储能国际峰会2014——分论坛一:2014分布式光伏与储能系统 文字实录
主持人:中关村储能产业技术联盟监事长 石彤(上午)
巴尔能源 刘军(下午)
会议地址:国家会议中心三层会议区会议室309A
会议时间:2014年6月24日(上午)
谢彬:
大家早上好。我是中广核太阳能有限公司的谢彬。下面和大家分享一下中广核太阳能公司光伏微电网在储能方面的技术与应用的一些经验。中广核太阳能公司是中广核集团的二级子公司,是中广核集团在太阳能产业唯一的专业投资平台,主要业务是电站的投资和运营、光伏光热项目以及微网项目。下面我介绍一下我们在大型微电网电站运营的主要难点。第一个难点是大规模微电网系统需要同步机特性的多机并接运行,由于现在我们并不具备同步机特性,所以其实限制了组网规模和组网方式,也影响了组网的应用和拓展性,另一个难点是对于光储能峰巅控制。
因为光伏发电的特性是随机波动,需要进行大功率跟踪,因此蓄电池充放电需要遵循该特性,光伏电量的变化影响了充放电的控制。我们现有技术还不能兼顾充放电控制及逆变器的运行。而对于逆变型电源来说,只能应用单一类型电压源,并网时候多以电源方式介入,不能实现多种电压源并结组网。另一个难点是频率问题。由于光伏发电和负荷用电是随即波动的,对于电站来说,要保障供电的平稳,同时还需要功率调配和保障安全度,也需要通过电量调控来保障系统的可靠性。实际上对于多源系统来说,它的难点在于能量平衡的问题。因为多源的系统需要能量管理系统来进行协调。而多源的连接、多态的共存、多源的并接等,这些都需要根据设备状态、用电需求等情况进行统筹管控。
我们认为大型光伏离网电站的关键技术包括设计的优化,合理的配置,以及善于使用设备运行模式等。我们采用的方案是黄河储能,通过科学的搭配,对于储能的充放电特性进行充分的应用,在这里储能相当于负荷调配的结点。然后通过平抑波动、平衡功率等方式,对能量进行智能的管控。对于高渗透率电源构建的微电网,频繁的大幅度剧烈波动,需要设备能够快速反应,能够平衡这些光伏发电的剧烈波动。而储能在高渗透率构建的微电网中,提高了系统的稳定性、可靠性以及效能。
储能系统的主要层级有:电池管理层级,简称EMS,用于对所有能量和负荷预测进行调度;另一个是PCS的管理层级,主要是对电池的控制和对能量系统的调度,能够随时平抑各种负荷和发电的波动。中广核做了很多示范项目,包括青海玉树曲麻莱县的7.2兆瓦项目,以及另一个3兆瓦的项目。
下面我将重点介绍一下青海玉树曲麻莱7.203兆瓦项目的基本情况。曲麻莱县的总变压器容量约为5.6兆伏,之前是通过自取水电网进行供电,根据电力调配大约每三天可以给曲麻莱县供一次电,供电量约为600千瓦。中广核为了解决曲麻莱县长期不能稳定用电的问题,申请了离网电站项目。
我们的7.203兆瓦供电项目的配置是:5兆瓦时的锂电,20兆瓦时的储能系统,7兆瓦光伏发电系统。我们采用集装箱式的用电器,电站的技术特点之一是采用了微电网架构,实现了大规模的光储电站;同时采用了多维动态的EMS系统来实现智能管控,保证了系统的高可靠性。目前该电站已经运行了半年左右,能够持续为县城供电。通过该项目的实际运行情况我们发现,无柴油机的大型离网电站在技术上是可行的,而且比较可靠。
同时我们也发现一些问题。首先是锂离子电池和铅酸电池的混合结构对整个系统可靠性有明显的提高,且储能温度分布对电池性能影响也很大。所以在大规模系统运行过程中,和铅酸电池的加热负荷很高,这主要是由于地处高海拔地区,温度特性较差,电池电量必须分出一部分对整个系统进行加热。
储能系统在整个电站中担当了电压源的角色,它对电力系统稳定性有着巨大的影响。而用于检测电子电源和温度的铅酸电池储能系统不如BMS系统可靠。因此该系统的BMS层级仍需进一步提高和完善,才能使电池的效能发挥到最大。
