3月21日，“2018首屆全國儲能技術在電力調頻輔助服務市場中應用高層研討會”在太原理工大學成功召開。

本次研討會由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會、太原理工大學、深圳市科陸電子科技股份有限公司、廣東猛獅新能源科技股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、浙江超威電力有限公司、成都特隆美儲能技術有限公司、山東圣陽電源股份有限公司、陽光電源股份有限公司主辦，中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司、北控智慧能源投資有限公司、中天儲能科技有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司、北京睿能世紀科技有限公司、北京國能伏安節能科技有限公司、烯晶碳能電子科技無錫有限公司、萬匯通能源科技有限公司、美國麥克斯威科技有限公司支持，中國儲能網承辦。

在會議上，麥克斯威（上海）商貿有限公司運營工程部經理李毅山博士發表了題為《超級電容器在儲能調頻輔助服務市場的應用》的主題演講，全文內容如下：

李毅山：大家好，今天我要給大家作的報告是關于《超級電容器在儲能調頻輔助服務市場的應用》。關于儲能在電力系統或者電廠調頻的應用，今天基本都是在講電池的，超級電容器在調頻上應該怎么用？它的切入點應該是在哪里呢？

這是我今天演講的第一個主題，這也是基于我個人的理解，還有國內外的項目，超級電容器在調頻上要怎么用。第二個我想講關于超級電容器的特點，因為你要用到調頻上，必須要具備它所需要的特點、功能才可以。第三部分介紹和電池的搭配使用，因為超級電容器是功率型的，電池是能量型的，如果我們要獲得一個比較完善的系統，有時候要考慮把二者結合起來應用。最后簡單介紹一下麥克斯威公司在調頻上的案例。

首先是超級電容器在調頻上的應用，我們傳統上都是用水電、火電來進行調頻，但是現在由于環境的因素，這方面的傳統機組量在減少，新能源比例在上升。新能源有它的隨機性、可控性，對于頻率調節來講，其實是起負的作用。我們怎么解決新能源帶來的頻率調節的問題？顯然我們不好再回到老路，也就是用傳統的機組。即便是用傳統的機組，傳統機組還是有一些局限性，包括它的響應時間、響應速度、匹配精度。至于新能源，我也看到一些風電公司也在考慮怎么進行頻率的調節、電壓的調節。考慮到新能源像風電、光伏受天氣影響很大，他們的體量，所以他們在頻率調節上其實能量還是有限的。還有一種方法就是我們今天在討論的儲能設備，其實，儲能系統并不是新的東西，我們以前就有用這種抽水蓄能。只不過今天的儲能系統種類更多，它的技術比以前有很大的進步。今天王總就列出來，儲能系統上有非常非常多的，還有現在各種各樣的電池，以及我今天講的超級電容器。

不同的儲能設備的特點是不一樣的，我這邊給出來這個圖紙是給出了功率和能量。不同的儲能設備的功率和能量是不一樣的。此外，我們還要考慮到其他的特點。比如你的運行溫度怎么樣，因為像中國的地域跨度是很大的，有的地方是極寒，有的是極熱，你能否適應這么大的環境條件呢？還有，你的響應速度是一個很重要的因素。還有，你的效率是否足夠高？此外，我們還要再考慮安全性。大家在講到儲能設備，尤其在講到電池上的應用，一個很重要的因素就是安全性。還有一個因素是成本，你的成本到底多少，價格多少，這些方方面面綜合起來都會影響儲能系統的選擇。并不見得就只有一種電池，或者電池里面的某一類是適合電力系統或者適合調頻的應用，我們要綜合來看。

講到調頻，可以看到，在不同的階段，像一次調頻和二次調頻的時間跨度是不一樣的。當然，機組本身還有一個慣性響應，慣性響應的時間會更短。如果是二次調頻的話，就會更長的時間。超級電容器在哪里可以用？它是功率型的，如果強制要求在二次調頻AGC上使用，我個人認為是不合適的。不論是哪一種方式來進行調頻，響應速度是非常重要的，如果能夠很快地響應，能夠輸出大的功率，把頻率給恢復，這是最重要的。超級電容器正好具有這樣的特點，它是一種大功率的儲能設備。所以我個人認為，超級電容器，如果是在調頻上面，前幾秒鐘，甚至一兩分鐘的時候，超級電容器還是有可能性的，還是可以用在調頻上的。

