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低碳院缪平:大容量储能在可再生能源发电侧的应用

北极星储能网  来源:北极星储能网    2020/8/27 14:32:10  我要投稿  

北极星储能网讯:氢储能可以用于调频辅助服务市场和调峰辅助服务市场,相对来说调峰辅助服务市场规模比较大,未来占电力市场的15%到20%,而且电量的转移规模也比较大。所以我们认为在新能源快速增长的这个背景下,火电机组调峰制氢储能具有规模化发展的潜力。

——低碳院缪平

2020年8月26-28日,由中国能源研究会、中关村管委会、中关村科学城管委会指导,中国能源研究会储能专委会、中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所联合主办的“第九届储能国际峰会暨展览会”在北京召开。峰会主题聚焦“聚储能十年之势,创产业十四五新机”,同期举办储能联盟十年纪念论坛。北极星储能网、北极星电力APP对本次峰会进行全程直播。

在8月26日举办的“储能与新基建、新应用、新市场”分论坛上,国家能源集团北京低碳清洁能源研究院院长助理缪平为我们进行了“大容量储能在可再生能源发电侧的应用”主题演讲。

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低碳院缪平

缪平: 我来自国家能源集团北京低碳清洁能源研究院 (简称低碳院),低碳院是国家能源集团总部研发机构。今天主要跟大家分享我们对储能的一些看法,将从四个方面跟大家进行分享。

第一部分是关于发电侧大容量储能的现状。

最近十年以来我国能源结构发生了一些变化,火电从73%下降到不到6成,风电和光伏大幅度的提升。 但在整个电力市场当中,火电主体能源作用还是非常明显的。 从设备利用指标来看,发电小时数是一个关键的经济指标。以我们国家能源集团为例,国家电力的火电发电小时数在4246个小时。从全国平均水平来看, 去年风电利用小时数是2082个小时,光伏只有1169个小时。所以这样看来,发展大规模储能来提升可再生能源发电效率是一条有效途径。

从储能发展的历程来看,可以分为这样四个历程。“十一五”期间我们主要聚焦于储能设备的开发, “十二五”期间聚焦储能系统的集成,“十三五”期间,人们开始聚焦储能业务模式的研究,储能商业模式是什么样的? 接下来的“十四五”期间, 我们认为储能将走向融合创新的模式,从而形成一个智能化可持续的产业的生态。

国家政策层面,5月19日能源局发了一个《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见》,明确的鼓励要建设以电为中心的综合能源系统,实现电源侧的风光水火多能互补。6月18日发改委和能源局也印发了指导意见,鼓励多元化的社会资源投资储能建设。我们再对比一下过去的三年, 2018年电网侧储能发展得非常快,但是此后因为输配电价政策调整的原因发展放缓了。2019年其实是储能的冬天,储能在电网侧和用户侧都遇到不小的困难。2020年有一些改善,一些省、市、自治区出台了相关的政策支持储能。 如今年上半年就有新疆、内蒙古、江西等12个省、市、自治区发布了相关的政策,鼓励储能在新能源发电侧的应用。另外,包括内蒙古、湖北和山东在内的省、市、自治区对储能配置,还有储能的时长这些因素提出了一些明确的要求。还有内蒙古、湖北、辽宁、河南等省、市、自治区提出来优先支持新能源加储能这样的项目。

所以在2020年上半年,新能源+储能看起来发展比较快。但是在快速发展的情况下也产生了很多的问题,这个问题非常的大。一个是低价竞标的乱象,昨天刚看到一个报道,一个项目的招标价格达到低于1块3。这是非常无序的竞争,价格低于储能的成本价,这样再下去的话,这个行业是不可持续的。同时也是因为这样一个问题,大家都在压缩储能盈利的空间,导致储能往往会牺牲质量。这样一些劣质储能项目也会上马,会导致对行业的打击,特别担心的是安全事故的发生。我们觉得在这方面有两件事可以做:第一件事是引导和激励储能产业的发展,保护储能产业的发展空间。第二个是出台更加有技术权威的标准,用国家标准引导这个行业的健康安全发展。

第二部分给大家简单的介绍几个我们国家能源集团的储能项目。

第一个项目国电和风北镇储能型风场项目,该项目2015年已经竣工了,当时是国内电源侧投资最大的混合型的电化学储能示范项目。项目96MW风电,配置8 MW储能系统,包括5 MW磷酸铁锂电池储能,2 MW的液流电池储能,还有1MW的超级电容。第二个项目是国电龙源卧牛石风电储能项目,这个项目在2013年投运,主要是为50MW的风电厂配置了5MW/10MWh的液流电池电站,实现跟踪计划发电,平滑输出,提升可再生能源接纳能力。再一个项目是内蒙古赤峰风电场梯次电池储能项目,今年刚刚获批准,已经启动。主要是为赤峰100MW风电场配套1MW/5MWH梯次电池储能系统,这个配置比较小,主要为我们集团开发的低成本模块化的梯次电池储能系统做一个示范,项目如果成功的话我们可能会再申请第二期。另外一个项目是江苏龙源海陆风光储多能互补综合能源系统项目。这个项目在江苏南通,计划配置三个储能电站,一个是10MW/20MWh的锂离子电池储能陆上风光储多能互补电站,一个是1MW/4MWh的液流电池海上风电储能电站,再加一个200千瓦的海上飘浮式的电站。这三个电站可以最大化利用储能电站功能,减少弃风、弃光、跟踪计划出力、提高电源质量,提升风光项目灵活性。还有一个项目是“大规模风光互补制氢关键技术研究和示范”。这个项目是国家重点项目, 是由我们集团牵头,低碳院执行的一个项目。这个项目主要建成6兆瓦的风电, 2兆瓦光伏制氢电站,开发每小时1200Nm3/H制氢电解槽,建成风、光、氢多能综合监控中心。主要目的是打造具有国际领先水平的高效率、高安全性和高可靠性的大规模风光耦合制、储、输、用氢系统综合的示范工程,构建风光耦合制氢从系统优化集成、关键装备设计制造、全环节综合监控与安全防护到全链条运营的完整技术体系,探索大规模可再生能源制氢商业模式,这个项目非常重要,一方面为我们集团的氢能产业发展进行全产业链研究,另外一个是为氢储能做技术储备。未来氢也可以用在储能方面,储能时长比较长的时候,氢储能具有一定的经济性。