在这种大规模离网电站中,我们又增加了远程监控、诊断和升级功能,这对于偏远地区商业化运营十分重要。但该电站的远程监控能力、故障分级和大数据处理能力,以及自学习能力,和EMS都有待提高。同时大型离网电站对设计、施工和设备要求也很高,要在项目前期的开发阶段做好充分的准备。
谢谢。
王仕城:
感谢各位。我是中关村储能联盟的副理事长,在这里我想从产能角度跟大家做一些经验的分享。索英电气从2002年做光伏和储能,最早的光伏网在2013年开始投入运营。
下面我跟大家分享的是无电地区的案例。索英电气在青海的一个项目位于杂多县海拔4500米左右的位置,该项目包括3兆瓦的光伏和3兆瓦的储能。我们配备了一条长约十公里的供电线路,整体形成了一个微电网的系统。该项目2013年11月13日开始试运行。由于锂离子电池对温度比较敏感,特别是高海拔地区,房体的保温效果更好,且成本相对较低,因此索英电气采用房体来安装储能系统。
由于青海地区环境恶劣,温差变化较大,施工难度大,因此在施工建设方面成本投入较高,建设工期也较长。但建成后,整个微电网系统的实际容量比刚才提到的十公里线路的负荷要高很多。我认为所有的供电系统最终目标是实现供电,这就需要系统具有高可靠性。该电网截至目前已平稳运行7个多月,可靠性较高。
我们所面临的困难有以下几点:第一,由于电力电池的设备是无惯性设备,因此当该系统的单一母线上14台大功率电源电子设备一起并联运行时,容易引起谐振等问题,这会让整个系统控制处于失效状态。第二,当系统进行强势供电时,需要设定特别的蓄电池维护模式。另外,当系统的所有变压器远远超过系统能量时,在自动化的监控系统方面,我们就需要考虑在何种模式下要通过人工干预哪些作业。因此这也说明就这种微电网工程而言,从前期的规划到整个施工,以及调试过程中,会遇到很多没有考虑到的问题。另外我们根据网架结构设计了微电网移动储能车,通过对不同的变压器上负载进行补偿和平衡,保证了上述电网的平稳运行。
我们在河北建设了锂电和光伏的复合储能系统,基本实现了储能带光伏独立黑启动。我们也曾经与宝马合作智能微电网项目,这也是对V2G商业化的一种探索。另外大型新能源的储能系统也将是未来的一大热点。目前储能是无电地区光伏、风电或者微电网的必要之选。而对于城市分布式发电而言,未来的发展趋势应该是城市的分布式发电能与电网友好互动,高峰可以通过新能源进行发电,通过储能提升电网的负荷能力。我认为这是储能系统的价值体现,也是推动城市分布式发电规模化发展的必然。
我个人认为储能技术可以更好地助推分布式发电发展。我期望在行业发展初期,大家多做交流,少走弯路,也希望政府能够早些看到产业发展的希望,让大家共同的成长。因此我呼吁同行们能够共同探索出有益的商业模式;同时我也希望大家能够多做一些有益于产业发展的事,让储能得以发展,让行业能够健康发展。谢谢大家。
(午餐及餐馆展区)
主持人:
大家下午好,我是巴尔能源的刘军。今天下午我们将一起分享两个题目,一个是光伏和储能的结合,第二个是光伏、储能以及金融创新领域如何结合。现在我们有请追日电气代表与大家分享微网系统、光伏微网在电力能源升级中的经验。谢谢。
追日电气企业代表:
很高兴有机会与各位嘉宾进行交流。下面我将简要同大家分享一下追日电气所做的微网方面的经验。
微网是一种分布式电源,它将储能装置与能源分布装置相结合,从而实现自我控制与保护。在未来的能源结构中,微网系统或者分布式系统占比将会越来越多。目前应用的微电网是通过可控的方式,将生物质发电、风力发电、光伏发电、水力发电等多种能源通过通讯、监控进行综合的系统。
