國內(nèi)某行業(yè)論壇上科陸電子首席科學家阮海明作了“科陸智慧能源之一儲能系統(tǒng)對提升新能源發(fā)電穿透率的全面解決方案”主題報告，以下為演講全文。
滲透率是一個功率比，是一個損失的功率，還有一個是年穿透率，就是年平均發(fā)電量除以負荷年用電量。對于我們來說，這一塊很大，不能按照全國總發(fā)電量來計算，比如說甘肅是按照甘肅當?shù)氐目偭?，青海按照青海當?shù)氐目偭縼沓?，這樣指標就好確定一點。這里有一個數(shù)據(jù)，這兩個滲透率的差別，如果年穿透率在27%的時候，周滲透率、日滲透率、小時滲透率是很高的，特別是越長的時間，可能到了80%以上。這就意味著瞬間的光伏供電會占到大批能源的80%。剛才甘肅的專家也提到了，這一塊的滲透率達到80%多。
阮海明：各位領導，各位同仁，很開心今天相聚在這里。我今天主要匯報的內(nèi)容分為四個方面：
滲透率是一個功率比，是一個損失的功率，還有一個是年穿透率，就是年平均發(fā)電量除以負荷年用電量。對于我們來說，這一塊很大，不能按照全國總發(fā)電量來計算，比如說甘肅是按照甘肅當?shù)氐目偭?，青海按照青海當?shù)氐目偭縼沓?，這樣指標就好確定一點。這里有一個數(shù)據(jù)，這兩個滲透率的差別，如果年穿透率在27%的時候，周滲透率、日滲透率、小時滲透率是很高的，特別是越長的時間，可能到了80%以上。這就意味著瞬間的光伏供電會占到大批能源的80%。剛才甘肅的專家也提到了，這一塊的滲透率達到80%多。
提高這一塊的滲透率是需要代價的，這里是關于加州所謂的“鴨子曲線”，在這里有兩個概念，一個是凈負荷，我們傳統(tǒng)能源發(fā)電是這樣一條線，凈負荷是光伏和可再生能源增加的時候造成的，凈負荷實際上就是我們傳統(tǒng)電力的負荷，這個負荷能力有一個底線，不是說沒就沒的這種，傳統(tǒng)的發(fā)電廠沒有那么快能停下來。它有一部分是不可調(diào)度的，連我們現(xiàn)在的火電，原來負荷壓到50%就不能往下壓了，但是現(xiàn)在做了改造可以壓到30%，但是如果再往下壓就會出現(xiàn)問題，這就是有一個底線。目前在我們國家發(fā)展也觸碰到了底線，它無法再往下了。這時候你要增加可再生能源的穿透率的話，就需要用其他的技術來做。這里面增加了儲能，因為這么大的光伏和風電壓下來的時候，傳統(tǒng)的能源已經(jīng)壓到最底線了。但是我們剛才看到“鴨子曲線”不能無限往下走，所以這里面存在了一個最大的比例。我們說根據(jù)當?shù)氐碾娋W(wǎng)和當?shù)氐呐渲昧縼碛嬎愕摹?/div>
這個是大家設想的一個德國的2020年光伏的一個發(fā)電。德國是可再生能源的樣板，是全球的一個樣板，它也付出了一個巨大的代價。即使是到這個時候，它會出現(xiàn)這種不可能實現(xiàn)的事情，就是你不可能在這個時候，讓其他所有調(diào)節(jié)、穩(wěn)定的機組全部停掉，這里相當于提示要有一個備份在里面。你再增加光伏的能量，已經(jīng)沒有辦法去平衡這個電網(wǎng)了。在這里面唯一目前解決的辦法就是儲能技術。因為儲能技術就是把這部分存起來，作為一個時空的平移。儲能技術提升可再生能源滲透率的時候，在成本上跟傳統(tǒng)的技術是相反的。
傳統(tǒng)的技術是可再生能源越多，提升滲透率成本就越來越高。儲能提升可滲透率，因為儲能的成本在降價，成本將會越來越低。這里如果以現(xiàn)在這樣一個曲線做的時候，這個經(jīng)濟上不可能的事情，可再生能源發(fā)展是會受限制的，如果我們用這個曲線平衡去做的話，那么以后它只需要增加這么多的成本，就可以將這一塊提升幾倍，這個價值就是儲備能源和可再生能源里面最重要的價值。它是越來越能夠提升可再生能源的滲透率。
