《電子技術(shù)應(yīng)用》
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再談電池儲能對電網(wǎng)的作用與價值

2016-12-22

  前不久,比亞迪張子峰曾在【比亞迪儲能】微信公眾號上發(fā)表了《關(guān)于電池儲能商業(yè)模式的一點思考》,并在文中初步闡述了電池儲能的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。最近看到一些儲能相關(guān)報道和文章,對儲能的作用和在電網(wǎng)中的價值不置可否,吞吞吐吐,顧左右而言他,甚至是欲蓋彌彰…本文擬就電池儲能的作用特別是對電網(wǎng)的部分價值作進(jìn)一步闡述,歡迎大家圍觀討論!

  這里所說的電池儲能,特指包含儲能電池(動力電池)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)以及能量管理系統(tǒng)(EMS)在內(nèi)的電池儲能系統(tǒng)(簡稱BESS)。

  一般來說,并網(wǎng)型BESS應(yīng)具備以下特性:1.長時間工作的安全可靠性(不會爆炸,連續(xù)工作,使用率大于95%);2.快速響應(yīng)調(diào)度指令(通訊與動作時間小于200ms);3.較長的使用壽命(標(biāo)準(zhǔn)工況下大于5,000次循環(huán));4.較高的系統(tǒng)效率(大于抽水蓄能的效率75%);5.較低的價格(KWh造價相當(dāng)或低于抽水蓄能)。其它如能量密度,環(huán)保性能等并非不重要,而是需要根據(jù)項目情況,酌情考量。


一、電池儲能對電網(wǎng)調(diào)度的意義

  眾所周知,傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個發(fā)輸配用瞬間完成的動態(tài)供需平衡系統(tǒng)。需要注意的是,除去功率(包括有功功率和無功功率)上平衡之外,為保證電網(wǎng)安全(包括用電負(fù)荷的安全),電網(wǎng)的電壓波動和頻率波動也要控制在一定的范圍之內(nèi),同樣重要的電能質(zhì)量參數(shù)還有電網(wǎng)諧波、三相平衡度等。維持這種供需平衡和控制電能質(zhì)量水平在很大程度上依賴于各級調(diào)度部門(我國采用的是國調(diào)、區(qū)調(diào)、省調(diào)和地調(diào)四級調(diào)度體制)。在大規(guī)模電池儲能應(yīng)用技術(shù)出現(xiàn)之前,電網(wǎng)調(diào)度的可調(diào)度資源主要是旋轉(zhuǎn)發(fā)電設(shè)備,例如火力發(fā)電機(jī)組,水電機(jī)組,燃?xì)鈾C(jī)組以及抽水蓄能電站等。

  如所周知,作為一種電力電子技術(shù)與動力電池技術(shù)相結(jié)合的新型電能裝置,電池儲能電站并不是傳統(tǒng)意義上的發(fā)電站,但是在某個特定的時間和空間里,BESS完全可以充當(dāng)發(fā)電站的角色;并且由于其無可比擬的響應(yīng)速度和控制精準(zhǔn)度,其調(diào)頻調(diào)峰效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了所有傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電設(shè)備;AGC與AVC功能對于電池儲能系統(tǒng)來說是與生俱來的能力,使用起來毫無懸念和壓力;并且BESS具有的模塊化設(shè)計、配置靈活、可分布式使用的特點更使其大規(guī)模的并網(wǎng)應(yīng)用成為可能。同時,BESS還可方便地充當(dāng)可控負(fù)荷來使用,也就是說,BESS具備電源和負(fù)荷兩種角色特征,可以依據(jù)需要瞬間轉(zhuǎn)換身份。

  總之,在電網(wǎng)中配置大規(guī)模(獨立式或分布式)電池儲能電站,可以全部或部分替代火電調(diào)峰機(jī)組、調(diào)頻機(jī)組、事故備用機(jī)組、無功發(fā)電機(jī)組、可控負(fù)荷等……這種BESS的經(jīng)濟(jì)價值非常之大。

因此,我們可以肯定地說,電池儲能系統(tǒng)必將成為電網(wǎng)調(diào)度的優(yōu)質(zhì)資源,沒有之一!

