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編者按：控清潔能源集團(tuán)有限公司智慧能源副總經(jīng)理沈聰在第十三屆亞洲太陽能光伏創(chuàng)新合作論壇對(duì)大規(guī)模蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用前景及關(guān)鍵技術(shù)探討。

9月4日，第十三屆亞洲太陽能光伏創(chuàng)新合作論壇在上?？鐕少彆?huì)展中心拉開帷幕。近100位國內(nèi)外專家、企業(yè)家及1000名業(yè)內(nèi)精英相聚一堂，共同探討當(dāng)前光伏行業(yè)面臨的困境與未來發(fā)展方向。北控清潔能源集團(tuán)有限公司智慧能源副總經(jīng)理沈聰對(duì)大規(guī)模蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用前景及關(guān)鍵技術(shù)探討。

光伏儲(chǔ)能將是一個(gè)發(fā)展方向。他表示，儲(chǔ)能行業(yè)目前是處于爆發(fā)期，是一個(gè)市場(chǎng)規(guī)模超過千億、收益率高、現(xiàn)金流較好，沒有補(bǔ)貼拖欠的，且技術(shù)門檻較高的行業(yè)。未來一段時(shí)間，我們判斷儲(chǔ)能行業(yè)會(huì)形成若干個(gè)大型的儲(chǔ)能公司，資源逐步會(huì)向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中。

【沈聰】：各位嘉賓，大家早上好，非常高興借助于這個(gè)平臺(tái)跟大家分享一下北控清潔能源對(duì)于大規(guī)模儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景以及關(guān)鍵技術(shù)探討的分享，同時(shí)我也會(huì)簡單介紹一下關(guān)于我們現(xiàn)在做的西藏20兆瓦時(shí)的電站案例分析。

我的匯報(bào)主要是分為四個(gè)部分，第一部分，主要簡單介紹一下為什么我們要做儲(chǔ)能。我們之所以要做儲(chǔ)能，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為儲(chǔ)能是能源革命的一個(gè)剛需。為什么？能源革命最終要達(dá)到什么樣的目標(biāo)？我們認(rèn)為能源革命是所有的能源都來自于光伏、風(fēng)能等可再生能源的供給。怎么樣實(shí)現(xiàn)目標(biāo)呢？三種實(shí)現(xiàn)方式，第一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式，以分布式、區(qū)域化、微電網(wǎng)群的實(shí)現(xiàn)方式，主要以分布式光伏、分布式風(fēng)能，加上能源管理系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)的方式，儲(chǔ)能也是必不可少的實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)。第二個(gè)實(shí)現(xiàn)方式，主要是獨(dú)立的大型的儲(chǔ)能電站，就像化學(xué)儲(chǔ)能、抽水等。第三個(gè)集中式的光伏風(fēng)電新能源加儲(chǔ)能的方式。儲(chǔ)能是這三種方式當(dāng)中不可缺少的部分，儲(chǔ)能是能源革命的剛需，是要實(shí)現(xiàn)能源革命必不可少的環(huán)節(jié)。

我們?cè)賮砜匆幌履茉锤锩鼘?shí)現(xiàn)的Roadmap。目前傳統(tǒng)的模式是大規(guī)模、集中式、長距離的以化石能源為主的供電模式，缺點(diǎn)是不經(jīng)濟(jì)、高消耗。我們現(xiàn)在在羊易做的方式，以大規(guī)模的光伏加上儲(chǔ)能。如果光伏，它的波動(dòng)性和不可調(diào)節(jié)型，需要傳統(tǒng)的供電方式給它提供調(diào)壓等服務(wù)的。加上儲(chǔ)能之后，它的調(diào)節(jié)性能，度電成本，甚至比傳統(tǒng)的供電方式更低更好，這是一種實(shí)現(xiàn)的路徑。第二種實(shí)現(xiàn)的路徑，不斷從分布式的供電方式，向分布式的儲(chǔ)能，通過像區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等方式，更經(jīng)濟(jì)的，人工智能的調(diào)度模式，最后形成多能互補(bǔ)的方式，對(duì)大規(guī)模的、集中式的儲(chǔ)能方式互補(bǔ)。我們可以想象一下，當(dāng)我們的新能源光伏度電成本低于傳統(tǒng)的化石能源的時(shí)候，靠近用戶側(cè)不需要支付過網(wǎng)費(fèi)，同時(shí)相對(duì)是清潔能源，所以我們認(rèn)為這種供電的模式是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)這種必然的趨勢(shì)，三種非常關(guān)鍵的技術(shù)，第一個(gè)就是微電網(wǎng)及微電網(wǎng)的管控技術(shù)。第二個(gè)儲(chǔ)能必不可少的電池管理系統(tǒng)，一個(gè)PS系統(tǒng)，這三個(gè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)能源革命必不可少的技術(shù)。

