11月12日，在2015年第3屆中國(武漢)鋰電新能源產業(yè)國際高峰論壇(ABEC2015，鋰電“達沃斯”)上，德國拜耳集團CEO技術特別助理韋伯博士發(fā)表了題為《鋰電儲能技術在工業(yè)園及其能源管理的應用》的演講報告，以下是演講報告實錄：
女士們、先生們、尊敬的來賓，我今天演講的題目是“鋰電儲能技術在工業(yè)園、能源管理領域的應用”，大家可能會問這個主題與今天論壇的主題有什么關系呢?鋰電技術作為儲能技術的核心支撐，同時又作為新能源產業(yè)發(fā)展的制約因素，工業(yè)園區(qū)，以及區(qū)域經濟將會在未來是鋰電儲能技術一個重要的應用及市場。
首先來看一下目前的行業(yè)和技術發(fā)展情況。目前很多工業(yè)園區(qū)在能源的供應方面都已經規(guī)劃為了自給自足的模式，在園區(qū)的中央火電廠會生產高壓蒸汽，通過燃起機組轉化為電力。園區(qū)中這種孤島的運營方式比外部的供電更為經濟，而且園區(qū)火電廠根據園區(qū)內部工業(yè)能耗來量身設計的。在未來，通過智能的能源管理系統(tǒng)，未來的電網運行將更加穩(wěn)定，多余的電力將與區(qū)域的配電網并網，區(qū)域電網可以在內部電力供應不足時用于補充。這種能源體系它的結構相對比較簡潔明了，唯一儲能的緩沖就是外部的公共電網。
工業(yè)園區(qū)最初的能源管理系統(tǒng)它是采集園區(qū)當中內蒸汽消耗的數據，然后建立能耗的模型，據此來調整火電廠供應設備的運行。動力設備控制機組是模塊化的機組，包括蒸汽鍋爐，發(fā)電機組和配電網能夠據此進行相應的設置。而隨著日益上漲的電價和不斷提升的環(huán)保意識，在全球節(jié)能減排的大趨勢之下，工業(yè)園區(qū)紛紛地引入新能源，通過新型的熱能和電能供應技術，來實現自身能源的優(yōu)化。
當前特別熱的一個技術是用現有的中央垃圾處理設備來進行循環(huán)發(fā)電，通過焚燒廢水處理或者污泥來進行發(fā)電，并將垃圾焚燒產生的余熱來生產蒸汽以及供熱。生物質能垃圾將進行統(tǒng)一焚燒，燃燒會產生煙氣可以用來發(fā)電和生產蒸汽。沼氣產生的余熱還可以用來發(fā)電，并把多余的電力并入公共電網。生物質能垃圾在早期設備中會轉化為甲烷，最后燃燒，用余熱發(fā)電。用蒸汽發(fā)電能產生熱能，同時降低對燃煤化石燃料的依賴，并實現減排。同時還會對現有的設備進行整合，實現電熱聯產的改造，通過冷吸收設備，補充能源供應。這種模組化的能源管理它的目標是對工業(yè)園來說，要實現不同發(fā)電設備的優(yōu)化組合，選擇的工藝主要標準是用電的企業(yè)的電熱利用比例。
工業(yè)園能源管理是日趨復雜的，但是用戶端的能源感覺的原理基本是一致的。外部電網它仍將作為儲能的緩沖區(qū)，但是會引入更新的技術路徑，來實現儲能還有調風的目標。使用新能源，以及更小規(guī)模的發(fā)電設備，這個要求工業(yè)園區(qū)采用能源管理新的方案和實施新的技術，這個要視當地的能源結構為準。
比如說不同的新能源的類型，光伏在白天夜晚，日照和雨天以及季節(jié)性的波動差別比較大。比如地熱它在一年當中存在地下和周圍環(huán)境的溫差，而沼氣設備它可以產生甲烷，可以輸入管網，而電熱聯產作為分布式能源供應系統(tǒng)，它功率比較小，而且是要按照企業(yè)的熱能需求來運行。越來越多的電熱聯產設備它可以通過技術革新，在低溫功耗下進行，可以利益更多的余熱熱能來發(fā)電。
