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黃浪:基于電力平衡需求儲(chǔ)能的解決方案
日期:2019-08-15   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_yuqing 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:“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)”在陜西西安舉行,特變電工西安電氣科技有限公司黃浪博士參與了本次會(huì)議,并在會(huì)上作了“基于電力平衡需求儲(chǔ)能的解決方案”的主題報(bào)告。

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(wèn)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(lái)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
 
非常感謝主辦方給我這個(gè)機(jī)會(huì),和業(yè)界專家一起探討并推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)向良性方向發(fā)展。我今天代表特變電工匯報(bào)一下,站在電力系統(tǒng)角度思考產(chǎn)品定義及解決方案。我今天匯報(bào)題目是《基于電力平衡需求儲(chǔ)能的解決方案》,主要內(nèi)容是從電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)平衡需求通過(guò)儲(chǔ)能柔性解決方案及泛儲(chǔ)能解決方案,實(shí)現(xiàn)多種盈利模式疊加,提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值,降低投資風(fēng)險(xiǎn)。

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(lái)是不平衡的,特別是新能源發(fā)電出來(lái)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(lái)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)
 
隨著現(xiàn)在新能源的發(fā)展,和新能源全面平價(jià)上網(wǎng),更多關(guān)注點(diǎn)從以前政策到技術(shù)迭代,到現(xiàn)在更多關(guān)注電力系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)變化。這也是國(guó)際能源署對(duì)可再生能源做的評(píng)估, 2050年可再生能源達(dá)到86%,其中風(fēng)光占主要的規(guī)模。

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(guò)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(lái)。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(wèn)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(wèn)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(lái)一定要來(lái),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(lái)看,火電裝機(jī)規(guī)模和新能源滲透率來(lái)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(méi)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(guò)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(wèn)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(lái)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(guò)頻率偏差來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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)。基于人工算法做一些功率預(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(guò)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(lái)的費(fèi)用。

剛才說(shuō)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(guò)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(lái)說(shuō)是一個(gè)黑盒子,可以解決電力系統(tǒng)的不平衡。通過(guò)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(wèn)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(guò)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。可以疊加各種模式,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^(guò)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(guò)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(shuō)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(lái)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(kāi)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(guò)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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