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科陆电子副总工刘佳璐:电化学储能在综合能源中应用

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/4/18 11:16:58  我要投稿  

北极星储能网讯:助推综合能源产融协同发展,完善综合能源产业链合作、实现综合能源产业腾飞,推动综合能源产业创新发展。国网电子商务有限公司(国网雄安金融科技集团)、国网江苏省电力有限公司联合北极星电力网于2019年4月18日在无锡召开中国综合能源服务产业创新发展大会。深圳市科陆电子科技股份有限公司副总工刘佳璐作题为《电化学储能在综合能源中应用》的演讲。储能实际上是智能电网当中一个非常重要的环节,电化学储能目前主要应用是总结为六个方向。北极星电力网、电力头条APP对大会进行全程直播。如需北极星电力网直播会议,请联系微信号:13146670735。

直播地址:2019中国综合能源服务产业创新发展大会

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“以下为会议实录:”

电化学储能在综合能源中应用

刘佳璐 深圳市科陆电子科技股份有限公司副总工

尊敬的各位来宾,上午好!非常感谢国网电商公司,江苏省电力公司和北极星网给我汇报的机会,下面我给大家分享一下科陆公司这些年在综合能源服务和能源互联网方面的应用经验。

我的报告主要包括四个部分:

第一,能源互联网和泛在电力物联网的理解;

第二,储能在泛在电力物联网当中的应用价值;

第三,科陆关于储能方面最新工作进展;

第四,储能案例分享。

今年年初大家可能都非常关注的话题,今年国网公司提出了“三型两网”的建设,主要包含平台型、共享型、枢纽型,“两个网”泛在电力物联网和坚强智能电网,共同打造国网公司一流能源互联网企业。

实际上说到能源互联网这个话题,我以前在国家电网公司工作过,应该说2013年就已经有了能源互联网概念在国网系统当中已经提出来,大家开始做了一些相应的研究。到2015年、2016年、2017年的时候,国家也出台了一些相应的关于能源互联网的政策,能源局也支撑了相关的示范工程。

但是这次国家电网公司建的能源互联网企业和前面既有区别,又有关联的,后面稍微讲一下,当前国家电网公司随着2015年的电改以来,实际上面临相应的大环境背景,一方面随着降价的压力,以及售价放开对电网公司下一步盈利产生了巨大的压力。另一方面现在当前电网目前已经建到了全球最为坚强的电网系统,那么大量的电网资产也需要实现更高效的利用。

另一方面当前互联网的经济下,电网公司实际上在前些年是没有把互联经济充分的应用到电网当中来,这是我当中的理解主要包含这三个层面的原因。所以说下一步开展泛在电力物联网和坚强智能电网相结合的能源互联网建设。最终包含了几个主要任务,包含了新能源消纳、电网的安全运行,以及高效、可靠、多能互补和实现多种用能方式的高效协同利用。

这张图我借用了国家电网公司互联网部的一张图,这张图实际上就说明了这个关系,实际上能源互联网包含了放在电力物联网,泛在电力物联网包含了四个层面,平台层、应用层、感知层和网络层,与源、网、荷、储的坚强智能电网深度融合。

我以前也提过,坚强智能电网这个概念国网公司虽然提了10年多了,但是现在讲的坚强智能电网和前面也是略有差距的。从2009年开始搞的坚强智能电网更多的是强调特高压骨干网架为核心的多级电网协调发展,满足电网安全可靠的需求。现在更多强调的是源、网、荷、储这四个概念,能够实现源、网、荷、储高效协同,更多是提高电网运营效率,实现节能降损,更多是往这个方面强调。

开展“三型两网”的主要目的是支持能源互联网的业务发展,前面专家已经讲过了,我个人觉得更多能够实现一些相关的增值盈利的传统业务以外的业务。不光是电网本身的运营,更多的也是对于相关的涉及能源类综合能源服务,包含能源服务类的,包括新能源这方面相关电动汽车充电的增值业务,能够实现盈利。国网公司做综合能源服务已经有1年多,不到两年的时间,目前工作也在快速生长当中,可以说各个省综合能源服务公司。

能源互联网和传统的信息互联网之间实际上既有联系又有区别的,虽然也叫互联网,因为毕竟有能源的概念在里面。能源互联网这里面的能源实际上是和信息有一个不同,能源是可以溯源的,能源包括了能源流、信息流和业务流,能源流跟信息流不同就是信息流是溯源的,但是能源流是送到网上以后是无法溯源的。

另一方面,能源和信息还有一个本质区别,信息相对来说它的复制和存储比能源要容易很多。那么能源是无法随意复制的,信息可以在低成本或者无成本进行大量的复制。而能源是无法进行复制的,能源一旦有以后,东西是符合相应的能源守恒规律一样,同产生到用完中间是无法进行无限制复制的。

