中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國超過1400位嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院高級工程師于芃在“儲能電站暨微電網(wǎng)專場”，以《儲能技術在多能互補集成優(yōu)化的微電網(wǎng)中的應用》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內容發(fā)布，以饗讀者。
國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院高級工程師于芃
于芃：尊敬的各位專家、各位同仁，大家上午好。本來這次報告本來應該是由我們的孫總來親自匯報，但是由于工作原因，他今天不能親自到場。我是來自山東電科院的于芃。首先介紹一下儲能技術的發(fā)展，儲能產(chǎn)業(yè)是新能源領域的最后一公里，也是實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的蓄水池，儲能在我們電力的發(fā)電、輸電、配電以及用戶側都有著廣闊的應用場景。首先在發(fā)電領域，大規(guī)模的可再生能源功率并網(wǎng)的會引起系統(tǒng)的有功無功的振蕩，用儲能系統(tǒng)進行可再生能源的平抑、調峰，提高消納能力。儲能系統(tǒng)也可以有提高網(wǎng)絡資源和設施的利用率，也可以提高用戶對于分布式能源的消納能力，滿足電能質量要求。目前全球累計的儲能容量裝機規(guī)模達到了146.1GW，這個表所展示的就是目前所有的儲能系統(tǒng)從大類上劃分可以分為機械儲能、電化學儲能、電磁儲能，因為各類儲能的特點和性能是千差萬別的，因此我們在應用的時候需要根據(jù)一系列的特點結合我們的需求進行選擇。
下面給大家介紹目前的常見儲能方式的應用情況，首先是抽水蓄能，這是目前作為成熟的儲能技術，也是世界上最具經(jīng)濟型的大規(guī)模儲能方式。國內自主化的抽水需能設備在2016年最大的單機容量達到了37.5萬千瓦，規(guī)劃2020年時投運抽水蓄能總裝機容量達到52GW。我們知道飛輪儲能幾乎不需要運行維護，壽命可以長達20年，但是能量密度不夠高，自放電率高。壓縮空氣儲能是系統(tǒng)容量大，使用壽命長，我們主要是考慮將空氣的液化來大幅度的降低體積，擺脫對大型儲能洞穴的依賴。超導儲能的效率比較高，可以達到95%左右的轉換效率。我國對超導儲能系統(tǒng)的研究和應用主要是針對于突破高溫超導儲能技術。
下面介紹一下電池儲能，電池儲能目前是我們研究的一個熱點，也是我們進行技術突破的一個重點。電池儲能總體上可以分為目前的鉛酸儲能、鋰離子電池儲能、液流儲能以及鈉硫電池儲能。這個表就是展示的各類電池一系列性能指標的比較表。氫儲能的能量密度高，運行維護成本低，可長期存儲，并且過程無污染。我國在氫儲能系統(tǒng)的關鍵技術環(huán)節(jié)的氫燃料電池和加氫站方面已經(jīng)有了相關的建設。這個表是從2011年以來我國的主要的儲能電站的示范項目，目前國內的儲能將側重于市場應用、重大儲能技術研究及產(chǎn)業(yè)化示范，并納入國家的科技發(fā)展計劃，未來將積極探索不同場景、技術、規(guī)模和領域下的儲能商業(yè)應用，規(guī)范相關的標準和檢測體系，為后續(xù)的儲能產(chǎn)業(yè)補貼做好準備。
下面與各位專家分享一下多能互補技術的發(fā)展，以及儲能在過能互補技術中的應用。多能互補就是說我們多種能源進行綜合開發(fā)利用，通過多種能源的互補特性實現(xiàn)綜合能源高效利用和可靠供電。我們知道近些年來隨著我國中東部地區(qū)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中東部地區(qū)的霧霾也非常嚴重，利用多能互補技術可以有效緩解我們經(jīng)濟快速發(fā)展與環(huán)境污染日益嚴重之間的矛盾，來推進國家頒布并實施的節(jié)能減排政策。從2015年起我國已經(jīng)發(fā)布了一系列關于推進多能互補建設的指導意見。在2015年的3月中共中央國務院印發(fā)了《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》，要求要積極開展分布式電源項目的各類試點和示范。