第二部分簡單介紹一下西藏嘉天羊易光儲(chǔ)電站。西藏嘉天羊易光伏電站儲(chǔ)能項(xiàng)目位于海拔4700米的拉薩市當(dāng)雄縣，儲(chǔ)能系統(tǒng)是一套4.5MW/20.7MWh的磷酸鐵鋰和鉛碳電池的混合系統(tǒng)。西藏羊易光伏電站，是按照少人值守的風(fēng)格做的，通過光纖環(huán)網(wǎng)的方式，把相關(guān)的數(shù)據(jù)直接上傳到EMS系統(tǒng)當(dāng)中。整個(gè)西藏羊易光伏電站由18個(gè)集裝箱組成的即插即用的儲(chǔ)能系統(tǒng)。因?yàn)楦夥到y(tǒng)進(jìn)行相互的通訊協(xié)調(diào)控制的，同時(shí)也會(huì)輸入一些保護(hù)的信息，對(duì)儲(chǔ)能時(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。同時(shí)它跟光伏進(jìn)行聯(lián)合的調(diào)節(jié)，包括跟光伏聯(lián)合調(diào)壓調(diào)頻的輔助功能，也是在EMS當(dāng)中實(shí)現(xiàn)的。

我們所說的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有四點(diǎn)，第一點(diǎn)整個(gè)系統(tǒng)非常的安全穩(wěn)定可靠，從目前來說，儲(chǔ)能系統(tǒng)自運(yùn)行以來，自去年12月9日并網(wǎng)運(yùn)行的，每天為電網(wǎng)提供13000度的電網(wǎng)。第二運(yùn)行效率非常高，大部分鉛碳電池，我們統(tǒng)計(jì)的效率在85%左右。第三，它的整體響應(yīng)速度非?？欤覀兪?8臺(tái)PCS并入到電網(wǎng)當(dāng)中，響應(yīng)速度在100毫秒之內(nèi)。第四，我們多級(jí)PCS并聯(lián)的技術(shù)，這個(gè)技術(shù)是遠(yuǎn)高于2016年國家863課題的六臺(tái)儲(chǔ)能器運(yùn)行速度。

下面通過羊易光伏電站和大家分享一下我們認(rèn)為在大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用一些需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。大規(guī)模儲(chǔ)能最主要的還是頂層設(shè)計(jì)，頂層設(shè)計(jì)主要做什么呢？一，主要降低度電成本。任何度電成本只要降到一定的程度，就可以在無補(bǔ)貼的情況下大規(guī)模的鋪開。怎么樣降低度電成本？第一方面降低儲(chǔ)能的造價(jià)，第二提高儲(chǔ)能的循環(huán)壽命。對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)來說，它的循環(huán)壽命跟度電成本直接相關(guān)的。我們?cè)趺磥韺?shí)現(xiàn)又降低儲(chǔ)能的造價(jià)，又提高儲(chǔ)能循環(huán)的壽命？也是通過兩方面，閉環(huán)的設(shè)計(jì)過程。怎么來閉環(huán)？首先要了解整體的儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)什么樣的功能，是調(diào)頻的調(diào)峰或者組合的等等，我們根據(jù)不同的配置功能，來把它作為一個(gè)約束條件，我們的目標(biāo)函數(shù)就是度電成本最低。通過這兩種方案，我們來配置我們的儲(chǔ)能功率多大，我們的儲(chǔ)能每天充放一次還是兩次等等，都需要在頂層設(shè)計(jì)當(dāng)中考慮的。西藏羊易在20兆瓦時(shí)，為什么采用鋰電加鉛碳的方式？因?yàn)殇囯娭饕强焖俜磻?yīng)性，但鋰電的造價(jià)偏高一些，所以我們用鋰電參與一次調(diào)頻。二次調(diào)頻主要是鉛碳電池實(shí)現(xiàn)，它的造價(jià)會(huì)稍微低一些。通過頂層設(shè)計(jì)的排布，實(shí)現(xiàn)綜合造價(jià)最低。包括我們?cè)谶\(yùn)行的方式當(dāng)中，也是通過電壓源等切換，包括我們對(duì)SOC的狀態(tài)，通過EMS系統(tǒng)下發(fā)指令達(dá)到度電成本最低。

