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8月9—10日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司、西安北大科技園、中國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)組、深圳市科陸電子科技股份有限公司等單位聯(lián)合主辦“第二屆全國(guó)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用高層研討會(huì)”在陜西西安金磐酒店舉行。來自政府主管部門、能源監(jiān)管部門、行業(yè)專家、設(shè)計(jì)院、新能源發(fā)電業(yè)主單位、電力公司、系統(tǒng)集成商、項(xiàng)目承包商、投融資機(jī)構(gòu)等單位的260余位嘉賓出席了本次研討會(huì)。
主辦方邀請(qǐng)到特變電工西安電氣科技有限公司黃浪博士就“基于電力平衡需求儲(chǔ)能的解決方案”做主題報(bào)告，以下為其報(bào)告主要內(nèi)容。
黃浪
大家都知道電力系統(tǒng)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，但是它的原理很簡(jiǎn)單，它的生產(chǎn)和使用必須要平衡。實(shí)際上電力系統(tǒng)本來是不平衡的，特別是新能源發(fā)電出來以后，本身有一些波動(dòng)，還有電網(wǎng)計(jì)劃性檢修，加上符合側(cè)本來是剛性的，電力系統(tǒng)有高波動(dòng)的特點(diǎn)，但是電力系統(tǒng)需要平衡，這是電力系統(tǒng)的矛盾。
會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)
整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)槌尸F(xiàn)新能源高滲透率、發(fā)電有強(qiáng)隨機(jī)性、高波動(dòng)性、低慣性，會(huì)導(dǎo)致源-荷不匹配度。中國(guó)能源結(jié)構(gòu)有一些區(qū)別，黃色部分是靈活性電源裝機(jī)規(guī)模，只占到3.9%。西班牙、德國(guó)、美國(guó)靈活性電源裝接超過30%，結(jié)果導(dǎo)致它對(duì)新能源的消納負(fù)荷剛性容納能力比中國(guó)電網(wǎng)更加友好一點(diǎn)。但是現(xiàn)在新能源大規(guī)模發(fā)展，電力系統(tǒng)平衡挑戰(zhàn)會(huì)逐漸的顯現(xiàn)出來。以前也是源-荷不匹配，為什么現(xiàn)在要討論儲(chǔ)能？現(xiàn)在新能源規(guī)模和能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。
電力系統(tǒng)儲(chǔ)能從不同的時(shí)間、尺度解決源-荷不匹配的問題，不管你是發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)還是解決電力系統(tǒng)的問題，有一些具體的技術(shù)需求導(dǎo)致我們有不同的解決方案，為了平衡要做一次調(diào)頻和二次調(diào)頻，減少風(fēng)光的波動(dòng)，要延緩斷面的阻礙，要延緩擴(kuò)容，要做一些能量搬移，不同的應(yīng)用場(chǎng)景有不同的盈利模式。站在電力系統(tǒng)角度，某個(gè)項(xiàng)目里面有多個(gè)盈利模式疊加，可以減少效率投資的風(fēng)險(xiǎn)，增加儲(chǔ)能的收益性。
因?yàn)楝F(xiàn)在儲(chǔ)能技術(shù)路線比較多，有物理形式、化學(xué)形式、熱等等，目前抽蓄是最高的，也比較符合發(fā)電側(cè)，鋰電池技術(shù)區(qū)趨于完善，在發(fā)電側(cè)和用電系統(tǒng)各個(gè)角度做很好的適應(yīng)，也是在明年、后年具備商業(yè)化的應(yīng)用價(jià)值。
到底哪一些地方需要儲(chǔ)能？在電力系統(tǒng)的角度分析全國(guó)31個(gè)省直轄市電網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模，還有總裝機(jī)、活躍裝機(jī)，跟水、風(fēng)、光電量缺額，從平衡角度看哪一些地方需要儲(chǔ)能。這個(gè)是裝機(jī)規(guī)模比較大的省域電網(wǎng)和有特點(diǎn)的電網(wǎng)，像北京裝機(jī)規(guī)模小，電價(jià)峰谷差價(jià)大。發(fā)電側(cè)有兩種細(xì)分市場(chǎng)：一個(gè)是火電技術(shù)調(diào)頻，儲(chǔ)能核心價(jià)值是解決電力系統(tǒng)的不平衡，要解決不平衡有一個(gè)核心訴求就是快、準(zhǔn)、狠，如果想要快，控制精度要高。