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王大庆:IDC储能应用与展望

   日期:2018-09-11     来源:中国储能网    浏览:1972    评论:0    
核心提示:9月9日,第二届储能电池技术发展方向研讨会在京召开。本次会议由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会与中国科学院电工研究所
9月9日,第二届储能电池技术发展方向研讨会在京召开。

本次会议由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会与中国科学院电工研究所储能技术研究组联合主办,北京好风光储能技术有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司、中天储能科技有限公司、长兴太湖能谷科技有限公司及合肥博澳国兴能源技术有限公司等单位联合支持。


浙江南都电源动力股份有限公司装备电子研究院院长王大庆出席了本次会议,并发表了题为《IDC储能应用与展望》的报告,以下为演讲全文:

王大庆:各位领导、各位专家大家下午好!我就IDC储能专题跟大家做一个汇报,今天下午陈老师一开始就讲了电池技术六个方面,我看了一下我这个话题就跟第四个方面,属于电池应用技术。今天好多老师专家讲了电池技术,而我的专业不是电化学,我的专业是搞电力电子的,主要是做电池的应用的。为什么要分享这个项目呢,是因为我们在储能的应用过程中,怎么能够找到一个细分市场,一个更好的应用场景,能够把我们的技术,把我们的产品发挥出它的更大价值。

这个是整个IDC数据中心全生命周期的一个成本分析,这个数据是来源于运营商的典型一个大型数据中心,我们看结论,CAPEX和OPEX整体构成生命周期的TCO,超过一半的成本是电费,怎么能够提升数据中心的投资运营回报,降低TCO呢,降低TCO两个手段,一个是降低电费单价,另外一个降低数据中心的PUE,好多部件厂家,包括像空调、UPS,他们是通过提高部件的转换效率,提高系统集成方案的效率,他们目标都是来降低PUE的。但是好像始终没有看到怎么降低电费的单价,在数据中心的应用。储能的出现使得这个成为可能了。

这个是我们前面做的一个项目,一个试点,就是北京,大概有一块,谷价三毛多,峰价一块四毛一。基本的原理是在晚上的时候充电,峰值的时候放电,停电的时候非充非放。IDC储能这个话题在很多交流会议当中,已经有很多同行或者说是厂家都提到了,也是一个讨论的热点,开始时是一个很好的想法,后面听到有一些质疑声,到慢慢出现了好多落地的试点案例,到目前越来越多需求。就我个人预测,可能未来一两年会有大批落地项目出现。其中有一个讨论热点就是关于做这个IDC储能的可靠性问题,因为一提到数据中心,大家都会对这个数据中心可靠性会特别关注,可能就会觉得在应用这么重要的场合,会不会影响了数据中心可靠性?实际上是这更多的是个担忧,我们需要从问题、风险和具体的解决方案层面来分析、解决,我们会发现其实这些疑问都是可以很好的解决的,我们后边会从更多的方面来探讨这个问题。

首先从电池本身的一个价值,从原有的价值来讲,就是备电,首先备电的时间是不是够,那从我们这个容量分析来看,就是在设计上即使在峰电放完电时候会保证15分钟的备电时间,这还是最极端的情况下,其实在任何时候电池的备电的容量都是远超于这个极限的,甚至是两倍,备电时间可靠性来讲是提高的,并不是降低的,这是第一个。

第二个就是电池失效的判断更加及时有效,就是从备电可靠性这个事情上来看,现在我们数据中心关于备电可靠性痛点问题在什么地方呢,我是了解到一些情况,因为有的数据中心电池一直处于浮充状态,谁也不知道它是好的还是坏的,电池好比就是打仗,养兵千日用兵一时,等真停电的时候能不能撑起来,但是实际上确实是有一些事故发生的,就是不知道是好的是坏的。储能这个模式当中每天都会通过BMS的管理,能够及时发现短板并维护。所以说从上面两个方面来看,可靠性不是降低,是增加的。还有一个疑问,其实是对于这个UPS挑战,UPS是一个电源质量管理的设备,是用来保证可靠性的,现在又充当了PCS的角色,那这个是不是就会增加了控制难度,降低可靠性?其实不然,UPS本身就具备充放电功能,本身具备联合供电模式,在硬件上不需要做任何的改变,HVDC更是天然具备联合供电能力。因此从供电可靠性性上而言,UPS/HVDC的本质没有变化,只是增加了一个储能管理的需求,UPS还是原来的那个UPS。

这个是我们做的一个储能的IDC总体方案,这个方案是不会改变原有的数据中心配电机构设计,包括这个空间位置,承重等等,保证备电的方式方法有几种,原来如果30分钟备电时间,因为从标准上,A类B类要求都是15分钟,如果能够把15分钟作为可以保障的时间,另外15分钟容量就可以储能。另外一种我本身设计的就是15分钟,我们能不能再增加一些电池容量做储能。

这个方案里面是有三个比较主要的关键技术,或者说是主要问题需要去解决。第一个循环电池,这个我记得在今天上午一开始的时候刘秘书长就提到了,整个行业里面基本上是循环DOD深度70%,达到3700次以上,这个确实是可以的,按照每年365天再刨去一些维护时间,这样算起来十年是足够的,十年的储能生命周期本身就有很大的客户价值。

