PPT干货：细说储能领域十大技术

本文来自李建林博士于8月25-26日在无锡举办的首届全国用户侧储能细分市场开发与应用高层研讨会上以“我国典型储能示范工程及技术走向”为主题报告。

首先，介绍一下我国储能领域的现状。

各类储能路线中，电化学储能的项目数最多，其中锂离子电池技术路线发展最快。

从应用场合看，储能在可再生能源领域应用最多，不管是在西北还是东部地区，不过这几年分布式电源的应用比重也越来越大。江苏在用户侧分布式储能这块占比也很大，并且随着电改,储能在用户侧的比重也会占得更大。我们设计了很多正在规划中的百兆瓦级的储能电站，应用在西北电网中，过一段时间大家就能看到项目应用了，这也是解决咱们国家现在面临的弃风弃光难题的。我们对西北电网中青海、甘肃、新疆等地的情况进行了计算，不仅算出了整个西北电网需要的总能量，同时也知道在关键节点把储能加进去能起什么作用。在不久的将来，大家在西北电网当中，能看到大规模集中式储能系统的身影。

近几年储能增长率是很高的，尤其是从2016年同比增长了2倍，预计2017年增长得更快。增量一方面是我刚才提到的和可再生能源集中式有关的应用，另一方面是和用户侧储能大幅增长很有关系的。有一个数据和大家共享一下，这也是我们根据发改委能源局的数据倒推的，按国家战略层面的规划，到2025年，储能在电网当中的装机要达到24吉瓦，也就是2.4万兆瓦，相对于2016年的300兆瓦，是80倍。所以，储能的市场前景是极其广阔的。

下面，我把储能的作用或者说示范工程设计的主要依据展示一下。储能在电网的发、输、配各环节都有相应的作用，我们通过相应的示范工程可以佐证。比如说在发电端，我们在张北有大型风光储能示范工程。在辽宁，我们在风电厂里面加了5兆瓦2小时的液流电池储能系统。在青海格尔木光伏电站项目里，加了15兆瓦、18兆瓦时的储能系统。这些项目的运行情况都证明了，在发电端加上我们的储能系统，是很有作用的，后期我们逐步地会在火电当中，比如说火电联合改造，以及储能参与电网调频方面和火电机组配合，也加一些相应的储能，通过一些示范工程证明其作用。在山西电网公司，已经有四个这样的调频电站，有些已经投运了，有些正在调试。通过实际运行可以证明，储能参与调峰调频是有相应作用的，在发电端作用很明显。

另外一个在输电和配电环节作用也很重要。大家知道借助储能系统可以提升特高压线路的通道利用率，这块也有相应的示范工程。我们河南省电力公司这个场景是哈郑直流，从哈密到新疆，因为河南一旦特高压放松闭锁以后2600兆瓦就失去电源了，所以解决方案有两种，一种是建混电机组，可是建好以后利用率极低，并且即使有利润每次启动也就是十几分钟就过去了，甚至是秒级的，利用这个不一定是很划算的。所以我们在河南电网里面也进行了计算，在特高压变电站我们选了10个点分别将200MW的储能系统对电源进行了一个支撑，一旦特高压闭锁之后通过储能应急电源给负载供电，并且在不发生故障的时候提升通道利用率，实际当中正面是很有效的，只不过现在储能成本偏高这种商业模式还没有探索清楚，所以我们在河南是先拿一个点做。

在输电和配电环节也是有相应作用，用电端这个作用就更多了，上午咱们江苏公司的朋友也介绍到了，在用户侧加了大规模的储能以后，我们验证汇聚效应在验证端，所有储能听这个电网统一调度以后能起到意想不到的作用，储能在这种发输配环节都有意想不到的作用，随着时间推移这些工程的储能作用会越来越凸显。

下面我把几个主要示范工程的原理跟大家展示一下。应用大规模储能，可以平抑风电功率波动。我们在国家示范工程和辽宁示范工程中加储能系统，对整个风电场的簇率进行平抑，没有储能的时候风电场的波动特别大，然后控制储能装置进行处理最终使输出比较平抑一些，尤其是从振幅上加了储能之后幅度是比较小的，没有储能之前波动是比较大的。这里面有一个科学问题就是储能如何和风电厂配合做接线方式，我们现有的示范工程主要是集中接，不管是张北的14MW、63MW时的还是辽宁的我们都是在整个风电场出现端把这个储能接在了一起，这是否合理呢？也不一定，还有待于进一步论证。

国外还有一种做法是每个风电机组自身加一些东西，这两种方式我认为都是走了极端了，每个加的时候会导致总体加的储能量大于整个加的储能容量，因为大家知道风电厂机组之间的波动自己可以平抑一部分，这种加都是从小到大通过串并的方式结合起来的，这样的话把一个电站做到兆瓦级乃至十兆瓦、百兆瓦级，通过大连串并形成一个电站，这样控制起来是比较复杂的。我个人倾向于一条线上接送一个八台或者九台机组，以这种为代表加一部分储能系统，这样既利用了机组的广抑作用，又使集成上大幅度降低运行难度和风险，我们在甘肃的示范工程就是这么做的。

这里面，储能在风电场里面还有两个很重要的作用，其一是跟踪计划出力曲线，其二是提高电网安全可靠性和电能质量，减少峰谷差。

电网调度上对风电场怎么调呢？就是你明天发电的时候今天要把曲线提前给调度报上来，比如说你报了一条红线，第二天不管是风电还是光伏这个可能测不准，因为风速和日照度变化比较大，我们国家风电和光伏的水平还没高到这个程度，这样的话一旦你测不准最终使风电或者光伏出力会出现黑线变化特别大，会超出预定范围。这样你系统的说超过蓝色线的时候储能就充电，然后再放电，通过储能充放得到一个很好的调整，使它沿着规定的路线运行。我们给它起一个名字叫“友好调度”，比如说我们在青海和辽宁都验证了这个作用，只要能在正负10%的误差带宽内运行的话对电网是比较友好的，这样标起来也相对容易一些，对我们的计划是有帮助的，后期尤其是光伏电站这个作用更明显，我们在格尔木上加了光伏以后主要就是起了这个作用，使它能够更好的跟调度曲线。我们给它起名字是电网友好型的发电厂，假如说所有的光伏电站都是友好的，都配置10%的储能的话电网调度起来会轻松很多，这也是前一段时间青海能源局的政策，要求风电厂的光伏电站加快，其实这个是有理论依据的，只不过现在由于商业模式很多人觉得不一定能算得过账来，所以有强制性标准作为推荐性标准，不过我个人建议这一块还是要关注，加上以后算长远账的话划得来的。

另外对于风电功率波动大幅的降低，大家可以看出风电光伏在升和降的时候波动率是比较大的，借助储能装置以后可以把这个幅度降低。我们在张北得出两个重要的指标，波动率一个是每分钟2%，每10分钟7%。假如说我们所有的标准里面风电光伏把这个标准加进去以后，不加储能基本上是做不到的，国外就是能做到这个，尤其是国外风电场里面加储能加的比例很高，像日本清森（音）的风电场是51MW加的储能是34MW，就是17个2MW的电池，这个比例特别高，最终可以是风电按既定曲线你让他怎么发就怎么发只不过代价是比较高的，我们国家现在在风电厂基本上是按10%加的，光伏电站略微高一点，我们推荐的是15%到20%，加上以后就能起到一个很明显的作用。