最后我們還會提到一個當前比較熱的技術，是能量采集，以上各種不同的技術路徑都是要保證工業(yè)園區(qū)實現分布式的能源管理。這種分布式的能源管理系統(tǒng)能夠極大地優(yōu)化工業(yè)園區(qū)的能源效益，特別是比較新的能量采集是當前比較熱的技術。這些新的技術路徑又帶來了園區(qū)能源管理方面的參數管理的變化。
很多小型的能源設備之間它可以彼此連接，對整個虛擬的電廠，通過中央的集中控制，在高峰復合時能夠局部地迅速啟動，以實現調峰的功能。虛擬電廠經過一體化之后，按照電熱聯產的原則，通過與公共電網的并網，實現系統(tǒng)的調峰。從能源管理整體的角度來講，相關的挑戰(zhàn)在于如何使用這些設備和通過相應的技術路徑，來形成整個工業(yè)園能源供應的總體方案，必須是長效的，可持續(xù)，經濟性能很高，同時要有非常高的安全穩(wěn)定可靠。
我們進一步來考察一下工業(yè)園區(qū)在能源管理方面所面臨的挑戰(zhàn)，首先，工業(yè)園的能源系統(tǒng)它自身的能量有效，必須要保證園區(qū)內各家企業(yè)生產，這是首要任務。而工業(yè)能耗和峰值復合管理，要取決于園區(qū)相應的產業(yè)定位。而企業(yè)在入住園區(qū)以后，它的能源需求情況有可能會相對補穩(wěn)定，產生比較大的波動，相應就會產生在用戶端也會有用電需求的波動，特別是光伏設備。工業(yè)園區(qū)通常會有一個能量輻射網，能夠實現比較良好用戶端的用電典需求管理，保障電力供應的穩(wěn)定。
目前工業(yè)企業(yè)它們面臨的一個共同問題是能耗，在很多的行業(yè)已經超過了制造成本50%以上，園區(qū)經營方以及企業(yè)的首要任務盡可能要節(jié)能降耗。由此以來，針對工業(yè)園區(qū)能源管理的設計、規(guī)劃提出了很高的要求，用戶端的需求側管理必須要考慮雙方，即能源的供應方和使用方，這不是一個簡單的事情。
結合各國的環(huán)保政策，工業(yè)園區(qū)現在使用新能源發(fā)電，來實現節(jié)能減排，這就要求能源管理彈性管理，可以適時地應對變化的發(fā)電量和波動的用電需求，同時實現優(yōu)化整合，各種不同能源供電模式的組合。工業(yè)園區(qū)的能源管理方需要和入住的工業(yè)企業(yè)共同地協(xié)商生產計劃，來實現系統(tǒng)的調峰。要實現系統(tǒng)的調峰，用戶端的需求側管理從技術層面上要求盡可能地應對變化情況，以秒為單位進行及時地反應。
工業(yè)園的能源管理由以下幾個部分組成，我們必須要將通常發(fā)電量不穩(wěn)定的設備要整合并入園區(qū)內部電網，有必要在此建設虛擬電網，虛擬電網中所有的發(fā)電設備，它可以集中控制并通過與公共電網并網，來進行調峰等優(yōu)化管理。在虛擬電網中，除了公共電網的參與，不同的發(fā)電設備和用能單位之間設置了信息交流層，實現了整個網絡的自動化和中央控制。
目前市面上常見的虛擬電場的配套軟件包括了功能管理系統(tǒng)，用以連接和控制分布式能源設備的功能，管理目標是綜合要考慮經濟性能，生產熱能和電價等因素，來優(yōu)化聯網以后各設備運行的效益。
