蘭云鵬:高比例可再生能源下儲能的應用
5月19日至21日,“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開, 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區1500余位政府機構、科研院所、行業組織、電力公司、新能源項目單位、系統集成商等代表出席本次大會。
北控智慧能源投資有限公司總經理蘭云鵬在能源互聯網與多能互補專場,發表了題為“高比例可再生能源下儲能的應用”的精彩演講。
演講內容如下:
蘭云鵬:分布式光伏的發展,不是今天會議的重點,簡單過一下。目前分布式光伏這兩年的發展是爆發式的增長,它在電網中的比例越來越高,從地域、接入幾個方面對電網來說提出更高的要求。分布式的優點就近消納,減少遠距離送電造成的電能損耗。充分利用居民、工廠、商業建筑等。三是規模小、數量多、地理分散、功率隨機波動大。四是可再生能源的通病,不可見、不可調度,管理難度非常大。分布式光伏,不光光伏,包括現在的分布式分散式風電,還有其他的可再生能源對電網有很強的依賴性,對電網的穩定性造成不良影響。所以目前整個分布式發電在電網內部是有些容量的限制。分布式電源和電網之間屬于剛性、不友好,雖然有可再生能源配額收購的文件,但是我們對電網有比較硬性的沖擊。分布式還有不確定性,主要是補貼的,這不是我們會議討論的問題。
跟電網的接納能力有限,以前電網是有一個不成文的規定,變壓器容量的25%是你這個分散式、分布式、光伏或者風電接納的比例,為什么有這個容量限制?那就是考慮到電網的安全性的問題,當然了,25%不一定不安全,30%也不一定不安全,這取決于當地實際的負荷情況,這些數據對電源來說是無法控制的,只能接受電網的被動調度。從這方面考慮,從電網安全的角度看,電網要投入備用電源改善配網的運行方式,來維護高比例的可再生能源的接入,肯定會產生一些負擔和成本。
針對這種情況,我們推出了第一儲能在這方面的應用,就是分布式光伏+儲能。
利用工商業峰谷差,在江蘇、廣東等地,在這部分有一定的盈利性。所以我們結合儲能的調峰的電價盈利性,結合分布式發電的收益性,結合起來,推出分布式光伏+儲能的模式。提高光伏發電的自發自用的比例,由原來的在變壓器下,25%的容量通過儲能的調節進一步把容量擴大,通過削峰填谷獲得電價的套利,儲能調峰的收益。我對電網還提供了備用電源和UPS的功能。對電網來說是平抑光伏發電的波動,緩解光伏發電對電網的影響。我可以在中午的光伏大發的時候存下來,用到晚上峰值的時候釋放,減少電網的壓力,起到削峰填谷的作用。這個還有一些不確定因素,整個收益局限于電網的電價,存在結算問題。光伏負荷受季節性的影響比較大,固定儲能的投資很難獲得穩定的回報和比較滿意的經濟性。所以我們覺得從電價成本、系統資源等多方面考慮,我們想怎么樣進一步提高能源的效率和經濟性,我們就采取多能互補和微電網的模式。
分布式光伏現在變成多能和光伏發電、儲能、風力發電、燃氣發電,還有現在做的試點,從電源側把單一的光伏發電變成多能發電的特點。另外電源變成由電壓源、電力電子、同步發電機等幾種電源結合起來,這里面大比例是可再生能源,分散式風電、分布式光伏,存在一定的波動,負荷不停變化,因為負荷是工業和民用用的負荷,它的變化不受你的控制。還有儲能,不同的微電網下儲能的應用場景是不一樣的,要根據不同的微電網的需求,負荷的需求和微電網安全的需求,配置不同的儲能。有的需要提供調頻服務的地方,可以多用磷酸鐵鋰的電池,如果僅僅需要起到備用電源和調峰功能的場景,我可能用一些鉛碳甚至鉛酸電池。目前多能、多源、多機、多變是我們面臨的幾個大的挑戰。
解決方案,通過設計優化、合理配置,應用不同電源的特性來減少整個微電網投入的冗余配制,優化投資組合,提高微電網的性價比。根據不同的微電網,比如現在內蒙呼和浩特的微電網項目,它主要充分利用當地的豐富風資源和光資源,又結合引進了固定用電的負荷,形成了比較可靠的穩定負荷,在這種情況下,我們達到了電源、配網負荷完美的收益。第二個是配合儲能,混合儲能,儲能絕對不是單一的模式。這里面大概采用多種鉛碳儲能,鋰電,甚至嘗試飛輪和壓縮空間,是整個支撐性的儲能。通過不同的儲能應用模式,提高系統的彈性,提高可再生能源的穿透力,提供供電的可靠性。最后是整個微電網內部,每個電源點實現充分自治和受控共享,分散風險,還有很強的容錯能力,我們電網建成以后,只有全年發電量的25%和電網發生交易,其他的電源全部要在負荷側,微電網內部全部消納掉。到這一步,多能互補和微電網的核心技術之一就是儲能。傳統意義上的儲能系統,一個比較正常的充放電的曲線。這是我們在微電網內部測出來的儲能的充放電的曲線,大家可以看到,微電網的應用上和大電網的并網充放電的規律完全不一樣。