第二个就是对于UPS需求,这点其实是刚才提到的,这里需要去澄清或者是需要去探讨的,是不是在数据中心进行储能,那么就会对于UPS进行大量的硬件的修改和改动,答案是不需要的。因为像刚才高总介绍在通用电源的储能场景是一回事,如果是直流,每个电池也是直接挂在负载端的,从硬件上来看,是不需要做任何更改的,他是天然的具有联合供电模式。第二个就是UPS,咱们通常说的交流的UPS,核心需求就是能不能进行联合供电,只要具备这个功能就可以进行削峰填谷,UPS目前行业里其实就是主要三大类,工频机、高频机、模块化UPS。工频机的电池是直挂母线的,也是天然的联合供电模式,即使包括现在的模块化UPS,也都有联合供电模式。为什么UPS都有联合供电模式呢?因为如果负载端发生过载,或者说瞬时的短路,一下就超出了设计能量,那么它必须有一条功率的途径能够把这个短时的负载,短时故障清除,这就是联合供电模式。所以我们在IDC储能应用场景下其实是发挥了UPS之前不常用的功能,但是确实是UPS已经具备了这个功能。硬件上不需要做任何更改的,但是可能还是有一些控制策略需要和电池的储能系统进行对接。因为在储能这件事上储能系统,要告诉PCS什么时间充,什么时间放,这个是控制策略,这个就是后面要讲的EMS。

基于这些需求,只是需要一些简单的通讯模式跟刚才通讯基站是一回事,EMS跟这个UPS和HVDC功率上有联合供电的模式,控制上有通讯的途径即可。最后一个是充电能力,UPS得有足够功率给电池充电,不能放完电了充不过来,那也不行。目前行业里面,主流的UPS厂家的充电功率能力都在10~20%之间,足够我们进行削峰填谷。这个是BMS系统和EMS系统,BMS大家都比较好理解,但是就是要清楚的知道我做储能的时候,电池的健康状况,以便我们做出相应的控制、保护策略。EMS是整个储能系统控制大脑,需要进行状态控制和逻辑管理,确保经济性,并不是说我们用了这个储能电池挂到了UPS上,所有的策略交给UPS,就可以稳获收益,而是需要进行策略管理的。在储能应用场景下,UPS首先第一个需求是他还是一个UPS,整个系统供电可靠性还是UPS担当,只是在做储能的策略时候需要有EMS配合,UPS充当PCS的功能。

还有一个话题也跟很多朋友交流过,包括很多客户,有的客户会问,就是说这么多数据中心,一个数据中心一年电费好几千万,是不是做了这个就一下没电费了?不是的,因为他是有前提条件的,这个就是典型的一个联合供电的UPS的联合供电架构。以目前削峰填谷这种控制策略来讲,电池放出来功率占整个功率大概就是30%左右,所以说它降费也只能降负载功率的30%左右。

刚才说的是降费幅度,提到降费还有一些前提条件,是不是所有IDC的数据中心场景都可以用?其实也不是,每年数据中心基础设施的市场空间大概是两三百个亿,包括UPS、电池、空调等等,大概是这么多,但是其中可能电池作为备用来讲,占百分之十几,如果这些模式完全可以变成数据中心的储能,可能会让这个设备的市场空间会发生倍增。所以这个对于市场来讲很有吸引力的,但是有前提条件的,第一个就是必须要有电价差,咱们储能所有的源动力,所有的客户价值都是电价差,如果没有电价差就是不可能的,像哈工大的王老师提到的,确实南都在用户侧的储能做了很多,包括我们现在在发电侧的储能现在都做的也很多。但是并不是说在什么地方都可以做,有一个电价差,通过这些商业模式来落地的,这是第一个。

第二个就是适合大型的新建IDC,满足电池占地空间需求,为什么是新建的IDC呢,他涉及到了配电,还有涉及到的承重,涉及到了空间,比如北京核心区域寸土寸金,基本是不太可能的。很多大型的新建数据中心我们发现跟运营商也好,新建的是在中心城市的外围,有足够的空间,而且重新规划,很多地方都具备这样条件。第三个就是负载率,负载率不能太小,小到电池的电都放不出来也不行,但是一般情况下就是这个条件最容易满足的,因为数据中心就是用来赚钱的,目前整个数据中心的发展来讲,是一直保持着一个很好的增速,如果没有这么大的负载率,等于IDC运营商的收益就会下来。第四个问题就是承重,每平米1.6吨的要求,这个是标准要求。按照这个要求,我们核算过,包括现在做的储能都是可以满足的,所以没有什么问题。实际上最核心的还是电价差,这个是所有的项目可行性第一个。

其实IDC储能与其叫它是解决方案,或者说是一个产品的话,我觉得它是一个商业模式的创新,首先是商业模式创新,其次解决方案创新,所谓商业模式创新就是什么呢?就是把投资+运营替代原来的简单的产品买卖,这样的话就可以把整个全生命周期成本拿出来做对比,来考核这个项目。这个是大概做的一个测算,具体的数我也不念了,大家也有材料可以看一下。投资+运营的这种模式,对于客户来讲是省了TCO,原来买电池的可能不需要完全买,或者只需要买一部分,定价差高的话可以不出钱,只要有地方就够了。第二个不光是买卖的问题,省了好多财务成本。再一个IDC储能和一般的用户侧的储能相比较而言,首先利用了UPS供电架构,不需要对PCS进行投资,第二个也节省了很多EPC工程投入。最后,借用陈老师的话,我们的技术是为了解决客户问题的,解决了客户问题就能够给客户带来价值,只要有价值就一定会有成熟的商业模式,就可以批量应用。感谢各位专家的聆听,欢迎批评指正,谢谢。 
 
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