儲能國際峰會2014——分論壇一:2014分布式光伏與儲能系統 文字實錄
主持人:中關村儲能產業技術聯盟監事長 石彤(上午)
巴爾能源 劉軍(下午)
會議地址:國家會議中心三層會議區會議室309A
會議時間:2014年6月24日(上午)
謝彬:
大家早上好。我是中廣核太陽能有限公司的謝彬。下面和大家分享一下中廣核太陽能公司光伏微電網在儲能方面的技術與應用的一些經驗。中廣核太陽能公司是中廣核集團的二級子公司,是中廣核集團在太陽能產業唯一的專業投資平臺,主要業務是電站的投資和運營、光伏光熱項目以及微網項目。下面我介紹一下我們在大型微電網電站運營的主要難點。第一個難點是大規模微電網系統需要同步機特性的多機并接運行,由于現在我們并不具備同步機特性,所以其實限制了組網規模和組網方式,也影響了組網的應用和拓展性,另一個難點是對于光儲能峰巔控制。
因為光伏發電的特性是隨機波動,需要進行大功率跟蹤,因此蓄電池充放電需要遵循該特性,光伏電量的變化影響了充放電的控制。我們現有技術還不能兼顧充放電控制及逆變器的運行。而對于逆變型電源來說,只能應用單一類型電壓源,并網時候多以電源方式介入,不能實現多種電壓源并結組網。另一個難點是頻率問題。由于光伏發電和負荷用電是隨即波動的,對于電站來說,要保障供電的平穩,同時還需要功率調配和保障安全度,也需要通過電量調控來保障系統的可靠性。實際上對于多源系統來說,它的難點在于能量平衡的問題。因為多源的系統需要能量管理系統來進行協調。而多源的連接、多態的共存、多源的并接等,這些都需要根據設備狀態、用電需求等情況進行統籌管控。
我們認為大型光伏離網電站的關鍵技術包括設計的優化,合理的配置,以及善于使用設備運行模式等。我們采用的方案是黃河儲能,通過科學的搭配,對于儲能的充放電特性進行充分的應用,在這里儲能相當于負荷調配的結點。然后通過平抑波動、平衡功率等方式,對能量進行智能的管控。對于高滲透率電源構建的微電網,頻繁的大幅度劇烈波動,需要設備能夠快速反應,能夠平衡這些光伏發電的劇烈波動。而儲能在高滲透率構建的微電網中,提高了系統的穩定性、可靠性以及效能。
儲能系統的主要層級有:電池管理層級,簡稱EMS,用于對所有能量和負荷預測進行調度;另一個是PCS的管理層級,主要是對電池的控制和對能量系統的調度,能夠隨時平抑各種負荷和發電的波動。中廣核做了很多示范項目,包括青海玉樹曲麻萊縣的7.2兆瓦項目,以及另一個3兆瓦的項目。
下面我將重點介紹一下青海玉樹曲麻萊7.203兆瓦項目的基本情況。曲麻萊縣的總變壓器容量約為5.6兆伏,之前是通過自取水電網進行供電,根據電力調配大約每三天可以給曲麻萊縣供一次電,供電量約為600千瓦。中廣核為了解決曲麻萊縣長期不能穩定用電的問題,申請了離網電站項目。
我們的7.203兆瓦供電項目的配置是:5兆瓦時的鋰電,20兆瓦時的儲能系統,7兆瓦光伏發電系統。我們采用集裝箱式的用電器,電站的技術特點之一是采用了微電網架構,實現了大規模的光儲電站;同時采用了多維動態的EMS系統來實現智能管控,保證了系統的高可靠性。目前該電站已經運行了半年左右,能夠持續為縣城供電。通過該項目的實際運行情況我們發現,無柴油機的大型離網電站在技術上是可行的,而且比較可靠。
同時我們也發現一些問題。首先是鋰離子電池和鉛酸電池的混合結構對整個系統可靠性有明顯的提高,且儲能溫度分布對電池性能影響也很大。所以在大規模系統運行過程中,鋰電池和鉛酸電池的加熱負荷很高,這主要是由于地處高海拔地區,溫度特性較差,電池電量必須分出一部分對整個系統進行加熱。
鋰電池儲能系統在整個電站中擔當了電壓源的角色,它對電力系統穩定性有著巨大的影響。而用于檢測電子電源和溫度的鉛酸電池儲能系統不如BMS系統可靠。因此該系統的BMS層級仍需進一步提高和完善,才能使電池的效能發揮到最大。