微電網主要是考慮兩方面,儲能系統,首先要從系統上的需求,一是系統上的功率需求,第二個是能量上的需求。當然,作為投資商來講,首先要提的是項目收益率,如果我的投資收不回成本,這個技術也是不值得推廣和應用的。所以在這里面,我們重點考慮的是投資成本和運營成本,目前做到的鋰電整個儲能成本低于5毛1,鉛碳低于3毛1。系統級的配置設計還是剛才提到,用不同的儲能混合搭配,獲得較高系統的性價比,選擇不同功率和容量的儲能搭配,可以獲得系統的能效。整個系統里面儲能不光起到單一的作用,我起到調頻、調壓、備用的作用。儲能應用管理是在系統層面進行能效運營成本的優化,能效和運營成本優化和能效管理,智能化維護性充放電管理,維持蓄電池的健康狀況,我們和國內知名的電池管理系統供應商做一些聯合的研發。包括我們對電池、BMS要求主動均衡,把電池的健康狀況控制在比較好的狀態。我們爭取不同的電芯壽命10年,是不是可以突破一點,有好的均衡系統做到12年、13年。
另外一個核心技術就是能量管理系統,能量管理系統是在整個微電網內部,多種電源、多種負荷,還有多種的不同配電網,所以我們從電網內部看,微電網內還有電力電子結合,小型電力系統,具備完整的發配電控制功能,實現功率和能量的優化調度,具備獨立運行能力。微電網發生與大電網的解列,保證核心負荷,在一周甚至幾小時內穩定的不間斷電源,不間斷供電,從電網角度看,我們想做成的目標是對電網來說是可控的主體,而不是雜亂無章,隨時跟著風或者太陽走,不是這樣。做成微電網,目前跟調度,可以精確預測到兩個小時以后微電網的用電和負荷電源出力報告給電網,我可以在一個小時內接受電網對我一個小時的調度,這對電網來說是非常友好型,盡量改變電網對高比例可再生能源接入電網心里面的障礙。它為什么擔心?因為你完全不可控,通過能量管理系統,通過儲能達到,還有功率預測負荷管理,都加在一起,達到微電網是設計電網可控的系統,對于電網來說,這部分的負擔會變得越來越小。
這是我們整個控制策略的時間軸,分鐘級保證微電網的穩定,小時級考慮電網的經濟性,到年,微電網的能量管理系統是不斷的系統自動的優化和自我學習,它根據你的微電網內部負荷的特點,不斷測試不同的策略,保證微電網處在最佳的運行狀態。這是我們的一些原則,系統連續穩定運行是我們的第一原則。二是利用不同的電源特性精控儲能,充分實現項目的投資收益率。三是根據不同用戶特性,不同的資源季節和歷史數據庫建立自學習的EMS系統。
最后區域能量管理平臺,最終有幾個微電網,里面有互通互連,這是能源互聯網的理念比較接近,通過這個點,能夠做到在一個微電網發生故障的時候,由其他微電網支持電源,達到區域的支撐。這是我們最后努力的目標。區域和大電網之間的接口,可控和非依賴,可再生能源接入電網,現在需要電網和火電提供各種調頻服務,可再生能源為什么達不到這個要求?為什么又要想提高整個電源系統、能源系統中的占比,只有解決掉我自己的穩定性的問題,才能去跟其他的電源比,我是干凈的、潔凈的,又可控,才能提高能源系統的競爭力。通過區域能源交易來優化區域內的資源利用提高經濟型,區域能源管理可以增加可再生能源占比。增加用戶供電選擇和重要負荷供電的可靠性。新能源和儲能的投資者真正成為電力市場中的參與者。優化電能的輸入方式和減少電力系統的資源冗余,增強電力系統彈性,增強電網對災難或戰爭的抵御能力。我的微電網屬于一種分散式電網,一旦大的電網出現問題,這些微電網都可以在極端情況下獨立運作一段時間,對電網的各種不可見的災難會提高能力。
這是我們的案例分析。我們在西藏洋易做的4.5MW、20.7MWH的項目,去年年底并網。每天微電網提供1.5萬度電,儲能系統在35KV側運行效率是85%,系統響應速度在100毫秒以內。能夠降低系統的造價,其實我們的目標是向大型的抽水蓄能電站做對比,如果低于它,我們的儲能才有更廣大的發展。江蘇鎮江有一個6.5MW的分布式光伏和10MW/40MWH鋰電池儲能系統和10套充電樁。每年給用戶節約了15%電費支出,度電成本是低于行業的平均水平。我們這個項目是20臺儲能變流器并列運行,7月份并網之后,歡迎大家過去參觀。這是澳洲一個項目,12MW光伏,10MW/20MWH。
時間原因,我先說到這里,謝謝大家!
責任編輯:繼電保護
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