微电网作为分布式电源介入电网的一种形式,可以实现多种能源协调控制,也可以提高供电的可靠性。单独的光伏受天气或环境的影响较大。微电网配合储能以及燃料电池,如汽轮机等,即可提供可靠稳定的电源。
追日电气从2002年从事电网谐波治理技术,之后逐步延伸到电动汽车充电以及整个网络的动态监测、分析诊断、技术开发方案设计等综合性服务。在国家大力发展电动汽车产业的环境下,如何把光伏发电与电动汽车很好地结合,一直是我们思考的问题。作为设备供应商,我们要完善技术设备,并为提高系统稳定性提出可行的解决方案。
储能系统是新能源领域与电网相结合过程中一个比较重要的环节,例如储能就可以很好地为接入电网的光伏发电和风电提供稳定的输出。在微网的实施过程中,我们遇到很多有关负载的问题。在微网系统中有各种各样的负荷:直流的、交流的、冲击性的、非冲击性;同时使用的设备也不尽相同:比如电灯、加热器属于交流负载,它们是同向的,一般不存在冲击性;而电感性负载和电力电子类负载则会产生冲击性。这就需要在匹配过程中进行设计和考量。有一些客户希望把光伏量引入到启动电机,起动这种带有冲击性的负荷则需要重新进行技术设计,因此我们会针对不同工况、不同电机的电流特性进行重新设计和匹配。
我们设计的系统力图减少冲击力负载的应用,因为在目前的微网和离网系统中,光伏储能方面使用的储能电池以铅蓄电池居多,在大电流负荷情况下对铅酸蓄电池的平衡性管理目前仍是难题,这就很容易造成系统故障。因此在设计时或实践过程中,就需要对蓄电池的容量进行计算,包括考虑蓄电池的放电深度、环境等因素。
通过分析我们发现,在微网系统的故障中,设备故障占比较大。这主要是由于在实际运行过程中,可能打破电池原有的管理模式,影响电池与系统的匹配度,同时在大电流放电或超负荷运转的情况下,控制器等设备也会造成相应的损坏。另外,在设计方案中没有考虑到环境的因素,以及系统中每一部分是否都能适应超负荷运转状态等,都是造成微网系统设备故障的原因。因此对于常见故障,我们会在系统运行中为客户提供完整的解决方案,如蓄电池的检修,电池漏液的处理,以及避雷针的使用等。
谢谢大家。
余勇:
阳光电源成立于1997年,主要从事太阳能、风能、以及储能等可再生能源研发生产销售及服务。目前我们已经在全球安装了8GW的光伏逆变器,包括大功率和小功率的微网逆变器。同时我们也是光伏逆变器国家标准的制订单位。我们三大主要业务是光伏发电,风力发电和储能业务,同时也向客户提供整个光伏系统的解决方案。
PCS作为蓄电池、交流负荷以及交流电网的转换环节,其主要模式包括:1.功率模式,作为职能部件接受系统的调度;2.调频调压模式,即按照电网的实际情况,决定功率的输出;3.孤岛模式,在脱离大网的情况下,自主主网或自动同步重新并网。随着储能系统功率等级不断扩大,以及电压等级的不断提高,我们将推出模块化的PCS系统结构,作为下一步的发展方向。另外,我们针对多台逆变器集中并网特点,改善逆变器在分布式并网的介入性能。这主要基于:1. 多逆变器的变网过程中,容易引起电网系统的谐振;2.电压对负荷敏感会造成全局性的系统谐振。随着电力电子设备在电网末端的集中使用,并网的谐振问题日益严重。通过研究我们发现,逆变器本身的控制问题、载波不同步、电网电压的背景噪声都会造成谐振。
我们的方案是采用电容、电压反馈的方式,通过一阶微分控制,在谐振波峰处产生一个环节抵消谐振。增加一阶微分控制后,谐振得到明显改善。据此我们得到如下结论:在微网中,由于并联逆变器各自的控制信号、载波不同步,此时逆变器可能会发生谐振、且高、低频都可能产生谐振峰。同时控制算法对微网逆变器的谐振影响较大,不同控制算法、不同控制参数均会导致不同谐振特性。由于负荷存在多样性,导致电压波形控制产生明显变化,现有的电压控制方法不再适用。