在這種大規模離網電站中,我們又增加了遠程監控、診斷和升級功能,這對于偏遠地區商業化運營十分重要。但該電站的遠程監控能力、故障分級和大數據處理能力,以及自學習能力,和EMS都有待提高。同時大型離網電站對設計、施工和設備要求也很高,要在項目前期的開發階段做好充分的準備。
謝謝。
王仕城:
感謝各位。我是中關村儲能聯盟的副理事長,在這里我想從產能角度跟大家做一些經驗的分享。索英電氣從2002年做光伏和儲能,最早的光伏網在2013年開始投入運營。
下面我跟大家分享的是無電地區的案例。索英電氣在青海的一個項目位于雜多縣海拔4500米左右的位置,該項目包括3兆瓦的光伏和3兆瓦的儲能。我們配備了一條長約十公里的供電線路,整體形成了一個微電網的系統。該項目2013年11月13日開始試運行。由于鋰離子電池對溫度比較敏感,特別是高海拔地區,房體的保溫效果更好,且成本相對較低,因此索英電氣采用房體來安裝儲能系統。
由于青海地區環境惡劣,溫差變化較大,施工難度大,因此在施工建設方面成本投入較高,建設工期也較長。但建成后,整個微電網系統的實際容量比剛才提到的十公里線路的負荷要高很多。我認為所有的供電系統最終目標是實現供電,這就需要系統具有高可靠性。該電網截至目前已平穩運行7個多月,可靠性較高。
我們所面臨的困難有以下幾點:第一,由于電力電池的設備是無慣性設備,因此當該系統的單一母線上14臺大功率電源電子設備一起并聯運行時,容易引起諧振等問題,這會讓整個系統控制處于失效狀態。第二,當系統進行強勢供電時,需要設定特別的蓄電池維護模式。另外,當系統的所有變壓器遠遠超過系統能量時,在自動化的監控系統方面,我們就需要考慮在何種模式下要通過人工干預哪些作業。因此這也說明就這種微電網工程而言,從前期的規劃到整個施工,以及調試過程中,會遇到很多沒有考慮到的問題。另外我們根據網架結構設計了微電網移動儲能車,通過對不同的變壓器上負載進行補償和平衡,保證了上述電網的平穩運行。
我們在河北建設了鋰電和光伏的復合儲能系統,基本實現了儲能帶光伏獨立黑啟動。我們也曾經與寶馬合作智能微電網項目,這也是對V2G商業化的一種探索。另外大型新能源的儲能系統也將是未來的一大熱點。目前儲能是無電地區光伏、風電或者微電網的必要之選。而對于城市分布式發電而言,未來的發展趨勢應該是城市的分布式發電能與電網友好互動,高峰可以通過新能源進行發電,通過儲能提升電網的負荷能力。我認為這是儲能系統的價值體現,也是推動城市分布式發電規?;l展的必然。
我個人認為儲能技術可以更好地助推分布式發電發展。我期望在行業發展初期,大家多做交流,少走彎路,也希望政府能夠早些看到產業發展的希望,讓大家共同的成長。因此我呼吁同行們能夠共同探索出有益的商業模式;同時我也希望大家能夠多做一些有益于產業發展的事,讓儲能得以發展,讓行業能夠健康發展。謝謝大家。
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主持人:
大家下午好,我是巴爾能源的劉軍。今天下午我們將一起分享兩個題目,一個是光伏和儲能的結合,第二個是光伏、儲能以及金融創新領域如何結合?,F在我們有請追日電氣代表與大家分享微網系統、光伏微網在電力能源升級中的經驗。謝謝。
追日電氣企業代表:
很高興有機會與各位嘉賓進行交流。下面我將簡要同大家分享一下追日電氣所做的微網方面的經驗。
微網是一種分布式電源,它將儲能裝置與能源分布裝置相結合,從而實現自我控制與保護。在未來的能源結構中,微網系統或者分布式系統占比將會越來越多。目前應用的微電網是通過可控的方式,將生物質發電、風力發電、光伏發電、水力發電等多種能源通過通訊、監控進行綜合的系統。