第三部分跟大家分享一下传统发电结合的氢储能。

储能的模式我们分成三种,第一种是传统的电储能, 也就是新能源加电池储能。第二种是传统的氢储能,也就是新能源发电+氢储能。第三种我们称之为融合型的氢储能,就是用火电制氢与交通化工耦合起来,对新能源发电进行调频调峰。第一个模式在目前市场情况下经济性可能会受到一定的影响,第二个模式情况下,因为技术水平还有一定的限制,所以现在经济型也不是很高。第三种模式,在目前的市场和技术水平下,有可能获得一定的经济利益。

氢储能可以用于调频辅助服务市场和调峰辅助服务市场,相对来说调峰辅助服务市场规模比较大,未来占电力市场的15%到20%,而且电量的转移规模也比较大。所以我们认为在新能源快速增长的这个背景底下,火电机组制氢调峰具有规模化发展的潜力。

火电机组制氢调频调峰在产业上有一定的价值,首先可以优化机组的运行,减少机组的考核费用,降低机组度电煤耗,实现燃煤发电和化工行业的耦合发展。氢能国家也比较重视,由国家能源集团来做这个事,相对来说比较有优势。因为我们国家能源集团在风力发电,在煤炭、在煤化工,还有燃煤发电四个领域产业规模全球最大,竞争力也比较强。我们集团也具备上游和下游之间的协调互动的能力,这个协调能力非常强。

所以我们认为火电机组调峰制氢,可以是联接燃煤发电行业、化工行业和可再生能源行业的一个纽带,也是提高燃煤发电资产利用率重要的一个方式。做一个简单的计算,比方说10兆瓦制氢机组,投资2500万,在不同的场景底下计算投资静态回收期在两年半到五年之间。当然这个计算比较粗,但是整体来讲的话, 通过这个简单的计算,可以说明用火电制氢调峰可以获得经济性。

第四部分跟大家分享一下生态创新的能源体系。

要想突破储能行业发展这个瓶颈,我们必须建立联合创新的产业生态体系。目前储能的挑战在什么地方?主要是储能的政策、法规和准则与行业的融合,还缺乏一个更加完善的顶层设计和理论基础,表现出来的是政策、法规和准则的连续性不畅,一致性不好,因果性不强而且不可持续,所以就造成了能源行业还有储能行业的波动。其中一个解决思路是将政策、法规、准则和领域知识的关联数字化,知识要素与数据要素相融合,共同推动数字经济下的能源革命。

我们和院士合作提出了四流融合机理和泛能源大数据的概念,目前低碳院在做的几个项目,包括省级能源系统模型,这个模型主要是在一个省级区域里面,将风光水火氢储这些元素进行进行融合。这个四流融合的机制,主要是信息流、价值流、能源流、物质流的融合,加上我们的储能,就有可能破解四大能源矛盾。四大矛盾主要是化石能源与可再生能源之间的矛盾,集中式和分布式能源之间的矛盾,还有一次能源和二次能源之间的矛盾,还有电力能源和化工能源之间的矛盾。破解四大矛盾,从而达到碳平衡智能能源生态,我们也可以称之为五行能源生态系统,有风、光、水、火、氢五个元素,其中氢能元素占据一个中心的地位,为什么是氢占据中心的地位呢?因为氢能除了其能源属性以外,还具有另外两个属性。一个是氢的化学属性,另外还有非常重要的储能属性,氢能可以用来储电,所以我们认为氢能在系统里面是占据了一个中心的位置。

最后介绍一下,我们低碳院是如何构建生态能源系统的。

低碳院聚焦于清洁低碳能源的供应、转化、存储和智能化综合利用整个价值链上关键核心技术的开发。低碳院的研发平台主要有氢能源、储能、工业人工智能,还有一个重要的部分,即煤炭的清洁转化利用。从储能这块来讲的话,我们的研发方向主要有液流电池储能技术, 氢储能技术,即电氢化工一体化,还有能源变换核心设备和技术,还有能源系统的解决方案。目前我们布局的研发项目,有高温联合电制气这样的国际科技合作专项,有梯次电池能量管理和系统集成技术,有多能互补微网智能管控技术,还有一个是电制氢调频调峰技术的研发。在相关的氢能源领域里,我们有可再生能源制氢监控安全保护系统这样的国家重点项目,有前面提到的省级能源系统模型项目等。通过这些项目的布局和实施,我们正在从整体上构建国家能源集团能源新生态。我今天就介绍到,这里谢谢大家。

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