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储能参与调频的价值与发展趋势

   日期:2018-11-09     来源:北极星储能网    浏览:812    评论:0    
对于调频领域,储能能发挥一部分重要作用,但不能全是储能,也不能全是火电机组,这是PJM的一个结论,测算它的系统里面怎么样配比储能最合适,从而对于全社会来讲,达到最优的电网调频效率。它的结论是:调频容量里面15%是储能,85%是常规机组,常规机组包含燃煤、燃气的等。我们也测算过国内,国内以煤电为主,储能的配比我认为更高一些,才能达到最高的效果。

为更好地推动我国能源高质量发展,中国能源研究会在北京国际会议中心召开以“中国能源高质量发展”为主题的年会。会上,北京睿能世纪科技有限公司副总裁王澍作“储能参与调频的价值与发展趋势”主题报告,以下为报告全文。

王澍:我的题目是“储能参与调频的价值与发展趋势。”前面一些东西我经常在其他会议上讲,所以快点过。后面探讨一下发展趋势和最近有关的情况。

储能适应于调频。刚才俞总讲到国内几大储能应用领域,辅助服务以调频为代表,现在基本上储能还没有在其他的辅助服务获得补偿。

另外,用户侧、电网公司的储能,还有新能源场站,这是四大类的装机比较多的应用。

我入行储能小十年时间,刚入行时就对几种应用领域的经济性都算了一遍。技术上,储能什么都能干,但是要讨论经济性。从储能价值来看,它的快速、精确的功率特性,比能量的价值要高。这四大类应用中,我觉得调频是有价值的。其次,我认为电网公司的储能很有价值,特别是降低输配电价,以及超前投资建设放缓的形势下,储能替代新建线路或者变压器的方式解决卡脖子的问题,在一些场景下,会很划算。再次,新能源场站储能在解决弃风弃光,减少化石燃料机组的发电,是有价值的。价值相对低的是用户侧储能,用户侧的应用其实不用算,几年之前一个公式就可以算清楚了。

对于调频领域,储能能发挥一部分重要作用,但不能全是储能,也不能全是火电机组,这是PJM的一个结论,测算它的系统里面怎么样配比储能最合适,从而对于全社会来讲,达到最优的电网调频效率。它的结论是:调频容量里面15%是储能,85%是常规机组,常规机组包含燃煤、燃气的等。我们也测算过国内,国内以煤电为主,储能的配比我认为更高一些,才能达到最高的效果。

我经常更新这个储能调频世界地图,大家会看到很多国家搞储能调频。比如说美国,美国最早的时候我们观察储能用在电网里,缓解输配电的投资延缓,解决卡脖子问题。后来在2011年,有了FERC755政策之后,电力市场搞了调频按效果付费之后,有很多储能厂商投调频了。美国的调频服务都是独立储能电站,作为独立的辅助服务主体参与调频市场。

我们观察美国、英国参与辅助服务有一个特点,上的很快、饱和的也很快。当大家如果都知道怎么玩了,一个市场大概三年时间就能饱和。比如说PJM市场,PJM是全世界最大的独立控制区,我们观察也就三年时间就饱和了,现在再进入PJM调频的储能很少。

英国更快,英国最快有两年时间,调频就够用了。而且把常规机组的调频容量挤占了很多。

中国也在快速发展,刚才俞总说有二三十个储能调频项目,我们梳理了一下确实这么多。一开始我们做的比较多,后来有很多厂商愿意做这个。到目前为止,国内已经投运了40MW储能调频项目。中国的储能调频项目都在火电厂里,不具备独立储能电站参与辅助服务,这不是技术问题,主要是政策和管理问题。

韩国规划的不少,从它的电力系统来讲,规划了500MW的调频系统。韩国近一年调频储能电站出了很多问题,这也是全球都在关注的。我们在思考,为什么美国这么多的电站,他们没事,韩国就有事?对于我们运营商来讲,采购设备、投资运营,因此,我们也很关注设备安全性。

这是几个国外的储能调频电站案例,绿色的集装箱是比亚迪的系统。旁边的32MW的储能项目是美国的A123公司的储能系统,这是当时看到世界最大的单体储能电站。现在谈储能电站大小已经没有多大意义,因为基于集装箱设计,项目想做多大就多大,只要能把投资评价做出来,有投资就能干,没有问题。我觉得飞轮这两年国内也有一些厂商跟我们聊,我觉得飞轮是一个很好的技术,能把成本降下来更好。

我们持续梳理国内的辅助服务规则,基本上规则可以按照国内六大区域划分。每个区域的规则都不太一样,辅助服务中,调频关注的比较多,调频收入比较高。对于调频来讲,原则上基本按效果付费。国内外一些先进市场设计经验,按调节性能和调节深度、辅助调节里程付费更合理一些,更能激发调频资源的积极性,无论改造还是建设。

