【金砖锂电论坛】王昌俊:电力储能支撑未来能源革命

发布日期:2020-11-18

核心提示:由深圳市电池行业协会、第一锂电网共同举办的2020中国国际锂电技术发展高峰论坛于11月2日-3日在深圳会展中心盛大召开。本次论坛

由深圳市电池行业协会、第一锂电网共同举办的“2020中国国际锂电技术发展高峰论坛”于11月2日-3日在深圳会展中心盛大召开。本次论坛以“新技术、新应用、新发展”为主题,推动企业交流发展。

浙江南都能源互联网运营有限公司  --王昌俊 在本次中国国际锂电技术发展高峰论坛做了《电力储能支撑未来能源革命》的主题演讲,现场演讲实录如下:

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很高兴有这个机会和大家分享我们公司对电力储能的见解,以及在电力储能方面做的工作。这些年迎来了电力改革,电力改革的蓬勃发展助推了储能大规模爆发式的增长。

来看一下原因,首先是长期化石能源大规模利用,造成资源枯竭、环境污染与气候变暖,以及人类社会可持续发展带来的巨大挑战。绿色能源和综合能源成为必然的选择。从政策方面来看,推动能源革命与能源消费革命,使得以电为主的新一代能源体系逐渐建立。新能源的发展并不是尽善尽美的,可再生能源发电有解体性和波动性,以及在整个占比不断扩大对于现有电网的安全性、稳定性和调度都带来了极大的挑战。为促进新能源消纳、稳定电网运行、提升电网柔性,大规模建设储能电站势在必行。新能源电动车的发展,带来了锂电池价格的快速下降,为大规模储能的商业化提供了条件。

接下来,我们来看一下国内能源结构的现状,截至2019年底,中国可再生能源发电总装机79488万kW,占电力总装机39.5%(新能源21.8%)。水电(含抽蓄3029万kW):35640万kW,风电:21005万kW,太阳能发电(含光热44万kW):20474万kW。

从发电量上来看,2019年,中国可再生能源年发电量20430亿kWh,占总发电量的27.9%(新能源10.1%)。无论从装机功率还是年发电量,新能源的占比都已经达到了30-40%的区间,比例已经相当大了,它对电网带来的挑战已经相当明显了。装机功率上来看,水电是最大的,总的是35640万千瓦风电是2100千瓦,太阳能和风电持平。水电13019千瓦时,风电4057亿千瓦时,太阳能是风电的一半,同等装机情况下,风电是太阳能的将近1倍。新能源占比不断的扩大,形成了点多、面广、局部高密度并网的特征依靠传统电源的对充式调节来应对新能源的不确定和波动性难以为继。直流对新能源对网内常规电源的置换效率加剧,系统稳定支撑能力下降电网转动惯量和频域稳定水平下降,直流闭锁情况下,存在触发低于频减载动作的风险等,这些是我们眼下急需解决的问题。

针对目前的问题,为储能带来了很多的机遇,从电网的:发电侧、电网侧到用户侧,分别面临的问题和我们储能的机遇来进行探讨。从新能源发电侧:我们都知道高比例大规模可再生能源接入,

降低系统转动惯量和系统调峰能力不足等;新能源的波动性、间歇性给电力系统运行带来的压力,引发电网稳定性和安全性;

电网与新能源之间发展不平衡矛盾日益明显。负荷增长与消纳能力有限,局部网架结构薄弱,送出能力不足的卡脖子问题。借助储能手段调峰调频,减少弃风弃光,提高新能源消纳。

资源约束迫使电网从功率传输转向电量传输:传统扩容方式受限于输电走廊布局等资源限制与负荷需求不断增长之间的矛盾;负荷曲线呈现的峰谷差越来越大,电力系统供需不平衡,局部电网变电设备过载/重载问题突出的卡脖子问题;受廊道、电网投资等约束,未来依靠大规模电网建设提升供电能力的模式已不可持续。引入储能能有效缓解矛盾,并延缓设备更新投资,丰富电网调峰调控手段,提高网络资源和设施利用率。
用户侧提出高质量、个性化和互动化供电需求:传统需量电费鼓励平缓的用户负荷,但不适用于高渗透的可再生能源发电对电网系统提出的新需求。传统的供电体系网络复杂,设备负荷性质多变,用户获得的电能质量(电压、频域)具有一定的波动性。引入储能基于分时电价的低储高发套利的电费节省精细化管理;参与电力需求响应,基于激励的削峰填谷对网络阻塞的改善作用;保证供电可靠性、提高电能质量。接下来是储能现在的发展现状,从地区分布来看,2019年美国、中国的储能项目累计装机规模居于全球前两位,美国33.4GW,中国32.3GW,当年新增规模中,欧洲装机量新增1GWh。2019年全球电池储能累计装机规模为9.52GW,新增投运电池储能装机规模是2.89GW,电池储能技术连续多年保持快速增长,近五年来的年复合增长率(2015-2019)为65.4%。2018年韩国电池储能累计装机量一度排名全球第一,这得益于韩国推行的可再生能源配额制以及电费折扣计划。据CNESA不完全统计,截至2019年底,中国已投运的电池储能项目累计装机规模为1.709GW,同比增长59.4%。