2016年3月國家工信部、發(fā)改委、能源局提出要有效促進能源和信息深度融合，推動能源領域的結構性改革。2016年8月國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《關于推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設的實施意見》，提出要實現(xiàn)多能協(xié)同供應和能源綜合利用。在2017年的1月國家發(fā)改委、能源局發(fā)布了《能源發(fā)展十三五規(guī)劃以及可再生能源發(fā)展十三五規(guī)劃》，強調更加注重系統(tǒng)優(yōu)化，積極構建指揮能源系統(tǒng)。
多能互補分布式能源綜合利用是清潔能源與可再生能源高效利用的重要方式，但各類能源的特性差異及生產(chǎn)消費間的復雜耦合關系對多能互補系統(tǒng)的規(guī)劃、調控、運營提出了挑戰(zhàn)。因此未來若干年內對于多能互補進行的規(guī)劃、調控、可靠功能以及能效提升將成為研究的一個熱點。多能互補系統(tǒng)的運用方式總體上可以分成兩類：第一類是一體化集成多能系統(tǒng)，主要是集中在新城鎮(zhèn)、新產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商務區(qū)和海島地區(qū)等特殊地段，綜合利用這些區(qū)域內比較豐富的天然氣、風能、太陽能、地熱或者生物質能的能源進行綜合開發(fā)，通過優(yōu)化布局一些電力網(wǎng)、熱力網(wǎng)、供冷供暖的管道實現(xiàn)多種能源系統(tǒng)的互補，實現(xiàn)能源生產(chǎn)的就地生產(chǎn)和就地消納來提高能源的綜合利用效率。
第二是風光水儲多能系統(tǒng)，主要是真正大型的綜合能源基地，像風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源優(yōu)勢的開展風火水儲等多能互補系統(tǒng)的一體化運行，來提高電力系統(tǒng)輸出功率的穩(wěn)定性，提升電力系統(tǒng)消納風電、光伏等間歇性可再生能源的能力和綜合效應。儲能是多能互補技術中多類新能源作為協(xié)調統(tǒng)一調度的蓄水池，也是實現(xiàn)能源互補及能量雙向流動的重要方面。儲能在多能互補中的應用主要可以分為如下5個方面的應用場景：第一是用戶對于風光儲和互補系統(tǒng)實現(xiàn)電量的存儲和峰谷差的差價，這樣促進用戶對于這種分布式可再生能源的消納能力。第二種是參與間歇性可再生能源的功率，這種方式主要是針對風光等可再生能源輸出功率的不足問題，利用儲能系統(tǒng)對間歇性、不穩(wěn)定的功率進行平抑，從而提高區(qū)域的供電電能質量，來有效減少棄風棄光現(xiàn)象的發(fā)生。第三就是可以提高利用率，緩解電力壓力，這種應用是主要是針對一些特殊地區(qū)，比如說一些旅游區(qū)或者是像南方的一些炒制茶葉的一些集中區(qū)域。在這些區(qū)域里它的特點就是說在每年的某個時段會非常集中，峰值負荷會達到平時負荷的2到3倍甚至更高。如果這時候電力公司按照最大符合去設計變壓器的話會導致變壓器的利用率非常的低，為此我們可以在當?shù)亟ㄔO一定量的儲能系統(tǒng)，在負荷低谷時段將這些電量進行存儲，在需要的時候進行釋放。第四，通過冷熱電聯(lián)合儲能系統(tǒng)可以打同電能與熱能聯(lián)絡通道，實現(xiàn)對冷熱電等多種能源形式的互補開發(fā)和綜合利用，提升系統(tǒng)綜合利用效率，利用電儲熱技術，還可以解決高可再生能源滲透率地區(qū)的棄風、棄光問題。第五，參與系統(tǒng)調頻、調壓，提高區(qū)域負荷供電可靠性。