微電網作為分布式電源介入電網的一種形式,可以實現多種能源協調控制,也可以提高供電的可靠性。單獨的光伏受天氣或環境的影響較大。微電網配合儲能以及燃料電池,如汽輪機等,即可提供可靠穩定的電源。
追日電氣從2002年從事電網諧波治理技術,之后逐步延伸到電動汽車充電以及整個網絡的動態監測、分析診斷、技術開發方案設計等綜合性服務。在國家大力發展電動汽車產業的環境下,如何把光伏發電與電動汽車很好地結合,一直是我們思考的問題。作為設備供應商,我們要完善技術設備,并為提高系統穩定性提出可行的解決方案。
儲能系統是新能源領域與電網相結合過程中一個比較重要的環節,例如儲能就可以很好地為接入電網的光伏發電和風電提供穩定的輸出。在微網的實施過程中,我們遇到很多有關負載的問題。在微網系統中有各種各樣的負荷:直流的、交流的、沖擊性的、非沖擊性;同時使用的設備也不盡相同:比如電燈、加熱器屬于交流負載,它們是同向的,一般不存在沖擊性;而電感性負載和電力電子類負載則會產生沖擊性。這就需要在匹配過程中進行設計和考量。有一些客戶希望把光伏量引入到啟動電機,起動這種帶有沖擊性的負荷則需要重新進行技術設計,因此我們會針對不同工況、不同電機的電流特性進行重新設計和匹配。
我們設計的系統力圖減少沖擊力負載的應用,因為在目前的微網和離網系統中,光伏儲能方面使用的儲能電池以鉛蓄電池居多,在大電流負荷情況下對鉛酸蓄電池的平衡性管理目前仍是難題,這就很容易造成系統故障。因此在設計時或實踐過程中,就需要對蓄電池的容量進行計算,包括考慮蓄電池的放電深度、環境等因素。
通過分析我們發現,在微網系統的故障中,設備故障占比較大。這主要是由于在實際運行過程中,可能打破電池原有的管理模式,影響電池與系統的匹配度,同時在大電流放電或超負荷運轉的情況下,控制器等設備也會造成相應的損壞。另外,在設計方案中沒有考慮到環境的因素,以及系統中每一部分是否都能適應超負荷運轉狀態等,都是造成微網系統設備故障的原因。因此對于常見故障,我們會在系統運行中為客戶提供完整的解決方案,如蓄電池的檢修,電池漏液的處理,以及避雷針的使用等。
謝謝大家。
余勇:
陽光電源成立于1997年,主要從事太陽能、風能、以及儲能等可再生能源研發生產銷售及服務。目前我們已經在全球安裝了8GW的光伏逆變器,包括大功率和小功率的微網逆變器。同時我們也是光伏逆變器國家標準的制訂單位。我們三大主要業務是光伏發電,風力發電和儲能業務,同時也向客戶提供整個光伏系統的解決方案。
PCS作為蓄電池、交流負荷以及交流電網的轉換環節,其主要模式包括:1.功率模式,作為職能部件接受系統的調度;2.調頻調壓模式,即按照電網的實際情況,決定功率的輸出;3.孤島模式,在脫離大網的情況下,自主主網或自動同步重新并網。隨著儲能系統功率等級不斷擴大,以及電壓等級的不斷提高,我們將推出模塊化的PCS系統結構,作為下一步的發展方向。另外,我們針對多臺逆變器集中并網特點,改善逆變器在分布式并網的介入性能。這主要基于:1. 多逆變器的變網過程中,容易引起電網系統的諧振;2.電壓對負荷敏感會造成全局性的系統諧振。隨著電力電子設備在電網末端的集中使用,并網的諧振問題日益嚴重。通過研究我們發現,逆變器本身的控制問題、載波不同步、電網電壓的背景噪聲都會造成諧振。
我們的方案是采用電容、電壓反饋的方式,通過一階微分控制,在諧振波峰處產生一個環節抵消諧振。增加一階微分控制后,諧振得到明顯改善。據此我們得到如下結論:在微網中,由于并聯逆變器各自的控制信號、載波不同步,此時逆變器可能會發生諧振、且高、低頻都可能產生諧振峰。同時控制算法對微網逆變器的諧振影響較大,不同控制算法、不同控制參數均會導致不同諧振特性。由于負荷存在多樣性,導致電壓波形控制產生明顯變化,現有的電壓控制方法不再適用。