信息流的流动限制相对较少,对于能源流来说,他是需要一个相应的网价来承载这个能源流。能源流的多少跟各方面是要满足基尔霍夫定律,流入这个节点的能量和流出这个节点能量是相同的,流入节点的电流和流出节点的电流是相同的。

这是当前的电网公司所面临的情况,电网公司要在开放泛在电力物联网这个阶段,实际上面临一个巨大的挑战,现在电网公司所接受的管理信息量,控制的信息点数比前几年是几何的增长。前不久在一个调研当中我们获得到的信息,在2000年前后的时候一个省公司主要信息系统实际上就是调度系统,调度系统控制的点数也就是几千个点数,不到1万个点数。

现在稍微发达城市的城区供电局,相当于县一级的供电局,下面上传上来的信息点数,多个信息平台系统,信息量已经到上百个信量了。未来泛在电力物联网建成以后信息量达到数百亿的规模,我看过相关这方面的资料,包括做出的一些分析,未来几年电网公司要上传的信息量,要达到几百亿左右。

这是泛在电力物联网的主要特征,实际上包含了信息的高效处理,实现全面的感知,包含万物互联和人机的交互。说的比较直白一点,就是包含电网当中各层次的设计之间的信息连通,包括人与设备的连通等等。

最后,实际上要支撑电网公司的增值业务和其他的新兴业务为主,这里面提出了四点,就包括电网的经济高效运营,包括提高电网的经济效益等等。前几个我们觉得这是电网公司最近一直在做的工作,后面培育发展战略性的新兴产业,这个是后面最核心的工作。

这是当前国网公司打造最大的泛在电力物联网平台,这是目前显示的数量,包含已经有3.5亿智能电表实现智能急超,还有4点几亿,基本上就是这个数量级,包括大于10亿电力终端接入电网公司的平台,随着5G通信技术的发展,最重要打造最大的物联网的生态圈。

下面介绍一下储能在泛在电力物联网当中的一些价值,储能实际上是智能电网当中一个非常重要的环节,电化学储能目前主要应用是总结为六个方向。其中,目前用的比较大的,大家对于发电企业已经听说过的,火电厂的调频功能,包括对电网当中也有这种的调频功能,主要是解决电网短期的波动和振荡。

另一个作用就是调峰,类似于像抽水蓄能电站的作用,解决分母之间的波动。同时,还有像虚拟电场的作用,实际上虚拟电场就是通过更多整合当前的调控技术和物联网技术,把储能参与到多种能源的整合和运行当中。还有解决一些在新能源发电技术的弃风、弃光,以及改善网价薄弱地区电质量和供电,以及作为备用电源,类似于要充当UPS的作用。

这个是关于火电厂联合调频的技术,等于是调频技术在储能调频当中的应用,使用起来也是把电网调度指令预火电厂出力之间产生的偏差计算出来,然后给一套储能系统发指令,给储能的调频控制系统发指令,来控制储能系统的PCS变流器之间的输出,让这个储能系统和火电机组实现这个联合调频。

那么单靠火电机组联合调频往往会产生几分钟滞后,这个滞后相应引起火电厂的考核罚款等等。通过这种方式可以用很少量的储能来发挥很大的作用,因为这种储能系统不需要配的时间很长,只需要配功率型的电池配半个小时作用,支撑几分钟就可以了。

再一个用户侧应用,这个可以说是在储能当中最简单,最直接的应用模式,实际上主要的获利方式就是风火价差来套利,同时根据一些工业户、商业户削减电费或者变压器的容量电费,可以把较多的变压器降容。同时,也可以减少用户侧后备电源的投资,包括当前的数据等等,都用的这种方式比较多一些。

在电力市场当中的储能来说,实际上不同的地方有不同的价值,因为储能的电力和其他能源不同,电力的存储有一定的顺时的平衡性。那在不同的节点当中,存在一个往往越在负荷中心区域电力资源成本越高,而原理负荷中心的区域发电成本低。在储能方面会产生一个方向性的堵塞,越往末端的用户这边,尤其是像城市中心的用户当中,会出现一些局部的过负荷,这部分电力的实际电力成本是最高的。

在电网当中实际上价值目前已经有了一些应用,就像江苏省公司在去年的镇江储能站,包括像湖南公司在长沙也建了一些储能站,都是变电站建储能站。对电网公司来说,在变电站为节点的这些地方,建设储能实际上可以有效来发挥储能在电网当中对打作用,可以起到承上启下的作用。

因为变电站是电网当中的枢纽,一方面可以解决变电站下级区域供电的电力缺口,尤其是随着包括季节性的变动,包括每天的一些周期性的变动,产生的供电缺口。再一个可以缓解新能源电网和区域送电带来的相关问题。

