中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2019年10月11-12日，第六屆儲(chǔ)能技術(shù)在分布式能源與微電網(wǎng)中應(yīng)用高層研討會(huì)”在深圳召開。來自科研機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)院、新能源發(fā)電企業(yè)、電力公司、系統(tǒng)集成商、電池制造企業(yè)、電氣元器件企業(yè)、新能源制造企業(yè)、項(xiàng)目承包商、投融資機(jī)構(gòu)等500余人參加了本次會(huì)議。
在會(huì)上，廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司儲(chǔ)能技術(shù)中心主任楚攀博士分享了主題報(bào)告《混合儲(chǔ)能技術(shù)在清潔電力系統(tǒng)中的應(yīng)用》，以下為報(bào)告實(shí)錄：
楚攀：感謝大家堅(jiān)持到最后，作為壓軸報(bào)告，我與大家分享一下對(duì)儲(chǔ)能調(diào)頻市場(chǎng)的理解和對(duì)未來市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)的判斷。
這是一個(gè)內(nèi)蒙古地區(qū)的項(xiàng)目，基本的項(xiàng)目信息見PPT，我們來看一下本地的電源結(jié)構(gòu)和負(fù)荷情況，裝機(jī)容量里大概有23%的是風(fēng)電，8%是太陽(yáng)能，區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷中有40%由可再生能源提供，因此電網(wǎng)的波動(dòng)性比較大，對(duì)儲(chǔ)能調(diào)峰\調(diào)頻的需求也很大。同時(shí)，由于本地的負(fù)荷不高，需求也不大，導(dǎo)致本地的調(diào)節(jié)能力有限，進(jìn)一步增加了調(diào)峰調(diào)頻的難度?；诖耍瑑?chǔ)能聯(lián)合火電廠機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻會(huì)有較好的發(fā)展前景，甚至在一些深度調(diào)峰的應(yīng)用領(lǐng)域，也有較大的發(fā)展空間。
根據(jù)火電機(jī)組的基本運(yùn)行數(shù)可以看到，在9分鐘內(nèi)響應(yīng)了19個(gè)AGC的指令，機(jī)組出力過調(diào)或者欠調(diào)的偏差形態(tài)出現(xiàn)概率為14%，絕對(duì)偏差值不超過2MW，這種頻次高，絕對(duì)值小的調(diào)頻信號(hào)，也是未來廣東市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。目前廣東省的可再生能源的裝機(jī)容量和可再生能源的發(fā)電量，是在逐漸增加，雖然還沒有增加北方區(qū)域的高比例情況，但也照著這個(gè)趨勢(shì)在發(fā)展。未來廣東省的調(diào)峰調(diào)頻特性將和蒙西區(qū)域的現(xiàn)在的特性非常接近，蒙西區(qū)域的現(xiàn)狀就是廣東電網(wǎng)的未來。
基于數(shù)據(jù)，我們做了一些深入的統(tǒng)計(jì)分析，小于9MW的指令大概有79%，9MW以上的有21%，不同的顏色代表不同的技術(shù)區(qū)域。黃色區(qū)域單獨(dú)采用飛輪儲(chǔ)能的技術(shù)，占總指令數(shù)量的26%。橙色區(qū)域使用飛輪儲(chǔ)能與機(jī)組聯(lián)合響應(yīng)的調(diào)節(jié)指令，占總數(shù)19.6%，大家不要小看火電機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組的能力，在自身的基礎(chǔ)上再疊加混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，最后的調(diào)節(jié)性能更好。有一些火電廠，做了儲(chǔ)能調(diào)頻的技術(shù)改造，但K值提高并不多，原因是機(jī)組不夠優(yōu)化。粉色區(qū)域?yàn)榛旌蟽?chǔ)能與機(jī)組聯(lián)合響應(yīng)的指令，占總指令數(shù)的54.4%。
針對(duì)指令的大小和時(shí)長(zhǎng)，研究了其分布情況，小于4MW的指令是最多的，這也是廣東省未來的調(diào)頻市場(chǎng)要面臨的情況，目前廣東市場(chǎng)的特點(diǎn)是中等程度的指令比較多，未來隨著可再生能源的比例不斷提升，其指令特性會(huì)與蒙西區(qū)域的教接近。
從項(xiàng)目的數(shù)據(jù)來分析，AGC的指令深度來看，小于9MW的有79%，小于4MW的有接近45.6%，9MW-11MW的指令占12%，雖然只占12%，但貢獻(xiàn)率超過了40%。