在国内刚才所说的几个调频区域,我们的项目分布在山西、京津唐、蒙西几个地方,广东在除华北的另外几个区域调频走得靠前,它的市场已经开始运行了,通过投标、报价确定价格,广东也是按照性能和里程付调频费用。其他区域基本按调节电量付费,这对于储能并不是很好的商业化环境。能源局多次发文件说按照效果付费,但是下面细则修改时也需要个过程。

现在国内先后投运了6个储能调频项目。我们是集成商、运营商,对储能的技术路线是中立的。我们用过三元电池、锰酸锂、纳米磷酸铁锂,三种不同的锂电技术路线。具体选择何种的技术路线,要看成本。

最新投运的是杭锦电厂,是蒙西的一个项目。蒙西的风电、光伏装机加一块,几乎是蒙西负荷的规模。风电光伏增加了有功的波动性,而且蒙西小机组多,大机组,需要有好的资源来平抑波动。我们在杭锦的调频效果不错,很快达到预期,目前调节性能能在蒙西排第一。

睿能是第一个实施国内储能火电联合调频项目的,所有项目加一块大概有6000万kWh充放电的经验,也积累了一些数据,不断的改进算法。我们也开发了全套储能集装箱之上的控制系统,包括软件加硬件。

未来要做的项目除了山西、京津唐、蒙西,我们对于广东市场还是很期待。

从运行经验来看,储能调频的应用对于储能来讲,要求还是很严格的,功率特性要求很高。这是山西的一个9MW储能系统实际运行曲线,一天有200、300次的充放电的折返。功率要求比较强,通常是大功率的充放电,和用户侧的调峰完全不一样。对于系统的设计和用户侧储能系统差异很大。

我们看储能,无论是它的寿命还是安全性,都要结合实际应用的需求来定。我们用的储能系统要求比较高。我们不能只从电芯的物理层面讨论哪种技术更安全,在系统层面,还有电池包、BMS,各种的电气设备,还有保护和消防。对于我们还是电网企业,最后要的是一个系统,我们要看系统整体安全性。我们观察到国内外出现的一些事故,多数情况下,电芯不是事故的根因,而是电气系统,所以要从系统设计来看,对于强功率型的储能运行系统很重要。另外,我们观察到京津唐的调频需求比山西的功率特性还要强,一天要大几百次的充放电。

国内调频的趋势有这么几点:

调频需求不断的增长;以前调频为了满足负荷的波动,现在新能源越来越多,光伏在有的地方比风电都多了。他们的波动叠加到负荷上,对于区域电网来讲,短时间的功率控制需求会更高。

储能成本不断下降,作为我们来讲,很愿意看到储能成本下降,这是很好的一点。

随着机组参与调频越来越多,发电企业的客户了解到,机组提供调频之后成本越来越显性化。最典型的煤耗上升,发电企业不断的尝试各种努力降低1g煤的时候,遗憾的是,提供调频却又可增加了3g煤。

最后简单几句话说一下调频市场化,调频市场化是一个趋势,所谓的市场化是和之前的两个细则补偿相对应。补偿是说政府定好辅助服务品种的价格,比如说调频就5块、10块,文件里面写好。但是对于市场化来讲,价格是由供给和需求共同决定的,所谓供给就是能够提供调频的电源报价,需求是电网公司说明天需要多少的调频功率,根据你的报价排序,选某一个边际机组,要么是边际结算,要么是价格结算。价格和机制都是走市场化,和以前政府确定一个价格有显著差异。另外,市场化情况下,谁有资格赚调频的钱,这也是由竞争决定的,不是调度决定的。

从能源局宏观政策来看,已经有8个独立市场化省份,我们观察到山西、山东、广东先后正式实施调频市场化。京津唐、河南、西北也逐步探索调频市场化,这是我们观察到的一个重要发展趋势。

谢谢大家!

提问:我想问一下调频市场对电池的功率密度和能量密度具体需求多大?

王澍:我们没有一个明确标准,对于应用来讲,最重要的是把这个东西放到电厂里面。一般火电厂,很多电厂占地有限,更看中功率密度。这个功率密度没有一个标准,主要看厂商产品。厂商产品合适我们就可以用。

主持人:首先算价格帐,不像电动汽车,因为电动汽车的空间已经限死了,这个时候一定要突出电池的某些指标就比较容易说。它这些是经济限死的,其他指标都可以空的,所以你这个问题在他这儿不突出。

提问:做的项目都是几十兆瓦到百兆瓦,这对于调频来讲是不是太小了。刚才讲中国搞40MW、韩国是200MW。

王澍:那是总共的。

主持人:对于一个火电厂够了。

提问:调频这块每天的充放电好几百次,这对电池的寿命有什么影响?

王澍:山西项目用了一年之后标定过,从容量衰减来看,那个电池能用五年。从商业模式来讲,如果初始投资足够低的话,我们可以接受相对低寿命的电池。以后电池成本低了,可以替换电池包。 
 
标签: 储能电站

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