狠的話調(diào)節(jié)深度該來一定要來，和火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻可以快速響應(yīng)高分子精度和調(diào)節(jié)深度提升火電技術(shù)的KP值，然后獲得收益。從裝機(jī)規(guī)模來看，火電裝機(jī)規(guī)模和新能源滲透率來看，山東、內(nèi)蒙、陜西、安徽，裝機(jī)規(guī)模最大的山東也是比較好的市場(chǎng)。新能源減少預(yù)測(cè)的不準(zhǔn)確度，這樣可以看到新能源裝機(jī)規(guī)模比較大的新疆、河北、甘肅、寧夏。電網(wǎng)側(cè)，因?yàn)楝F(xiàn)在儲(chǔ)能沒有進(jìn)入輸配電價(jià)的成本，商業(yè)模式現(xiàn)在不是很清晰，但是規(guī)模比較大，特別火電裝機(jī)規(guī)模比較大的地方需要通過加裝儲(chǔ)能提高系統(tǒng)的靈活性。
基于前面背景的分析，特變電工一直在探索儲(chǔ)能系統(tǒng)柔性解決方案。儲(chǔ)能一定要解決不平衡，解決電力系統(tǒng)的剛性問題，所以提出了儲(chǔ)能系統(tǒng)的柔性解決方案。主要用于調(diào)頻，要快、準(zhǔn)、狠。從調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)速度來看，經(jīng)常是傳統(tǒng)火電站的上千倍，范圍也比較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的變電站，傳統(tǒng)變電站是同步機(jī)進(jìn)行電力系統(tǒng)。
另外一個(gè)是在發(fā)電側(cè)，剛才做了比較充分的介紹，我不在詳細(xì)講了。我特別提一點(diǎn)，交流匯集也可以在低壓側(cè)匯集，也可以減少損耗，提高系統(tǒng)效率的方案。剛才做電網(wǎng)側(cè)和發(fā)電側(cè)做了一個(gè)分析，到底我們?cè)趺慈ソ鉀Q這個(gè)不平衡？電力系統(tǒng)功率不平衡通過頻率偏差來反應(yīng)的。但是頻率偏差了以后，我們到底需要吸收或者提供多少電解決這個(gè)平衡，可以簡(jiǎn)單通過高中物理學(xué)動(dòng)能方式可以看到，電力系統(tǒng)有一個(gè)類似于慣量的特點(diǎn)，慣量是反應(yīng)能量和頻率的關(guān)系，想要有多少給你供，而且是可控的，不像風(fēng)電或者光伏是不可控的電源，它是靈活性的電能，實(shí)際上平均控制器，能夠反應(yīng)頻率偏差和能量需求關(guān)系，做儲(chǔ)能系統(tǒng)柔性的解決方案。
特變電工儲(chǔ)能系統(tǒng)柔性解決方案核心是儲(chǔ)能變流器，具備一次調(diào)頻，多機(jī)并聯(lián)，二次調(diào)頻調(diào)壓，不同角度保持電力系統(tǒng)平衡的需求。 通過軟件形式模擬同步機(jī)機(jī)械的特性，比如虛擬攻角、虛擬慣量等等，更加輔助電力系統(tǒng)的平衡。我們對(duì)比了一下虛擬同步機(jī)的區(qū)別，不管在階躍響應(yīng)，可以延緩電力系統(tǒng)的變化，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
下面是特變電工自主研發(fā)的協(xié)調(diào)控制器，通過軟件形式實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的平衡，可以廣電用于發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)，我們從這個(gè)角度思考定義產(chǎn)品，我們產(chǎn)品的通用性比較強(qiáng)?；谌斯に惴ㄗ鲆恍┕β暑A(yù)測(cè)，在電網(wǎng)側(cè)提升穩(wěn)定性，在用戶側(cè)需求響應(yīng)政策減少容量，這些是通用的。
因?yàn)樘刈冸姽ぶ饕鲈O(shè)備制造業(yè)，在集裝箱這一塊比較完善的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。我們可以通過集成能量管理系統(tǒng)，加協(xié)調(diào)控制器和儲(chǔ)能變流器，和合作伙伴進(jìn)行電池管理，提供一個(gè)集裝箱的解決方案，不同場(chǎng)景可以提高收益，既可以用在用戶側(cè)節(jié)省容量，也可以用在發(fā)電側(cè)解決棄光的電壓差，減少考核服務(wù)帶來的費(fèi)用。
剛才說了傳統(tǒng)的儲(chǔ)能解決方案，我們是站在電力系統(tǒng)平衡需求角度思考儲(chǔ)能到底怎么做，目前儲(chǔ)能成本比較高，盈利模式和商業(yè)模式不太成熟，我們會(huì)去疊加各種運(yùn)營(yíng)模式，促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如果我站在電力系統(tǒng)平衡需求角度思考，我們會(huì)用很多方式解決電力系統(tǒng)不平衡。我們提出了泛儲(chǔ)能的解決方案。