第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，集成的技術(shù)非常重要。針對(duì)不同的項(xiàng)目我們有不同的頂層規(guī)劃，要從電芯的選型開始要做到心中有數(shù)。如果調(diào)頻的項(xiàng)目，2C、3C的倍率怎么樣選擇電芯，我們的電池管理系統(tǒng)怎么去設(shè)計(jì)，均衡電量需要多大，保證在PAD當(dāng)中的回值性多少，我們能夠在多少時(shí)間內(nèi)進(jìn)行整體的均衡，包括集裝箱內(nèi)部的熱管理系統(tǒng)，都是在儲(chǔ)能系統(tǒng)集成里面必須要有明確的框架，這樣的話，我們?cè)谙到y(tǒng)當(dāng)中能夠確保投資的收益率。我們以西藏嘉天羊易PAD設(shè)計(jì)為例，它的運(yùn)維的考慮，它的幾并幾串設(shè)計(jì)都是有所考慮的。特別強(qiáng)調(diào)的是在西藏羊易里面做了熱循環(huán)的控制，使得集裝箱中溫度差不會(huì)超過1度，因?yàn)檎w的電芯運(yùn)行是有衰減的，衰減是跟溫度直接相關(guān)的，如果長期在不同的溫度下運(yùn)行，它的電芯衰減程度也是不一樣的，這為后面的循環(huán)次數(shù)有非常大的影響。

第三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，BMS均衡技術(shù)。目前遇到的兩大挑戰(zhàn)，第一個(gè)不同于電動(dòng)汽車的BMS系統(tǒng)，一個(gè)集裝箱內(nèi)部鋰電的電芯達(dá)到了3000多顆，要維持在一定的水平中，不是一件容易的事情。第二個(gè)電池在運(yùn)行的過程中，由于各類因素的影響，包括出廠的不一致性，包括溫度、濕度不一致性，導(dǎo)致衰減的曲線不一樣。使得儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)行之后還能達(dá)到一定的容量，也是非常大的挑戰(zhàn)。我們有一些獨(dú)特的算法，像新投入的電站都會(huì)做異常電芯一次性的衰減，把異常電芯篩選出來。BMS均衡技術(shù)提到了三大方面，核心技術(shù)，第一個(gè)就是電芯級(jí)的SOC的精度，大部分的精度都是根據(jù)電芯的電壓做整體的均衡，但電壓有一個(gè)不確定性，一充電電壓會(huì)虛高，一放點(diǎn)電壓會(huì)虛低。第二個(gè)，它的電芯的健康程度，也就是衰減度的判定，這個(gè)對(duì)于十年周期的運(yùn)維，哪些電芯需要更換等等這是非常重要的參數(shù)。包括目前系統(tǒng)均衡的策略制定，現(xiàn)在大部分的BMS只是在PAD內(nèi)部的均衡，現(xiàn)在要做到跨PAD之間的均衡，都要做到保證容量循環(huán)壽命策略的制定，這三種技術(shù)是對(duì)BMS來說非常關(guān)鍵的技術(shù)。

這是我們實(shí)在的在西藏嘉天羊易光伏電站BMS的運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電芯的均衡策略，是通過電芯的電壓，電芯的溫度，電芯估算的SOC等，右圖是時(shí)時(shí)指出哪些電芯過充了，那些電芯過放了，需要額外的進(jìn)行均衡的補(bǔ)充。像BMS，SOC的計(jì)算精度能夠達(dá)到3%，業(yè)界的水平正常是5%左右。這種精度對(duì)于均衡的策略，對(duì)于SOH估算是非常重要的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵技術(shù)四，多級(jí)并聯(lián)的技術(shù)。首先PCS并網(wǎng)的話，它的靈活性非常不夠，同時(shí)它不能以一個(gè)電壓源的形式支撐整體的電網(wǎng)。怎么樣減少共模干擾對(duì)電池管理系統(tǒng)，甚至對(duì)PCS本身系統(tǒng)的作用，是這個(gè)PCS非常大的挑戰(zhàn)。共模干擾一大，BMS上傳的數(shù)據(jù)會(huì)非常不正確，像這種多級(jí)并聯(lián)技術(shù)在大規(guī)模儲(chǔ)能當(dāng)中必不可少的。我們?cè)谖鞑匮蛞桩?dāng)中攻克了一些PCS大規(guī)模并聯(lián)技術(shù)的難題，已經(jīng)達(dá)到了18臺(tái)PCS并網(wǎng)運(yùn)行，而且是沒有任何通訊設(shè)施的，18臺(tái)PCS可為電網(wǎng)提供瞬間的調(diào)頻。這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，我們認(rèn)為為替代傳統(tǒng)的畜能打下了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵技術(shù)五，PCS的無縫切換技術(shù)。PCS可以以V/F的形式并網(wǎng)運(yùn)行，給電網(wǎng)提供一次調(diào)頻、調(diào)壓等電力輔助服務(wù)。