那么我們盤點一下可再生能源滲透率主要的因素。對于西部的可再生能源的場站。第一個就是風電、光伏場站置信度低，比如說100兆瓦的供電場本來傳統(tǒng)能源的發(fā)電只有百分之一點幾，不到百分之二，也就是它的波動性很大，需要其他的發(fā)電來填空的地方很多。
另外本地消納有限，需要外送。那么我們現(xiàn)在把它提升到年穿透率20%以上，實際上這是一個很大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在很多地方損失滲透率不足15%，因為它有一個限制，超過的話就直接限掉了，要有一個AGC的裝置裝到風電場。這一塊需要還是很大的。最終提升可再生能源的需求，實際上也就是提升電網(wǎng)的充裕性和安全性，只有這兩個保障后才有可能往后面提升。
我們來比較一下，用傳統(tǒng)儲能的方法來響應、調(diào)頻、電壓支撐、旋轉備用和急速調(diào)峰。原來我們的發(fā)電基礎是專門的調(diào)峰技術，這一塊的技術很少，質量也很有限。這個調(diào)峰技術是按容量來計算的，這一塊有容量費的。這一個發(fā)電的東西用儲能都有相應的解決方案，現(xiàn)在儲能可以做到一、二、三次的調(diào)頻，也可以虛擬同步的架構來虛擬報價，還有做及時調(diào)峰，這一塊的響應時間都很快。性價比上面都遠遠高于傳統(tǒng)的方案。
還有其他的一些服務，比如說電網(wǎng)里面的阻尼振蕩、慣量支持、低電壓的服務，這些在里面都有很好的效果。
我們看一下解決新能源穿透率幾個關鍵的點，剛才羅列了一下，其實體現(xiàn)出來也就以下幾點：一個是剛才所說的輔助服務的。這一塊還有電能的時移，傳統(tǒng)的做法是旋轉備用庫、熱備用庫、冷備用庫。還有充裕度在線評估，如何解決電力充裕性與經(jīng)濟性的矛盾，通過各種模型仿真推演合適的充裕性。還有輔助服務、充裕控制的決策過程等。我們按照這一塊定價與定位出來的話，就按儲能的方向發(fā)展。削峰填谷，做這一塊是儲能真正的價值，提升滲透率最重要的一步。
我們剛才說到在價值的評估，宗旨就是建立模型，建立仿真模型來替代。
這里有一個定義，我們首先要做傳統(tǒng)情況下的直接成本，我們可以通過一種調(diào)動模擬的辦法來計算同等條件下需要操作的成本。比如說電場AGC這一塊，原來電網(wǎng)里面就有這個規(guī)則。這個規(guī)則會產(chǎn)生匯率表，這里面就有調(diào)節(jié)的里程數(shù)，這一塊是由電力監(jiān)管機構來確定的，如果這一塊以前是一個數(shù)，儲能參與之后可以做調(diào)節(jié)，根據(jù)這個情況往下調(diào)了，這對社會都是有益的。這樣的模式來做的話，首先是很快通過傳統(tǒng)電力的運作體系來確定它的直接成本，然后再來評價這個服務能帶來的社會價值，以及環(huán)境效益。如果當?shù)氐沫h(huán)境改善、投資的改善、產(chǎn)業(yè)的改善都可以計算在這里面。
最后再進行一些優(yōu)化來降低這個成本。所以這個就是說，目前它并不是一個不可做的事情，而是一個可以做，也是我們呼吁政府的一些部門來領頭、牽頭做的事情。關于政策需求這一塊，拋磚引玉，這只是代表個人的一些想法。
這里借鑒了一下美國的一個實驗室對政府的一個發(fā)展建議，它覺得電網(wǎng)級應該制定整體的發(fā)展戰(zhàn)略，這是對美國能源局DOD做的建議，對市場監(jiān)管機構提供指導，能正確評估儲能系統(tǒng)同時對電網(wǎng)的輸電服務和發(fā)電服務帶來價值。他們一直很細地做，這樣保持美國電力市場健康發(fā)展。