隨著電網容量不斷擴大,PCS的并聯技術成為焦點。我們采用了虛擬電流的方式,即相當于在PCS輸出端增加虛擬電流,通過調整輸出電流達到目的。由于虛擬同步發電機有很好的故障恢復能力,我們希望通過對虛擬同步技術的研究,利用電源電子裝置的一些特性,使PCS設備能實現虛擬同步發電機的特性。
通過推演我們發現,在單臺或者多臺情況下,可以通過對功率的均分和下垂,實現自主調頻。所謂虛擬同步,是在一次調頻的基礎上,通過增加虛擬慣性環節,達到明顯改善系統動態性能的母體。通過測試我們看到,單臺VSG并網實驗中,虛擬同步發電機帶有慣量的下垂方式,對動態負荷和沖擊性負荷的響應非???。我們采取上述VSG的控制方式,解決了微電網和大電網的無縫切換,并實現了柴油發電機組、小水電等一些小功率分布式發電電源的并聯運行。
謝謝大家。
主持人:
感謝余總的精采分享。德國光伏發電在中午的時候大概能達到50%的電量,這說明了接下來儲能大規模的應用時代將會到來。
接下來我們有請電巴新能源王德晨先生進行分享,對他們大巴充電站項目結合的案例分析,歡迎。
王德晨:
大家下午好。首先我向大家介紹電巴新能源的發展歷程。2001年,公司董事長張建平在蘭州成立了蘭州開創科技有限公司,并于2005年在蘭州設立了世界上首個充換電站。2008年北京奧運會期間,我們公司研發的電動巴士以及電池快換系統服務于北京奧運會,這也是世界上首次大規模采用電池快換更換方式為電動車提供動力電源的案例。2010年,我們為上海世博會和廣州亞運會提供服務。2011年我們在寧夏寧東充換電站正式建成運營,可同時為100輛電動公交車和2000輛環衛車提供電池及換電系統。2012年至今,我們為撫順、銀川、南通、大連、唐山、贛州、昆明、沈陽、天津等五十多個城市提供產品和技術解決方案。
我們的整個車間南面都鋪滿光伏電池板,總裝機能量達2000千瓦,年平均發電190萬KWH,可作為光伏發電站提供整個工廠的用電負荷,并利用儲能逆變器,把多余的電能儲存起來。整個系統由智能能量管理系統和監控后臺控制。廠區內還有50KW的風力發電系統、2MW的光伏電網系統和3MW的儲能電池系統。白天,系統優先利用風光發電系統的電量,為掛接在交流母線的廠區提供電力;夜晚,儲能電池、電動汽車電池作為儲能系統,為交流母線負載提供電能。整個系統的儲能規模為3MW,儲能單元為磷酸鐵鋰電池,儲能控制器陽光能源SC500。
我們的電動出租車項目運營車輛達100輛,日均單車行駛里程300公里,日經濟效益預測為600元。電動車用車換電站可24小時連續更換,且采用集成方式現場安裝,安裝僅需七天時間,同時也便于遷移。另外占地面積僅60平方米,可以安裝在加油站、高架橋下,火車站和購物廣場等場所。我們目前使用的主要車型北汽E150和力帆。電動出租車可以通過光伏發電為電池充電,天氣不佳時,使用儲能系統電源,這樣將綠色能源與綠色出行的結合。希望我們與在座的各位行業同仁一起努力引領行業的發展,用創新來創造未來。
謝謝大家。
芮春保:
各位嘉賓、各位朋友大家好,非常高興參加2014國際儲能峰會。我的報告內容是基于用戶側分布式的智能光儲加儲能解決方案。首先介紹一下我們公司。國機新能源由蘇美達集團組建。江蘇蘇美達公司成立于1978年,是一家多元化、國際化現代制造服務業集團。我們的定位是新能源解決方案的供應商。我們從事電池研發與制造、電站的系統集成,以及投資并運營國內、外電站等。新能源是國機能源在技術研發與產業孵化方面的重要功能平臺,主要以市場為導向集成研發,以推動模式創新,及新能源產業技術的創新,并促進行業技術發展。我們的目標是降低新能源發電成本,提供能源使用率。目前主要合作伙伴包括南京航空大學,東南大學等。