这个是关于泛在电力物联网当中云、大、物、移这方面的技术,能够在变电站枢纽环节,把技术应用起来,一方面变电站和储能站结合,另一方面同时也把变电站作为一个调控的中心对下级电网作为一个边缘计算的中心,来对下级电网进行各种能源的优化控制。

这是当前国往公司目前也在推广的多站融合型变电站的解决方案,多站融合型变电站实际上是今年国网公司互联网部还有发展部,都在部分的省区做这方面的相应试点,包括上海、江苏,包括像北方的内蒙的蒙东、山西、湖南这些省,大概有十几个省有几十个这分娩的试点项目。

这类项目包含了对原有的110或者220的变电站基础上做一些新型的改造,包含了传统的变电站,包括储能站、数据中心,还有通信的卫星基站,以及分布式能源站和充放电站,实现多站的合一。

多站合一当中数据中心等于后面也是作为一个下级的供电区域的大量数据采集商量以后的前置的处理中心,我们是这么理解的。同时,这个数据中心可以对下级的能源分配做出一个调度。以变电站为节点,变电站下级区域相当于小的能源互联网小的子网。

而储能在这个环节当中可以实现最大化的应用,同时在变电站低压侧的节点,像22万变电站出现3.5万,接入到这个当中可以对下级供电区域起到很好的调节作用。同时,在这个变电站附近又接入相关的充放电站,对电动汽车的充放电可以通过储能的调节,来实现柔性、有序的充电。同时,包含风力和光伏发电,尤其是像分布式光伏,接入到分布式能源站当中,也可以和储能、电网之间形成很好的的协同。

下面简单介绍一下,我们公司在储能系统方面支撑泛在电力物联网方面一些相关的基础工作。这个图搞过储能的一看就会比较清楚,实际上包含电池本体,包括模块,到做成整个系统集装箱。系统集装箱当中融合了很多功能,这套储能集装箱可以配合我们的PCS实现运行,这种功能可以同时具备双重属性,也是以往核储协同当中重要的组成部分。同时,也是边缘计算当中的一个核心操作层我们在新一代储能系统未来也将满足国网公司230通讯要求。

这是我们公司关于未来适应电网公司储能说使用的软包电芯,我们采用软包电芯具有很强的安全性。因为软包电芯是当前锂离子电池的重要发展方向,它具有能量密度高,同时也具有功率能量密度,包括容量的能量密度都非常高,而且性能也比较稳定,同时可以具有较大的安全性。而且可以满足多次的充放电循环,目前我们公司在储能领域已经投运了大概近500个兆瓦时的储能项目,目前是没有发生任何安全性的事故。

这个是接入电网的典型设计,包含接入电网当中的先进系统集成优势,包含了系统的优化设计,可以使系统的占地面积可以达到每个兆瓦时,这里写的是100平米,实际上要低于这个面积的,一般在六七十平米左右。

这是一个典型的储能站接入的图,可以看到像相关的控制装置都接入到系统当中。这个是电化学储能的价值,对电网的主要价值可以减少设备的扩建,包括提高电网设备的利用率,同时减少火电机组的调控次数,平缓电网的峰谷,提高电网资产的利用率。

这是我们公司关于储能的云平台,这个储能云平台对储能系统实现一个全面的监测。具体的云平台功能,包含了对系统的充放电和电站的收益分析,包含电站里面储能系统相关数据的监测,以及档案的维护,以及组态等等。

下面介绍一下相关的案例分享,这个是我们公司在2015年做的能源互联网的示范项目,这个项目虚拟电场的项目,包含了15兆瓦的光伏,10兆瓦的风电和10兆瓦的储能,主要应用就是实现了通过储能来平滑风电和光伏的上网波动。

这个项目也是国家能源局首批能源互联网的示范项目之一,这个是项目的主要架构图。这个是江苏的电网公司在镇江做的储能站项目,这个是我们公司去年在湖南长沙中标的储能项目。

这个是我们公司中标第一个关于火电厂联合调频的项目,这个项目是电化学储能收益当中最好的项目,这个项目的投资回收期在两年左右,当时政策也特别好。同时,这个火电厂本身原有的KP值比较低,通过储能项目的改造,通过调频把KP值大幅提高,当时山西省调频补偿政策也非常好,所以这个项目的当时收益也非常高,收益回报周期非常短,目前电化学储能还没有收益这么好的项目。

这是这个项目整体的方案,这是我们公司在储能方面全产业链相关的工作经验和布局,包含了我们公司在研发、生产、建设、运用等等各个方面都希望与各省电力公司和相关的能源企业展开深度的合作,谢谢大家。

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