關(guān)鍵技術(shù)六，智能化能源管控系統(tǒng)EMS系統(tǒng)，在智能的大腦中對(duì)于微電網(wǎng)群的控制是必不可少的。在調(diào)度，從分鐘級(jí)的調(diào)度，小時(shí)的調(diào)度等等，時(shí)時(shí)計(jì)劃等等，計(jì)算出不同的策略，這是非常重要的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)我們?cè)诓粩嗟牟呗匝邪l(fā)當(dāng)中，也要讓EMS系統(tǒng)根據(jù)歷史的數(shù)據(jù)，不斷去學(xué)習(xí)優(yōu)化它自身存在的策略，也是今后發(fā)展的一個(gè)方向。

西藏羊易光伏電站的儲(chǔ)能系統(tǒng)EMS有幾個(gè)接口，一個(gè)是關(guān)于BMS的數(shù)據(jù)接口。第二個(gè)接口，光伏系統(tǒng)，第三個(gè)它的調(diào)度指令。通過這三個(gè)接口，EMS收集到數(shù)據(jù)之后，通過內(nèi)部的智能算法，可以盡量最優(yōu)化調(diào)度，哪些儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)行，哪些系統(tǒng)運(yùn)行在PQ系統(tǒng)等等，這一系列都是在EMS里面自動(dòng)形成的。這是未來能源革命提出的一個(gè)新的要求，也就是大規(guī)模光伏+儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)控制?，F(xiàn)在正常的調(diào)度機(jī)構(gòu)都是要24小時(shí)提前上報(bào)它的調(diào)度計(jì)劃。如果說光伏系統(tǒng)現(xiàn)在有預(yù)設(shè)功能，但預(yù)設(shè)精度并不是特別高，大概在85%左右，并且不能依靠調(diào)度的指令進(jìn)行控制，加上儲(chǔ)能系統(tǒng)之后完完全全是兩回事，新能源+儲(chǔ)能可以提前24小時(shí)，調(diào)節(jié)性能正常的火電性能在15分鐘要進(jìn)行調(diào)節(jié)到位，我可以瞬時(shí)調(diào)節(jié)到位，或者調(diào)節(jié)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于化石能源的調(diào)節(jié)性能。所以它可調(diào)節(jié)性是替代傳統(tǒng)能源的技術(shù)指標(biāo)。羊易光伏電站目前參照的火電機(jī)組提前24小時(shí)上報(bào)的方式，向調(diào)度上報(bào)曲線，而且根據(jù)調(diào)度的時(shí)時(shí)指令控制光儲(chǔ)一體。

第八個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，微電網(wǎng)形成之后，它的微電網(wǎng)及微電網(wǎng)群的控制。區(qū)域內(nèi)部，通過區(qū)域能量交易平臺(tái)進(jìn)行能量交互，維持電壓和頻率的穩(wěn)定，通過井架機(jī)制實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化利用。我們認(rèn)為未來的發(fā)展趨勢(shì)是微電網(wǎng)集群，由此衍生出來像虛擬電廠，云端大數(shù)據(jù)調(diào)度平臺(tái)等將會(huì)成為EMS一個(gè)大的發(fā)展趨勢(shì)。

第九個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，區(qū)域能源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域自治。區(qū)域能源管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)行控制，建立多微電網(wǎng)間的競價(jià)機(jī)制，旨在提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高用能的經(jīng)濟(jì)性，提高可再生能源比例，實(shí)現(xiàn)電力交易和能源交易。未來將會(huì)把供暖、供冷和供電等多樣能源的轉(zhuǎn)換，通過各種儲(chǔ)能技術(shù)，利用能源最優(yōu)調(diào)配進(jìn)行EMS來實(shí)現(xiàn)。

我們認(rèn)為儲(chǔ)能行業(yè)目前是處于整體的爆發(fā)期，而且是一個(gè)市場(chǎng)規(guī)模超過千億的，一個(gè)現(xiàn)金流較好，沒有補(bǔ)貼拖欠的，而且技術(shù)門檻較高的行業(yè)。未來一段時(shí)間，我們判斷儲(chǔ)能行業(yè)會(huì)形成若干個(gè)大型的儲(chǔ)能公司，資源逐步會(huì)向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中。全球儲(chǔ)能市場(chǎng)有望突破萬億級(jí)，我們也在這個(gè)儲(chǔ)能當(dāng)中有信心奏響推動(dòng)能源變革的最強(qiáng)音。 

原標(biāo)題：北控清潔沈聰：若干大型儲(chǔ)能公司將形成 資源向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中