廣東市場(chǎng)的情況，長(zhǎng)指令比較多一些，這也造成目前廣東市場(chǎng)內(nèi)聯(lián)合調(diào)頻對(duì)電池的要求比較高，在大指令下，磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)就經(jīng)常大倍率充放電，在這樣的使用場(chǎng)景下，別說三年，很可能兩年都撐不到，這也是我們廣東院一直推廣混合儲(chǔ)能方案的原因。
這個(gè)電廠找廣東院之前，先做了純粹的電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻解決方案，沒有考慮鋰電池的壽命影響，也沒有考慮指令的分布性，由于9MW到11MW的收益占比大，此前的方案，并沒有解決純電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)存在的安全隱患。關(guān)注新聞的朋友知道，2018年國(guó)外僅是韓國(guó)一年大概有20多起儲(chǔ)能項(xiàng)目的著火甚至爆炸的事故。
使用混合儲(chǔ)能方案以后，將飛輪儲(chǔ)能和磷酸鐵鋰按一定配比組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，由整體的儲(chǔ)能控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)及控制，按照一定的運(yùn)行策略去調(diào)用飛輪出力或者是飛輪與鋰電池聯(lián)合出力，這樣的情況下既能發(fā)揮鋰電池能量大的優(yōu)勢(shì)，也可以發(fā)揮飛輪系統(tǒng)功率高，壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)一步提高調(diào)頻精度?；陲w輪儲(chǔ)能的原理，飛輪釋放的電量和能量和轉(zhuǎn)速是嚴(yán)格的正比關(guān)系，通過轉(zhuǎn)速可以進(jìn)行精確的控制。但磷酸鐵鋰電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC的測(cè)量經(jīng)常不準(zhǔn)，經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行以后，一些模型比如開路電壓的模型、積分模型等、不進(jìn)行校準(zhǔn)的話，SOC偏差比較大，隨著時(shí)間的進(jìn)展，SOC的準(zhǔn)確度會(huì)越來越低，但飛輪儲(chǔ)能不存在這個(gè)問題。
這是一個(gè)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的框架圖，也是一個(gè)原理圖，供大家參考。
鋰電池配置了9MW/4.5MWh，功率上是13MW。指令的分布前面業(yè)介紹過了，我說一下最后一條，配置飛輪儲(chǔ)能可以起到什么樣的優(yōu)勢(shì)，調(diào)節(jié)偏差縮小三倍左右，調(diào)頻的精度提高0.3，整體的收益提高15%以上。
項(xiàng)目建設(shè)的主要內(nèi)容大概過一下，每個(gè)項(xiàng)目都大同小異，這是集裝箱的布置圖（見PPT），這是布置圖（見PPT），這是兩個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的接線方案，電廠側(cè)要改造的地方。
最后在經(jīng)濟(jì)性方面，系統(tǒng)總體的造價(jià)大概是4000萬(wàn)左右，現(xiàn)在有可能高、有可能低，一些配件價(jià)格是在波動(dòng)的。上面的計(jì)算表格是沒加入混合儲(chǔ)能的測(cè)算情況，下面的是加入混合儲(chǔ)能的情況，加入混合儲(chǔ)能以后，每年的增量收益在1200到1600萬(wàn)左右。
這個(gè)表比較關(guān)鍵，投資方的收益計(jì)算，大概能做到13.7%的收益率，這個(gè)收益率相對(duì)幾千萬(wàn)的收益量級(jí)，已經(jīng)很不錯(cuò)了。
當(dāng)然，項(xiàng)目也存在一些風(fēng)險(xiǎn)，北方的政策風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)比較大，能監(jiān)局的規(guī)定直接影響調(diào)頻里程的價(jià)格，這方面廣東的政策風(fēng)險(xiǎn)非常小，廣東調(diào)頻里程的價(jià)格幾乎是市場(chǎng)化的，有點(diǎn)類似于股票、現(xiàn)貨交易情況，它是多方博弈的市場(chǎng)。有資格參與廣東調(diào)頻市場(chǎng)的有100多個(gè)機(jī)組，這100多個(gè)機(jī)組都去報(bào)價(jià)，報(bào)價(jià)的時(shí)候要考慮其他人的報(bào)價(jià)，這是一個(gè)典型的多方博弈的市場(chǎng)，接近了完全市場(chǎng)化的機(jī)制，政策風(fēng)險(xiǎn)在北京和廣東相對(duì)小一點(diǎn)，在山西、內(nèi)蒙的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)大一些。還有回款的風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)（技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是可控的）。這是最后的結(jié)論，這個(gè)過程中已經(jīng)講過了，不再贅述。