从产业政策来看,美国、英国、澳大利亚、德国等国主要通过完善电力市场规则、提供补贴和投资税收减免等措施支持储能市场发展。在完善储能参与电力市场规则时,不断明确储能功能定位,让其获得参与电力市场的合理身份。2018年美国将储能列为独立的电力资产;2019年6月英国对储能定义进行修订,将储能系统归类为发电设施。近年来,英国允许储能参与容量市场,德国、澳大利亚等国降低进入市场的储能装机规模要求,缩短结算周期等,让小型储能供应商有机会参与市场,并防止大储能电站拆分成小单元参与竞价。这些国家总体上是降低储能参与市场的门槛,以鼓励储能发挥在电力系统中的多重作用。

据彭博新能源预测,到2025年全球电池储能容量将增长到2.7GWh,年复合增长率 45.6%;中国、美国、澳大利亚、印度、日本和英国都将成为电网级规模的主要国家。据CNESA预测2020 年,电化学储能在保持稳步发展,累计装机规模将达到 3092.2MW。“十四五”期间, 充分考虑各类直接或间接政策的支持,年复合增长率(2020-2024)有望超过 65%, 预计到 2024 年底,电化学储能的市场装机规模将接近 24GW。应用场景主要有促进新能源消纳、电网调峰调频、用户峰谷套利及需求响应、微电网分布能源等。

储能技术问题:一方面是储能技术成本仍偏高,全周期度电成本(当前在0.5元/度左右)远未达到电网平价水平;另一方面

储能系统集成商集成设计能力参差不齐,“劣币驱逐良币”现象凸显,不利于行业长远发展。

商业模式问题:储能没有独立的市场身份,储能规模化的有效商业模式盈利能力相对薄弱,如开展共享储能,为新能源场站提供调峰辅助服务,缺乏调度政策制度保障,基本上是一事一议、一场一策,收益存在很大不确定性;

政策机制问题:按效果付费的买单机制尚未形成。缺乏有效政策支撑,适于储能价格机制的电力现货市场尚未形成,在现有电力市场参加调峰、调频、调压、黑启动等辅助服务的时间价值和空间价值无法量化体现。

接下来是对储能产业的建言,主要是分四个方面:1.建议在十四五规划中,将储能纳入能源或电力的顶层设计,明确储能规划配置、标准体系、运营管理,推动储能产业规模化应用。2.加快推进电力市场建设,建立电力现货市场下的储能价格形成机制。完善辅助服务价格机制,给予储能电站独立身份,允许储能作为独立主体参与辅助服务交易, 推动储能进入辅助服务市场,逐步形成“按效果付费、谁受益谁付费”市场化储能定价机制, 由市场平衡疏导储能投资。3.开展储能创新应用政策试点,破除主体身份、电站接入、调度控制、交易机制、安全管控等方面的政策壁垒,建立规划、设计、建设、运维全环节安全防控体系。4.研究制定适应储能新模式发展特点的金融、税收、保险等相关政策法规。

接下来是南都电源的简单介绍,成立于1994年,2010年4月上市,目前的资产是135亿,现下辖40多家子公司,在150多个国家有营销机构。这是南都电源的业务布局,涉及:1.通信及数据,和三大运营商和铁塔后备电源、数据中心、空运基站;2.智慧储能业务;3.绿色出行(动力电池)。两大核心产品:铅电和锂电。两大产业链闭环就是在安徽有了千电池再生工厂和锂电池的再生工厂。

这是南都电池的布局,7大生产基地。

这是合作伙伴的情况,包括:电力储备、通信及数据、动力领域的合作伙伴,国内外的都有。

这是南都电源的平台:技术研发平台、仿真测试平台、系统集成平台、智能运维平台。智能运营平台是我们国内发展最早,也是我们目前最为成熟的平台。

接下来是产品介绍,针对不同的储能应用,对应的电池的充放电,选择不同的产品,按照4小时作为分界线,4小时之内,从0.5-4小时,有一系列的磷酸铁锂电池的规格来进行对应的设计方案。4小时之上的,主要是聚焦在用户侧,选择是铅碳电池,因为铅碳电池的优势和系统、可回收性、安全性更具优势。

下面是南都的储能集装箱,这个是在国内更多的应用,在国外推广了很多的单个标准柜装机容量最大,最大达到5兆瓦时的装机容量。

这是产品通过的认证,包括UL/IEC,还有新国标。

这是南都电源的整体业绩,截止到现在,在全球31个国家总的累计装机290MW/1.7GWH;2019-2020年锂电累计装机:226MW/285MWh。

接下来是南都电源的典型案例,这个是在无锡新加坡工业园,全国首个增量配电网+储能项目,全球最大的用户侧商用化运作的储能电站项目配网式的项目,装机容量是160MWh,平衡电网峰值负荷,延缓配电设施升级改造,提升电力系统能效利用率。电力辅助服务市场服务:2018 年,该项目首次参与江苏省电力需求侧响应服务,仅用 1 秒钟时间,便降低了园区内 2 万千瓦的电力需求,其中通过储能电站累计“填入”约 9 万千瓦负荷,是我国首个电化学储能系统进入电力辅助服务市场的范例。

这个是南都电源在德国投资建设的德国电调频储能PCR项目,75MW/125MWh。参与欧盟电网的一次调频辅助服务,同时参与峰谷价差套利;• 德国商业化一次调频储能项目;德国电网调频市场是一个成熟的电力辅助服务交易市场,目前市场容量超过 800MW,储能因其调频效率高、响应速度快、成本相对更低以及更环保的特性,相较于传统火电机组调频而言,有更好的经济效益和社会效益。

接下来是今年的案例,在河南、湖南、杭州、苏州、无锡、甘肃、安徽的项目,大多数是采用磷酸铁锂。我的汇报就到这里。



 
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