目前電力價格持續上漲,發電成本和三網補貼等持續下降,且由于光伏發電與電力消費結構的不同步,以及峰谷電價等問題造成居民用電成本較高,我們的解決方案始終圍繞著降低用戶使用成本、提高電網友好性、以及提高應急電源保障這三個方面。
解決方案的基本工作原理是:上午,當太陽能發電時,電能先供負載使用,負載不能完全消耗的電量再進入儲能系統;中午,等儲能電池充滿后,可將電能賣給電網;晚上,由儲能供應負載,儲能用完后,再通過電網供應負載。我們的特點是采用了自然散熱冷卻方式,且噪音在39分貝以下,非常適合家庭使用。我們的電池目前有兩種配制:9.68千瓦時和7.68千瓦時。我們采用三項負載跟蹤技術,并可進行電網切換,目前可做到十臺多機器并聯,配置靈活,可以覆蓋到一些小型或者中型商業用戶。我們使用的是同德國公司共同開發的在線監控系統,項目的投資回報約為10年。我們希望隨著第三次工業革命的到來,我們的解決方案能夠成為互聯網能源的支撐點之一。
如果電網發生了故障,我們將采取UPS功能或離網功能,以保障家庭基本的用電要求。我們在全球安裝了三千多套該系統,并一直在跟蹤測試使用情況。在用戶體驗方面,我們也在持續進行技術創新,特別是與互聯網和智能手機結合方面。因此,我希望我們的解決方案可以更好更安全地實現我們的目標。謝謝大家。
主持人:
感謝芮總。
接下來的環節應該是咱們這個活動畫龍點睛的活動了,也就是金融創新。那我們現在就邀請VDE上海公司總經理韓強博士來給我們講講,光伏加儲能創新模式,對于它的融資這塊的創新模式。歡迎。
韓強:
大家下午好。VDE的前身是德國電氣工程師協會,共有電氣工程師會員三萬六千人、公司會員一千三百家,VDE致力于提高德國電氣工業的競爭力?,F在更名為電氣電子信息技術協會,主要為各相關行業人員溝通起到橋梁的作用。VDE還協助制訂電氣方面的一些標注,并出版專業書籍,同時在全球各地建立實驗室,進行相關實驗。
VDE的主要業務包括:1.科學教育;2.標準制訂;3. 測試實驗室;4.融資支持。VDE在光伏方面擁有來自美國、新加坡、中國、德國的合作伙伴。在德國,安裝失效、設計缺陷和火災等都是光伏電站安全性面臨的重要問題。因此我們對于光伏電站的評估,是從元器件開始的,同時元器件的選擇、系統設計和建造、安裝也同樣重要。當銀行考慮對電站提供融資時,通常會考察電站的業務計劃、團隊、業務模式等方面,但對于專業技術則會求助于類似VDE這樣的機構。
電站要通過更高的質量融資,增加投資者的信心,就需要較為全面的質量保證方案。VDE推出光伏電站的質量保障服務,可以根據投資方和股東的特殊要求而量身定制。一種服務是在電站計劃時開始,另一種是在電站建好后開始。該服務在確保安全的前提下驗證系統的發電量,從而降低投資風險。在檢查文件完整性階段,最基本的要求是所有的元器件和部件都必須滿足相應的產品標準,并獲得中立第三方認證批機構批準。審核階段將對施工、組件安裝等現場情況做書面審核,并檢查所有文件記錄是否完善。在實驗室和現場還要分別進行檢查驗收,以確保電站達到設計要求。在發電量評估階段,則要評估實際發電量與理論值是否一致,
一般的儲能系統若要進入融資階段,還需經過安全性、標準化和業務模式三方面評估。安全性標準非常重要,即使每個部分的安全性能達標,但整體的安全性仍然有存在風險的可能。目前,VDE已投資了一千萬歐元的實驗室,對于技術方面的風險進行相關方測試。
謝謝大家。
主持人:
好,我們感謝韓總。其實韓總今天講的東西,我特別有感觸,因為我們以前在歐洲做的大量電站,在操作最開始的時候也不懂得標準和流程,也沒有做檢測,后來在銀行貸款的時候就發現了問題,以至于我們后來又重新補做了認證,才得到了貸款。
下面有請黃總給我們分享分布式光伏電站的投資實戰經驗,大家歡迎。
黃龍星:
各位來賓,大家下午好。我將與大家分享一下順風光電關于分布式投資方面的經驗。我們主要從事太陽能電站建設以及運營方面的服務,包括太陽能生產與制造、太陽能儲能與光伏一體化業務,其中又涵蓋電池生產制造和電站投資兩部分。順豐光電是2014年3月26日正式更名為順豐國際的。公司通過先進的技術,致力于改善中國乃至全球未來的能源供應結構。
順風電力公司是順風旗下分布式電站投資建設的一個專業性公司,服務于分布式電站投資。分布式發電系統倡導就近發電、就近并網、就近轉換、就近使用的原則,充分利用閑置屋頂、車棚等載體,利用發電站發電高峰匹配用戶的用電高峰,同時還解決了電力在升壓及長途運輸的損耗問題。2014年3月李克強總理的政府工作報告提出提高非化石能源的發電比重,發展分布式能源,鼓勵發展太陽能,吹響了光伏發展的集結號。但目前光伏的發展還只停留在自發自用的階段,沒有吸引企業家進行大規模投資,而對于自發電企業投資,已存在比較合適的投資模式。有政策規定,在條件成熟的地區可以探索商業用戶與分布式發電企業之間開展的直接交易模式,并通過價格杠桿明確了電量補貼,補貼標準為每千瓦0.42元,年限為20年。但這還需要省、市、縣等各級政府出臺相應補貼政策,才能夠使該政策達到實際效果。
分布式的投資過程中需要著重分析以下幾點:1. 優質屋頂的選擇,屋頂面積要大,最好連片開發;2. 屋頂載荷要滿足新增光伏建筑的要求,防水情況要好,使用年限要足夠長;3. 建筑屋頂遠離污染、腐蝕等;4. 建筑物產權要清晰,二十年內無拆遷;5. 企業接入能力要好,并且如期支付電費;6. 屋頂企業信譽要好,合作基礎牢固。
投資包括建設成本、運營成本、售電收益和財務成本。售電收益包括光照量,等量發電的小時數等。分布式發電推崇自發自用一并上網,自發自用部分收益由用戶電價和國家補貼加地方補貼構成??鄢瞧谔?、節假日、或者檢修日等,自發自用的比例期望值應該在80%以上,如果低于這個條件,收益率會迅速下降。因此我希望國家補貼政策能向光伏稍作傾斜,讓光伏的投資價值更高一些。在此也希望銀行能起到杠桿作用,來平衡光伏項目的投資。
分布式光伏電站和儲能的結合,就是把間隙性能源變成永續能源,變成真正讓用戶和供電部門都能接受的電能,這也是我們未來發展的方向。關于光伏與儲能的結合,我們希望在低電價、低用電量時將發電量存儲起來,在高電價、高用電量時使用儲能。作為分布式電站的投資商,也希望有儲能公司可以一同合作解決這一問題。
順風的開發對象選擇條件是:1.對國家補貼地區開發;2.經濟開發區或工業園區的連片開發;3.大型企業規?;_發;4.高電價區域開發;5.政府公共機構的開發。我們以華東為主要市場,合作方式為共同開發互補合作。對于分布式光伏發電的投資,我希望大家采取謹慎樂觀的態度,在確切評估風險后在進行投資。
謝謝大家。
主持人:
感謝黃總,也感謝順風。順風在2014年的計劃是3.6個GW以上,我相信這個也是整個老牌光伏市場德國最多的一個量了,一個公司干了一個國家的量,這是非常有意思的。
主持人:
今天下午辛苦了,感謝在場的所有工作人員,包括我們的攝像、工作人員,更感謝今天到場的媒體。希望我們明年這個時候還能夠在國家會議中心,探討更多的商業機會,商業模式,希望能有更多的參與者,來參與我們這個話題的討論。明年見。謝謝今天所有的到場來賓。


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