最后，我來介紹一下未來儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目的發(fā)展趨勢(shì)及展望，這個(gè)圖是我統(tǒng)計(jì)了目前能在互聯(lián)網(wǎng)上檢索到和儲(chǔ)能相關(guān)正規(guī)出版的期刊論文、技術(shù)文章，大概有2萬(wàn)篇，我應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，把關(guān)鍵詞整理出來，里邊大概有3296篇講的是儲(chǔ)能技術(shù)，因?yàn)橹v到很多，這是直接和儲(chǔ)能技術(shù)路線相關(guān)，摘出來以后，未來講得比較多的是右邊的餅狀圖。飛輪儲(chǔ)能、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，混合儲(chǔ)能的關(guān)鍵詞數(shù)量達(dá)到了1/3的占比，廣東院推廣的混合儲(chǔ)能方案用的是飛輪儲(chǔ)能+鋰電池儲(chǔ)能，飛輪儲(chǔ)能壽命相比超級(jí)電容有非常大的優(yōu)勢(shì)，超級(jí)電容也是化學(xué)儲(chǔ)能的一種，在安全性上也是存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。
最后基于廣東省20多個(gè)項(xiàng)目的情況，大概介紹一下儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵因素。目前廣東市場(chǎng)是儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目里最火爆的市場(chǎng)，電化學(xué)聯(lián)合火電機(jī)組進(jìn)行AGC調(diào)頻是具備經(jīng)濟(jì)性和商業(yè)模式的項(xiàng)目，項(xiàng)目出來以后，現(xiàn)在是很混亂的情況，大家不分優(yōu)劣，只要有項(xiàng)目，都擁上去投標(biāo)，有些廠商給出很高的分成比例，把整個(gè)市場(chǎng)搞得比較差。
這樣的項(xiàng)目投了以后，是否具備長(zhǎng)期的收益性？現(xiàn)在很多都是按照前五年、后五年的分成比例，有的前五年給電廠30%甚至更多，后五年給電廠50%甚至60%，項(xiàng)目能運(yùn)行到五年以后嗎？自己都說不準(zhǔn)。五年以后這套系統(tǒng)在電網(wǎng)里還有競(jìng)爭(zhēng)有事嗎？也說不清楚。
在我們看來，未來發(fā)展的趨勢(shì)，我們的綠能、可再生能源應(yīng)用越來越多，一是電源結(jié)構(gòu)是否有考慮，是否考慮電源結(jié)構(gòu)的分布特點(diǎn)，在哪個(gè)電廠做，以后才能保證這個(gè)電廠在調(diào)頻、調(diào)峰可以持續(xù)獲得較大的需求？二是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，比如說50萬(wàn)的變電站、20萬(wàn)的站和電網(wǎng)的傳輸通道，決定了調(diào)頻時(shí)或提供其他服務(wù)時(shí)電網(wǎng)對(duì)你調(diào)度的頻次，架構(gòu)越成熟收獲就會(huì)越大。三是整體電源的中遠(yuǎn)期規(guī)劃，廣東省海上風(fēng)電規(guī)劃的比較多，廣東省的負(fù)荷1.2億，到2035年，會(huì)有7000萬(wàn)千瓦左右的海上風(fēng)電投運(yùn)，對(duì)廣東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)是什么影響？廣東22個(gè)在建和儲(chǔ)備的項(xiàng)目，我看了他們的可研報(bào)告，這些因素在可行性研究報(bào)告中沒有看到過，應(yīng)該考慮的因素他們都沒有考慮。
混合儲(chǔ)能系統(tǒng)是未來的儲(chǔ)能發(fā)展大趨勢(shì)，基于我前面的大數(shù)據(jù)分析，這個(gè)趨勢(shì)大家看得越來越明顯。請(qǐng)大家把握這個(gè)趨勢(shì)，在做項(xiàng)目之前，將我列出來的六個(gè)因素逐一論證一下，在可研報(bào)告里一定要體現(xiàn)，這些都是要做項(xiàng)目前考慮的。這些因素如果都沒有考慮的話，項(xiàng)目失敗的可能性要更大一些。
感謝大家，我的分享到此結(jié)束。
