng)里面有一些缺陷，這個可以理解，可能在后面，因?yàn)楫?dāng)時這些運(yùn)行包括設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)都沒有出來，現(xiàn)在陸續(xù)的已經(jīng)開始制定了，后面可能會不斷的去改進(jìn)。
最后一部分，關(guān)于電網(wǎng)側(cè)儲能的思考給大家分享一下，第一個是電網(wǎng)側(cè)儲能和用戶側(cè)儲能、電源側(cè)儲能的區(qū)別。大家知道，電源側(cè)和用戶側(cè)，肯定是從各方利益的最大化去發(fā)展的，電網(wǎng)側(cè)儲能的目標(biāo)是什么呢，我們最終定義下來可能是從全系統(tǒng)的角度，就是說它是能夠發(fā)揮源、網(wǎng)、荷全系統(tǒng)效益最大化的儲能方式。下面有幾個具體的功能，第一個，平滑新能源的波動需求，第二個，滿足負(fù)荷需求，第三個，我們的源、網(wǎng)、荷系統(tǒng)形成一個補(bǔ)充，升級為源、網(wǎng)、荷、儲系統(tǒng)，第四個可以提高建設(shè)效率。
第三個，關(guān)于電化學(xué)儲能和抽水蓄能的差異，這個是我們內(nèi)部研究出來的。電化學(xué)儲能其實(shí)跟抽水蓄能各自有各自的優(yōu)勢和劣勢，我們覺得電化學(xué)儲能可能更接近負(fù)荷的特性，因?yàn)槭菦]有什么慣性的模式，抽水蓄能可能更像傳統(tǒng)型的電源，而且電量的角度調(diào)峰的角度抽水蓄能可能能做到周調(diào)峰，電化學(xué)儲能充電時間、放電時間就是2個小時、4個小時，基本上只能做到日內(nèi)的調(diào)峰。我們也算了一下，如果做大規(guī)模能量型的儲能電站，如果能做抽水蓄能，有地理?xiàng)l件的話，可能做抽水蓄能還是更好一點(diǎn)的，因?yàn)槌樗钅芸赡軌勖鼤L一點(diǎn)，大概30年左右，電化學(xué)儲能一般定義成基本上大家公認(rèn)都是10年左右。
第四個，剛剛我們講了很多電網(wǎng)側(cè)儲能的優(yōu)勢，但是還是不能完全代替電源側(cè)或者用戶側(cè)的一些調(diào)解方式，尤其是大家不能誤解為它可以作為火電替代了，它根本不能作為常規(guī)火電或者燃機(jī)機(jī)組替代，因?yàn)椴划a(chǎn)生電量，從電量平衡角度講肯定是常規(guī)的，包括常規(guī)機(jī)組的肯定還需要提供電量的。第二，從用戶側(cè)，包括電動汽車需求側(cè)響應(yīng)、能效管理這些系統(tǒng)，是不是能夠替代用電網(wǎng)側(cè)儲能，也不是的，我們要做深入的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。第五方面，關(guān)于電網(wǎng)側(cè)儲能效益評估的經(jīng)濟(jì)性分析，不多講了，主要是后續(xù)的研究，因?yàn)檫@個比較復(fù)雜，全系統(tǒng)的角度里面講經(jīng)濟(jì)效益、可靠性、電能質(zhì)量多方面去考慮，這是我們后面研究的方向。
最后一個是關(guān)于電網(wǎng)側(cè)儲能布局的反響，我們目前江蘇電網(wǎng)電網(wǎng)側(cè)儲能主要分為布局考慮三個方面，第一個，特高壓直流的布局，主要考慮布置在蘇州特高壓落點(diǎn)的地方，用于支撐特高壓閉鎖的品支撐，第二個，靠近蘇北的新能源基地，作為新能源的配套，對于負(fù)荷我們盡量布置在局部負(fù)荷特性和全省的負(fù)荷特性相似的地方，這樣既能滿足局部負(fù)荷需求也能滿足全省的負(fù)荷需求。
以上皆是我對江蘇電網(wǎng)的示范項(xiàng)目給大家做一個簡單的介紹。謝謝大家！