當(dāng)然,這種由電網(wǎng)調(diào)度來使用的BESS資源,其資產(chǎn)形態(tài)可以是多樣化的。早期可采用租賃或聯(lián)合持有(股份制公司)方式。


二、電池儲能對傳統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)計的改變

  傳統(tǒng)電網(wǎng)的建設(shè)與改造設(shè)計有一個基本原則---最大負(fù)荷法,其主要含義是,當(dāng)設(shè)計一個新的局部電網(wǎng)或者對原有局部電網(wǎng)進(jìn)行增容改造時,為了保證電網(wǎng)和負(fù)荷的安全,該電網(wǎng)中的變壓器、開關(guān)設(shè)備以及電纜的選取必須考慮最大負(fù)荷的需求容量,即使該最大負(fù)荷出現(xiàn)的幾率不大持續(xù)時間不長。在此原則下設(shè)計的電網(wǎng)物理結(jié)構(gòu),難免會造成原材料成本和施工成本的過度增加以及電力設(shè)備較低的利用率。

  大規(guī)模電池儲能技術(shù)的出現(xiàn),已經(jīng)顛覆了傳統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)計理念,最大負(fù)荷法已經(jīng)不再是百年不變的設(shè)計法條。由此而來,在包含了BESS的新電網(wǎng)設(shè)計以及舊電網(wǎng)增容改造中會節(jié)省多少材料成本和施工成本以及其它隱形成本,其數(shù)額之大恐怕是很難估量的……(這樣的儲能系統(tǒng),它的經(jīng)濟(jì)價值該怎樣去計算呢?)


三、電池儲能對于可再生能源發(fā)電的作用

  可再生能源發(fā)電對環(huán)境保護(hù)的好處自不必說,我們國家的可再生能源發(fā)電裝機(jī)總量在全球范圍內(nèi)已經(jīng)名列前茅,可是在我們國家的電源結(jié)構(gòu)中,可再生能源發(fā)電的裝機(jī)比例還很小,煤電占比依然高達(dá)70%左右,在可再生資源非常好的西北部地區(qū),即使已經(jīng)安裝并網(wǎng)的新能源發(fā)電站,棄風(fēng)棄光現(xiàn)象非常嚴(yán)重。今年入冬以來北方地區(qū)的連續(xù)霧霾天氣已經(jīng)嚴(yán)重影響到了老百姓的日常生活和出行,作為儲能人,面對此情此景,我們不得不想到如何利用儲能技術(shù)減少棄風(fēng)棄光,更多地使用新能源電力,減少霧霾天氣。

  根據(jù)北美和英國的發(fā)展情況,我們判斷未來與新能源發(fā)電配套的儲能電站,會以獨立型BESS為主,整合型的BESS也會有一些。無論獨立型還是整合型的BESS,都會接受當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的調(diào)度,在平滑波動和電力輔助服務(wù)(調(diào)峰調(diào)頻)上發(fā)揮作用并取得報酬。

  理想情況下,對于配置合適的整合型BESS,在特定時間段內(nèi),甚至可以與本體電站一起打包成為電網(wǎng)的可調(diào)度資源(無論是光儲系統(tǒng)還是風(fēng)儲系統(tǒng)),即電網(wǎng)調(diào)度可以把它當(dāng)作傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組來使用。(這樣的儲能系統(tǒng)其價值該如何計算?)

  多么希望在不遠(yuǎn)的未來,我們所使用的每一度電都來自于可再生能源;一年之中所有的日子都是藍(lán)天白云;我們?nèi)サ降乃械胤蕉际呛忧搴j蹋瑫r和歲豐……


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