随着电网容量不断扩大,PCS的并联技术成为焦点。我们采用了虚拟电流的方式,即相当于在PCS输出端增加虚拟电流,通过调整输出电流达到目的。由于虚拟同步发电机有很好的故障恢复能力,我们希望通过对虚拟同步技术的研究,利用电源电子装置的一些特性,使PCS设备能实现虚拟同步发电机的特性。
通过推演我们发现,在单台或者多台情况下,可以通过对功率的均分和下垂,实现自主调频。所谓虚拟同步,是在一次调频的基础上,通过增加虚拟惯性环节,达到明显改善系统动态性能的母体。通过测试我们看到,单台VSG并网实验中,虚拟同步发电机带有惯量的下垂方式,对动态负荷和冲击性负荷的响应非常快。我们采取上述VSG的控制方式,解决了微电网和大电网的无缝切换,并实现了柴油发电机组、小水电等一些小功率分布式发电电源的并联运行。
谢谢大家。
主持人:
感谢余总的精采分享。德国光伏发电在中午的时候大概能达到50%的电量,这说明了接下来储能大规模的应用时代将会到来。
接下来我们有请电巴新能源王德晨先生进行分享,对他们大巴充电站项目结合的案例分析,欢迎。
王德晨:
大家下午好。首先我向大家介绍电巴新能源的发展历程。2001年,公司董事长张建平在兰州成立了兰州开创科技有限公司,并于2005年在兰州设立了世界上首个充换电站。2008年北京奥运会期间,我们公司研发的电动巴士以及电池快换系统服务于北京奥运会,这也是世界上首次大规模采用电池快换更换方式为电动车提供动力电源的案例。2010年,我们为上海世博会和广州亚运会提供服务。2011年我们在宁夏宁东充换电站正式建成运营,可同时为100辆电动公交车和2000辆环卫车提供电池及换电系统。2012年至今,我们为抚顺、银川、南通、大连、唐山、赣州、昆明、沈阳、天津等五十多个城市提供产品和技术解决方案。
我们的整个车间南面都铺满光伏电池板,总装机能量达2000千瓦,年平均发电190万KWH,可作为光伏发电站提供整个工厂的用电负荷,并利用储能逆变器,把多余的电能储存起来。整个系统由智能能量管理系统和监控后台控制。厂区内还有50KW的风力发电系统、2MW的光伏电网系统和3MW的储能电池系统。白天,系统优先利用风光发电系统的电量,为挂接在交流母线的厂区提供电力;夜晚,储能电池、电动汽车电池作为储能系统,为交流母线负载提供电能。整个系统的储能规模为3MW,储能单元为磷酸铁,储能控制器阳光能源SC500。
我们的电动出租车项目运营车辆达100辆,日均单车行驶里程300公里,日经济效益预测为600元。电动车用车换电站可24小时连续更换,且采用集成方式现场安装,安装仅需七天时间,同时也便于迁移。另外占地面积仅60平方米,可以安装在加油站、高架桥下,火车站和购物广场等场所。我们目前使用的主要车型北汽E150和力帆。电动出租车可以通过光伏发电为电池充电,天气不佳时,使用储能系统电源,这样将绿色能源与绿色出行的结合。希望我们与在座的各位行业同仁一起努力引领行业的发展,用创新来创造未来。
谢谢大家。
芮春保:
各位嘉宾、各位朋友大家好,非常高兴参加2014国际储能峰会。我的报告内容是基于用户侧分布式的智能光储加储能解决方案。首先介绍一下我们公司。国机新能源由苏美达集团组建。江苏苏美达公司成立于1978年,是一家多元化、国际化现代制造服务业集团。我们的定位是新能源解决方案的供应商。我们从事电池研发与制造、电站的系统集成,以及投资并运营国内、外电站等。新能源是国机能源在技术研发与产业孵化方面的重要功能平台,主要以市场为导向集成研发,以推动模式创新,及新能源产业技术的创新,并促进行业技术发展。我们的目标是降低新能源发电成本,提供能源使用率。目前主要合作伙伴包括南京航空大学,东南大学等。