特變電工可以通過建設(shè)這樣的聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)微網(wǎng)，微網(wǎng)和大聯(lián)網(wǎng)之間是唯一的并網(wǎng)點(diǎn)，只有一個(gè)聯(lián)絡(luò)線，我控制聯(lián)絡(luò)線的功率，比如電力系統(tǒng)需要這個(gè)時(shí)候充電或者需要放電，從那個(gè)點(diǎn)看，不管下面建設(shè)什么東西，對(duì)你來說是一個(gè)黑盒子，可以解決電力系統(tǒng)的不平衡。通過建設(shè)這樣的光儲(chǔ)和光儲(chǔ)需求側(cè)的響應(yīng)，加上管理系統(tǒng)，解決了從用戶測(cè)或者從發(fā)電測(cè)都可以解決電力系統(tǒng)不平衡的問題。
特變電工進(jìn)行自主研發(fā)的電能路由器，構(gòu)建源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)調(diào)型微網(wǎng)，電能路由器下面可以接入光伏儲(chǔ)能、風(fēng)電裝，大聯(lián)網(wǎng)35千伏，接入這樣的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，通過控制聯(lián)絡(luò)點(diǎn)功率，達(dá)到儲(chǔ)能的特點(diǎn)。一是可以賺取峰谷電價(jià)差。另外可以做一些基本容量的需求響應(yīng)，節(jié)省一些基本容量費(fèi)，另外可以減少光伏的比例，節(jié)省收益?？梢辕B加各種模式，可以減少投資風(fēng)險(xiǎn)。這是我們做的實(shí)驗(yàn)，聯(lián)絡(luò)線功率是可控的，藍(lán)色是原有的曲線，黃色是我對(duì)這個(gè)聯(lián)絡(luò)線的體現(xiàn)。紅色線是實(shí)際跟蹤的情況，聯(lián)絡(luò)性功率可以實(shí)時(shí)可控的，因?yàn)槲彝ㄟ^能量系統(tǒng)，加上需求響應(yīng)是一個(gè)疊加，另外也可以通過電價(jià)提升基本價(jià)格。
這是特變電工自主研發(fā)的能量管理系統(tǒng)，可以做發(fā)電和用電功率預(yù)測(cè)，包括日前和四小時(shí)的，預(yù)測(cè)?；谶@個(gè)預(yù)測(cè)，我們剛才說到要實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線的功率控制，根據(jù)電價(jià)政策進(jìn)行聯(lián)絡(luò)線的響應(yīng)。只要我在響應(yīng)互動(dòng)服務(wù)設(shè)立響應(yīng)目標(biāo)，就可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線的功率控制。
特變電工能量管理系統(tǒng)其中核心技術(shù)就是用幾種算法，第一個(gè)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提高預(yù)測(cè)精度，目前第一代是85%，第二代達(dá)到了90%。這個(gè)是優(yōu)化調(diào)度軟件來實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)，這個(gè)也是根據(jù)調(diào)度曲線和電價(jià)政策做光伏、儲(chǔ)能等等，大家聯(lián)絡(luò)線控制的目標(biāo)。
另外一個(gè)核心是電能路由器，2005年開始研發(fā)，目前可以做到2000瓦到2兆瓦，從兩端口到四端口，現(xiàn)在研發(fā)6端口等等一系列產(chǎn)品。模塊化實(shí)現(xiàn)智能冗余技術(shù)，這樣可以提高設(shè)備可靠性，可以在線投入冗余模塊系統(tǒng)可靠性。另外一個(gè)是高效率，效率直接影響系統(tǒng)成本，把效率提高了，降低損耗。我們這個(gè)行業(yè)兩大核心：一定要可靠和高效，實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)生碳化硅高效率產(chǎn)品。
這是珠海首批能源互聯(lián)網(wǎng)+示范工程里面實(shí)現(xiàn)了直流微網(wǎng)的應(yīng)用，通過2兆瓦，三端口路由器，接入光伏、儲(chǔ)能和充電裝，這是完全可控靈活的儲(chǔ)能，這是一個(gè)雙向可控的功率響應(yīng)。在東莞交直流混合微電網(wǎng)，接入光伏、儲(chǔ)能、充電裝，還有其他光熱去給它送電。 在特變電工西安產(chǎn)業(yè)園也建設(shè)了2兆瓦的微網(wǎng)工程，2兆瓦光伏、1兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能電池+960千瓦的充電裝，它是完全可控的，歡迎各位專家領(lǐng)導(dǎo)去參觀一下，謝謝各位。
原標(biāo)題：黃浪：基于電力平衡需求儲(chǔ)能的解決方案
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