新型的虛擬電場能夠通過智能軟件工具，來系統(tǒng)化管理聯網電力設備，這樣一來虛擬電廠能夠整合聯網系統(tǒng)中各個能源設備的運行，以實現整體能源生產、耗能和儲能規(guī)劃。目前物聯網為實現新一代的電廠提供了重要的解決方案，新的解決方案技術核心上，它的特點是可擴容，兼容性，高度的靈活，能夠充分發(fā)揮整個設備聯網后整體的優(yōu)越性。
第二個要素是虛擬的儲能，為了避免設備利用率過低或者是不堪負荷，電力將直接或間接并入公共的電網。儲能在這種同步的模式中，它是承擔了調峰的功能，它接受動力設備產生的電能，但是自己不消耗。但同時我們要注意，新能源發(fā)電設備它也會相應地產生二氧化碳的排放，我們要同時確保用之前的減排。
而針對工業(yè)園區(qū)整個能源的系統(tǒng)，它是要求要大容量的儲能設備，達到兆瓦級別，并且能以分鐘為單位實現儲能。針對工業(yè)園的能源管理領域比較重要的是短期儲能和中期儲能的技術。儲能電池它實現了百萬之一秒級別的儲能，使用這個儲能電池可以保障電網中動力設備以穩(wěn)定的頻率運行，同時這個儲能電池能夠一次性地運行數個小時。最后這個電能還可以使用化學性能來輸送，從長期來看，壓縮性的儲能技術將是以后發(fā)展的重點。利用水的分解獲取空氣這種轉化技術，氫氣也可以用來發(fā)電，或者生產要素使用，加工成為甲烷氣。
在目前的技術路徑之下，有三種類型的儲能技術對工業(yè)園能源管理尤為重要，儲能電池，熱能的儲存和壓縮空氣的儲存。目前儲能電池已經能夠提供系統(tǒng)的服務了，這包括了電池儲能系統(tǒng)中以分鐘級別的儲能功能，它主要是用來提高電網運營的經濟效益，而不是用來提高電網供能的穩(wěn)定性。目前有各種類型不同的鋰電池作為儲能技術的應用，第一種是可擴容的磷酸鐵鋰電池，第二種是硫化鈉電池，還有容量能夠達到5兆瓦以上的釩氧化還原液流電池。還有容量達到了1兆瓦以上的可擴容鋰離子電池。容量達到30兆瓦以上的蓄電池儲能設備目前還處于項目研發(fā)階段。
由于時間關系，請允許我接下來對各幅圖片只做非常簡短的介紹，目前正在研發(fā)模組化的軟件，這套工具已經在兩個園區(qū)進行了成功的試測，在未來數年將推廣上市。最后我想簡單列舉一下工業(yè)園能源管理方面儲能技術科研的一些課題，來結束我今天的發(fā)言。
首先是正在研發(fā)工業(yè)園能源的研發(fā)工具，以模組化的形式在工業(yè)園的能源總體規(guī)劃階段，能充分地考慮及整合適合園區(qū)運營的能源效力，這套規(guī)劃工具是以工業(yè)4.0為基礎，優(yōu)化工業(yè)園能源智慧管理模式下的供應結構。
其次是大容量的長效鋰電池的研發(fā)，大于1兆瓦的容量，同時實現分鐘級別的儲能，作為主要的工業(yè)園能源管理系統(tǒng)的緩沖。
還有包括其他經濟性能優(yōu)越的儲能技術的研發(fā)，在此呢，電氣轉化技術將成為主流。而電熱轉化技術經濟效率將得到進一步的提升。還有電熱器聯產將會進一步地得到技術性能的提升。同時整合智慧能源管理系統(tǒng)相關部件的能源網關也將進行進一步的研發(fā)。
我相信鋰電技術作為動力之源，同時也是新能源，汽車和其他能源產業(yè)發(fā)展的一個重點的技術，也是制約儲能領域技術的發(fā)展，也是作為電子產品主力的電源，將會在未來成為核心的技術發(fā)展方向。
總體來說我們可以期待，在未來的數年，工業(yè)園能源領域將出現激動人心的新發(fā)展，工業(yè)園區(qū)的能源管理將會實現持續(xù)的優(yōu)化，而其中關鍵的制約因素就是儲能技術、鋰電池技術的發(fā)展。
感謝大家的關注，謝謝!