目前电力价格持续上涨,发电成本和三网补贴等持续下降,且由于光伏发电与电力消费结构的不同步,以及峰谷电价等问题造成居民用电成本较高,我们的解决方案始终围绕着降低用户使用成本、提高电网友好性、以及提高应急电源保障这三个方面。
解决方案的基本工作原理是:上午,当太阳能发电时,电能先供负载使用,负载不能完全消耗的电量再进入储能系统;中午,等储能电池充满后,可将电能卖给电网;晚上,由储能供应负载,储能用完后,再通过电网供应负载。我们的特点是采用了自然散热冷却方式,且噪音在39分贝以下,非常适合家庭使用。我们的电池目前有两种配制:9.68千瓦时和7.68千瓦时。我们采用三项负载跟踪技术,并可进行电网切换,目前可做到十台多机器并联,配置灵活,可以覆盖到一些小型或者中型商业用户。我们使用的是同德国公司共同开发的在线监控系统,项目的投资回报约为10年。我们希望随着第三次工业革命的到来,我们的解决方案能够成为互联网能源的支撑点之一。
如果电网发生了故障,我们将采取UPS功能或离网功能,以保障家庭基本的用电要求。我们在全球安装了三千多套该系统,并一直在跟踪测试使用情况。在用户体验方面,我们也在持续进行技术创新,特别是与互联网和智能手机结合方面。因此,我希望我们的解决方案可以更好更安全地实现我们的目标。谢谢大家。
主持人:
感谢芮总。
接下来的环节应该是咱们这个活动画龙点睛的活动了,也就是金融创新。那我们现在就邀请VDE上海公司总经理韩强博士来给我们讲讲,光伏加储能创新模式,对于它的融资这块的创新模式。欢迎。
韩强:
大家下午好。VDE的前身是德国电气工程师协会,共有电气工程师会员三万六千人、公司会员一千三百家,VDE致力于提高德国电气工业的竞争力。现在更名为电气电子信息技术协会,主要为各相关行业人员沟通起到桥梁的作用。VDE还协助制订电气方面的一些标注,并出版专业书籍,同时在全球各地建立实验室,进行相关实验。
VDE的主要业务包括:1.科学教育;2.标准制订;3. 测试实验室;4.融资支持。VDE在光伏方面拥有来自美国、新加坡、中国、德国的合作伙伴。在德国,安装失效、设计缺陷和火灾等都是光伏电站安全性面临的重要问题。因此我们对于光伏电站的评估,是从元器件开始的,同时元器件的选择、系统设计和建造、安装也同样重要。当银行考虑对电站提供融资时,通常会考察电站的业务计划、团队、业务模式等方面,但对于专业技术则会求助于类似VDE这样的机构。
电站要通过更高的质量融资,增加投资者的信心,就需要较为全面的质量保证方案。VDE推出光伏电站的质量保障服务,可以根据投资方和股东的特殊要求而量身定制。一种服务是在电站计划时开始,另一种是在电站建好后开始。该服务在确保安全的前提下验证系统的发电量,从而降低投资风险。在检查文件完整性阶段,最基本的要求是所有的元器件和部件都必须满足相应的产品标准,并获得中立第三方认证批机构批准。审核阶段将对施工、组件安装等现场情况做书面审核,并检查所有文件记录是否完善。在实验室和现场还要分别进行检查验收,以确保电站达到设计要求。在发电量评估阶段,则要评估实际发电量与理论值是否一致,
一般的储能系统若要进入融资阶段,还需经过安全性、标准化和业务模式三方面评估。安全性标准非常重要,即使每个部分的安全性能达标,但整体的安全性仍然有存在风险的可能。目前,VDE已投资了一千万欧元的实验室,对于技术方面的风险进行相关方测试。
谢谢大家。
主持人:
好,我们感谢韩总。其实韩总今天讲的东西,我特别有感触,因为我们以前在欧洲做的大量电站,在操作最开始的时候也不懂得标准和流程,也没有做检测,后来在银行贷款的时候就发现了问题,以至于我们后来又重新补做了认证,才得到了贷款。