他們還建議增加發(fā)電儲能基礎型項目的研究，探索研發(fā)、量產(chǎn)在電網(wǎng)級儲能設備里具備最高潛力的電化學機制和材料體系。大家都知道我們要用很多技術和方法來做，說明現(xiàn)在的材料還是有局限性，不是這么理想。如果儲能有一天能夠像碼磚一樣地碼起來就好了。
這一塊制定儲能參與的各項電力服務的容量費率表格：一次頻率、二次頻率AGC、主旋轉備用、二級旋轉備用、急速調(diào)峰、負載均衡。
因為儲能的地位，去年部委的指導發(fā)展意見已經(jīng)明確了，這一塊有能源計劃在里面。還有一個倡導能源和可再生能源共同發(fā)展，這一塊是協(xié)同發(fā)展的政策支持的話，我們就不會建完這么多，還有這么多細的東西。目前在學術界、工程界已經(jīng)確定儲能是最終解決可再生能源穿透率唯一經(jīng)濟上可行的方案，就應該出具儲能和可再生能源平衡發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策和模式，再一個就是支持創(chuàng)新示范項目。
最后我們看一下對于目前大型的儲能系統(tǒng)，規(guī)模越來越大的時候，在安全性和可靠性上面是很重要的，因為它本身就為電網(wǎng)提供安全性、可控性和充裕性。自己的安全性、可靠性和充裕性也是需要大家重點關注的。
這是我們建的一些大型的儲能電站，這一塊功能也是很多的，這里面挖掘了一部分，也希望各位同仁交流的時候，我們來豐富這樣一個圖。這個圖越來越豐富的話，對整個儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也是更有好處的。當然這中間也有很多可爭議的東西，這個東西都是可以通過工程實踐來做的。我們也做過關于提升可再生能源滲透率經(jīng)濟效率的仿真和實際操作。以風場為例的計算，中國效益如果做起來的話，它的經(jīng)濟性應該是沒有問題的。比如說西藏的項目，也是幾個方面的收益。幾個方面的工作都做了，但是各方面的收益都拿到了沒有？這個還需要清楚。
還有就是正負800KV直流特高壓設備，這一塊到沿海區(qū)的時候，其實是丟失了一些穩(wěn)定性和費用過去的，直流費用目前出現(xiàn)很多次閉鎖的情況。所以這里面現(xiàn)在在建的這些項目，我們也做了相應輸送方案的提升。如果加上儲能作為一個搭伙的話，目前提供的經(jīng)濟效益就很好。
還有一個作為儲能提供這一塊搭伙的話，是否合法？這一塊也出現(xiàn)爭議。針對這一塊有一個仿真也是很好的。
另外就是發(fā)電技術有很多的改造，目前我們在建的有十幾個火力調(diào)頻的發(fā)電場，已經(jīng)投運了一些，明顯提升了效率，減少了磨難。
這一塊全壽命周期的儲能服務體系，這一塊從項目到所有的經(jīng)濟計算，所有的工程，可靠性設計、過程服務和運營優(yōu)化都會進行。我們有云端全生命周期的服務體系，支持各種商業(yè)模式，也使這個投資看得見，能夠可量化和可追溯，因為儲能的技術目前還有很多不成熟的地方，出現(xiàn)問題的話，大家怎么樣負責呢？一定要有可追溯全景圖，有各種各樣的過程等。這里面就用到一些跨界的一些技術。本來儲能拿起來就完了，但是由于電池系統(tǒng)的復雜性和發(fā)展過程，需要用到很多交叉的學科知識來完成相關的工作。
這個我就不詳細介紹了，就是說目前在發(fā)電，在火電的發(fā)電側的一個應用已經(jīng)很多了，但是其實這個應用馬上要推廣到風電廠和光伏廠的一個應用。
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