第三部分與大家分享一些相關的政策，這個表所展示的就是近年來歐美一些主流的國家對于儲能的發(fā)展規(guī)劃出臺的一系列的相關政策。這個表所展示的是從2014年以來我國所出臺的對于儲能發(fā)展的一系列的行動規(guī)劃，除了一系列的行動規(guī)劃之外，我國從2016年以來為了進一步推進儲能技術的發(fā)展和儲能的商業(yè)化落地，推出的一系列的指導意見來進一步的推動我國儲能事業(yè)的商業(yè)化進程。我國是世界上最大的能源生產(chǎn)和消費國，煤電、水電、風電、太陽能發(fā)電的規(guī)模均居世界第一，在多能互補方面強還有很大的優(yōu)勢。為此國家發(fā)改委和國家能源局《關于推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設的實施意見》，明確提出十三五期間建成國家級終端一體化集成功能示范工程20項以上，國家級風光水火儲多能互補示范工程3項以上，到2020年各省區(qū)市新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用終端一體化集成功能系統(tǒng)的比例達到50%左右，既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)實施能源綜合梯級利用改造的比例達到30%左右。
最后與大家分享兩個多能互補的案例，第一個案例是在我們山東的某個產(chǎn)業(yè)園區(qū)，由這個圖我們可以看到在這個產(chǎn)業(yè)園區(qū)具備了這種基因庫、工業(yè)研究院、生物制造以及電器生產(chǎn)和檢測等一系列重要工業(yè)負荷。這些重要工業(yè)負荷的顯著特點就是說對電能供給的可靠性要求非常高，不允許出現(xiàn)電力中斷。同時這些工業(yè)負荷在生產(chǎn)過程中有明顯的冷熱負荷需求。同時在這個區(qū)域內的周邊已建成一個18GW的風電場，已建成了一個1.2GW的混合電能三聯(lián)供系統(tǒng)，同時還建成一個2.2GW熱能系統(tǒng)。因此從這個分析可以看到該區(qū)域是非常適合開展這種風光儲天然氣等多能互補系統(tǒng)的開發(fā)。我們后期還要進行一定的建設，首先要建設一定量的光伏，另外我們還要深化建設一些三聯(lián)供系統(tǒng)，同時要對當?shù)氐囊恍┤计鸸芫W(wǎng)、熱氣管網(wǎng)等等做相對的改造。最關鍵的是我們要建設一些冷熱電的聯(lián)合儲能系統(tǒng)，參與多能互補系統(tǒng)的調控。
為了實現(xiàn)這種多能互補系統(tǒng)的協(xié)同開發(fā)和綜合利用，我們構建了一個三層的混合結構。首先在這里我們對于多類型的分布式能源對應用負荷就地安裝檢測設備，對所有的設備進行統(tǒng)一的采集。所有的數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)調層進行數(shù)據(jù)的初步匯集和整理，最終上傳到我們的綜合管控平臺。通過這種管控平臺對這種多類型的分布式能源進行協(xié)同優(yōu)化調度，實現(xiàn)該區(qū)域風光水火天然氣等多能能源的協(xié)調開發(fā)和利用。同時該區(qū)域斷開與外部電網(wǎng)連接可以像微電網(wǎng)一樣獨立自主運行，同時要求該區(qū)域的綜合效率要達到75%甚至更高以上。第二個案例是我們在山東電科院的園區(qū)建立的一套多能互補的微電網(wǎng)示范工程。這個示范工程采用的是交直流混合微電網(wǎng)結構，首先在直流微電網(wǎng)區(qū)域我們建設的是平板式的輸入光伏，就近我們建設了一套鉛酸電池儲能系統(tǒng)。在交流系統(tǒng)中我們結合了我們園區(qū)實地的特點，主要是建設了一些光伏系統(tǒng)，這主要包括了光伏幕墻發(fā)電系統(tǒng)、屋頂光伏等等，同時我們還選擇性的建設了兩臺風機，同時我們還加設了一些多能互補以及交直流的充電樁。未來參與整個系統(tǒng)的一個多能互補運行，我們還建設了一套混合儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是由天然氣、磷酸鐵鋰電池以及鉛酸電池構成。同時未來我們還規(guī)劃建設一套冷熱電的三聯(lián)供系統(tǒng)，我們可以實現(xiàn)為我們這個園區(qū)一套穩(wěn)定可靠的備用電源，這種電源大部分都來自于我們的風光等清潔能源。同時我們還可以通過我們的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)滿足我們園區(qū)最基礎的冷熱負荷的需求。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