前段時間，我收到澳大利亞的需求，他們說澳大利亞的光伏廠有技術要求，如果你這個光伏廠容量超過5MW的話，就必須要匹配一定的儲能設備，它的時間要求其實是很短的，只要求6秒鐘，從容量來講，要求超不過50%。它這個時間很短，但是功率很大。有一個項目剛開始是考慮電池，但是后來他發現，如果用電池的話，成本太高，受不了，所以他后來就聯系我們。他當時說得很簡單，因為這個對光伏廠的要求是高功率、短時間，這正好是超級電容器的特點。所以他們認為超級電容器在光伏廠頻率條件上是非常合適的。這個項目我現在也在評估。

如果超級電容器要用在調頻上，如果用在前面短時間的，秒級的，還是有可行性的。包括一些火電廠，如果你的要求是前面幾秒鐘的高功率響應，也是有可能的。還有上海的洋山深水港，這種場合，超級電容器也是有作為的。

接下來我想介紹一下超級電容器和我們公司的產品，為什么超級電容器可以用在短時間的調頻？因為超級電容器更多是一種物理性質的儲能，它的充放電都是通過電解離子的移動來實現的。它具備小電阻、大功率的特點。此外，它的壽命很長。我們講到壽命其實是兩點：一種是循環的，另外一種是直流壽命。超級電容器在這兩方面的優勢都是很明顯的。我們講循環壽命，典型的就是100萬次，至于直流壽命典型是10年，但是我們往往做的項目都是15年，20年的也會有。超級電容器的壽命是很長的。它的運行維護相對來講是比較簡單的，你可以把它認為是幾乎免維護的產品。我們在超級電容器的應用包括在電力系統上的應用還是有很豐富和可靠的經驗的。

這里比較了一下超級電容器的特點會給它帶來哪些技術的優勢和經濟上的優勢。如果我們用在大功率、短時間上，其實你需要的超級電容器是比電池少的，這就轉化成體積會小、重量也會更少，這些都會帶來經濟上的好處。他們也有美國的例子，如果我用了超級電容器，可以有效地減少前期的投資成本和后期的運行維護成本。我想提一下運行溫度，我們是零下40-65度，這點是可以覆蓋中國從南到北的所有區域。

這是我們公司的產品，最左邊的是單體，右邊的是模塊，在儲能系統上用的最多的是右下角的48V模塊。雖然48V模塊現在在市場上用得很多，但是我個人認為，在今天的電力系統里，這個48V買快還不是很合適，因為它的電壓還是比較有限制的，它錯48V，它的一些保護、監控相對來講是比較簡單的。有可能你在公交車上是可以的，但是如果我把系統做大的話，這樣的監控保護就滿足不了電力系統大規模的應用。所以，我個人認為，超級電容器如果要用在電力系統上，超過調頻，需要往哪方面走？一是單體的電壓等級要抬高，單體的單位容量要往上走。同時，我們從模塊的角度上也要把電壓抬升上去。這兩點上去以后，我們可以取得更高的容量、更高的功率密度。

此外，從監控的調度上，或者單體的電壓平衡或者保護上也應該再進行改進。從通訊的角度、連接的角度，就會更人性化、更簡單。我們希望你做的東西要能夠更容易地把它累積起來，能夠擴大化、擴展化，這也是我們新產品開發的一個方向。

超級電容器還是要接入到系統當中，這張圖就是簡單描述了一下超級電容器怎么接入到電網當中。基本上來講，我們超級電容器要跟PCS接，如果要接到更高電壓等級之后，通過變壓器接到電網，或者接到電廠上去。對于超級電容器，要有能量管理的系統。對于超級電容器，他自己還要有其他方面的管理。比如你是否需要充電設備、放電設備來維護，是否需要熱管理。當你這個規模大了，單體的數量上去了，模塊的數量上去了，你怎么保證我里面單體的溫升，還要保證單體的溫差。這其實是很關鍵的，尤其是在大規模的應用上。