下面有请黄总给我们分享分布式光伏电站的投资实战经验,大家欢迎。
黄龙星:
各位来宾,大家下午好。我将与大家分享一下顺风光电关于分布式投资方面的经验。我们主要从事太阳能电站建设以及运营方面的服务,包括太阳能生产与制造、太阳能储能与光伏一体化业务,其中又涵盖电池生产制造和电站投资两部分。顺丰光电是2014年3月26日正式更名为顺丰国际的。公司通过先进的技术,致力于改善中国乃至全球未来的能源供应结构。
顺风电力公司是顺风旗下分布式电站投资建设的一个专业性公司,服务于分布式电站投资。分布式发电系统倡导就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则,充分利用闲置屋顶、车棚等载体,利用发电站发电高峰匹配用户的用电高峰,同时还解决了电力在升压及长途运输的损耗问题。2014年3月李克强总理的政府工作报告提出提高非化石能源的发电比重,发展分布式能源,鼓励发展太阳能,吹响了光伏发展的集结号。但目前光伏的发展还只停留在自发自用的阶段,没有吸引企业家进行大规模投资,而对于自发电企业投资,已存在比较合适的投资模式。有政策规定,在条件成熟的地区可以探索商业用户与分布式发电企业之间开展的直接交易模式,并通过价格杠杆明确了电量补贴,补贴标准为每千瓦0.42元,年限为20年。但这还需要省、市、县等各级政府出台相应补贴政策,才能够使该政策达到实际效果。
分布式的投资过程中需要着重分析以下几点:1. 优质屋顶的选择,屋顶面积要大,最好连片开发;2. 屋顶载荷要满足新增光伏建筑的要求,防水情况要好,使用年限要足够长;3. 建筑屋顶远离污染、腐蚀等;4. 建筑物产权要清晰,二十年内无拆迁;5. 企业接入能力要好,并且如期支付电费;6. 屋顶企业信誉要好,合作基础牢固。
投资包括建设成本、运营成本、售电收益和财务成本。售电收益包括光照量,等量发电的小时数等。分布式发电推崇自发自用一并上网,自发自用部分收益由用户电价和国家补贴加地方补贴构成。扣除星期天、节假日、或者检修日等,自发自用的比例期望值应该在80%以上,如果低于这个条件,收益率会迅速下降。因此我希望国家补贴政策能向光伏稍作倾斜,让光伏的投资价值更高一些。在此也希望银行能起到杠杆作用,来平衡光伏项目的投资。
分布式光伏电站和储能的结合,就是把间隙性能源变成永续能源,变成真正让用户和供电部门都能接受的电能,这也是我们未来发展的方向。关于光伏与储能的结合,我们希望在低电价、低用电量时将发电量存储起来,在高电价、高用电量时使用储能。作为分布式电站的投资商,也希望有储能公司可以一同合作解决这一问题。
顺风的开发对象选择条件是:1.对国家补贴地区开发;2.经济开发区或工业园区的连片开发;3.大型企业规模化开发;4.高电价区域开发;5.政府公共机构的开发。我们以华东为主要市场,合作方式为共同开发互补合作。对于分布式光伏发电的投资,我希望大家采取谨慎乐观的态度,在确切评估风险后在进行投资。
谢谢大家。
主持人:
感谢黄总,也感谢顺风。顺风在2014年的计划是3.6个GW以上,我相信这个也是整个老牌光伏市场德国最多的一个量了,一个公司干了一个国家的量,这是非常有意思的。
主持人:
今天下午辛苦了,感谢在场的所有工作人员,包括我们的摄像、工作人员,更感谢今天到场的媒体。希望我们明年这个时候还能够在国家会议中心,探讨更多的商业机会,商业模式,希望能有更多的参与者,来参与我们这个话题的讨论。明年见。谢谢今天所有的到场来宾。
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