此外，安全性也是很重要的，包括防火，這也是一個很重要的點。所以說，我們可以看到，當你的規模小和規模大，在用起來的時候，你的系統設計和管理其實是很不一樣的。

我這個儲能系統除了畫超級電容器，還畫了一個電池。在某些場合它是大功率、短時間，所以你用超級電容器沒有問題。但是有些場合需要的時間比較長，那你超級電容器又做不了，你可以考慮把電容器和電池合在一起。

我簡單比較一下超級電容器和電池的區別。雖然說電池種類很多，但是它們都有一些共性，或者說它們跟超級電容器相比，都有一些好的地方和不好的地方。比如它的響應時間（工作時間），超級電容器更多是在秒級或者分鐘級，電池可以更長時間運行；運行溫度，超級電容器比電池會好；從壽命來講，無論是直流或者循環，超級電容器都會做得比電池好。如果我們把二者結合起來的話，就可以在功率和能量上面，很好地滿足系統的要求。

這里列出來我們公司在超級電容器用在電力系統上的應用。除了我們今天討論的頻率調整，還有一些其他方面的應用，比如像風廠、光伏廠功率輸出波動比較大，如果用了超級電容器的話，就可以有效地屏蔽這些快速變化的功率輸出。像現在很多工廠，對電能質量要求比較高，他擔心會有電壓驟降或者電壓突破。

如果你要想把這個時間拉長，就可以把電池加進去，我們叫電容器和電池的混合系統。它除了做前面的事以外，還可以把這個時間做得更長、更好。

最后，我介紹一下我們公司，還有我們公司在調頻上的應用。我們公司是一家美國公司，它的總部在加州圣地亞哥，成立于1965年，主要是從事超級電容器和高壓電容器。因為超級電容器的生產和其他家不一樣，所以我們現在還有一個業務，把我們的超級電容器應用到電池上面。這樣的好處是能夠把電池能量密度提高。這也是我們現在在做的一件事情。

至于我們的業務，除了在電力系統里面，還包括公交車、小汽車、工業系統、電子等等。在超級電容器領域里，麥克斯威是做得最好，但是還有一家做得不錯，應該算行業里第二、第三的位置。我們去年收購了一家超級電容器企業。之所以這樣做，就是這兩家有各自的特點。我們是一個全球的公司，總部在美國，當然在歐洲、中國也有相應的機構，包括工廠。其實我們的單體和模塊的組裝生產都是在國內。

應用有很多種，像風電、軌道交通。軌道交通里，當這個列車進站和離站的時候，對電網的電壓和頻率的沖擊其實是蠻大的。所以我們也有一個項目是在美國費城的，它是針對于列車的進站、離站對電網的沖擊做的一個項目。

這里看兩個簡單的項目，一個是國外的，一個是國內的。第一個項目是用在光伏廠里面的，因為光伏受到 天氣影響大，輸出波動會很大，所以當時考慮用超級電容器作為功率輸出。此外，他們還想削峰填谷，這個時間比較長，超級電容器沒辦法做，所以他們用了電池。其實他們的初衷是想純粹用電池，但是如果用電池的話，成本、體積和重量會太大。后來他們評估了超級電容器和電池，發現前期的投資成本可以減少至少15%，后來他們運行的維護成本估計下來可以減少30%。

第二個例子是國內一個風廠的，也是頻率功率的波動，超級電容器用的56V模塊，它的功率是1MW，時間是2min。除了超級電容器，他還用到了電池，兩種不同類型的電池，都是兆瓦時的級別。超級電容器和電池并不是互不相容的，在很多場合它們其實是可以共存。

今天我的匯報就到這里，大家后續還有什么問題，或者對超級電容器感興趣，可以跟我聯系。謝謝大家！