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智光储能姜新宇:双碳目标下,储能产业有“喜”有“忧”

日期:2021-04-25    来源:能见  作者:素娆

国际新能源网

2021
04/25
08:42
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关键词: ESIE2021 姜新宇 储能电池

碳中和目标下,我国储能产业迎来历史性发展机遇。

按照中央财经委员会第九次会议要求,构建以新能源为主体的新型电力系统成为实现“双碳”目标的关键。

随着新能源的地位上升到前所未有的高度以及在实现碳中和的进程中扮演越来越重要的角色,其自身的间歇性和波动性也将对整个电力系统带来重大改变和挑战。

这构成了新型储能技术是新型电力系统重要支撑的强大逻辑,而中间的明星无疑是——电化学储能。

事实上,在经历了2018年电网侧储能的狂飙、2019年的艰难求进、2020年各地新能源配储能的催长后,2021年作为“十四五”开局之年,似乎已经有成为电化学储能爆发式增长“元年”之势。

然而,在行业的满心期待下,电化学储能仍潜伏着很多长期困扰产业发展的瓶颈亟待解决。

那么,究竟双碳目标是否能够为电化学储能提供历史性发展机遇?储能示范项目能否起到助推产业升级的作用?在储能系统向大容量方向持续演进过程中,先进的新技术是否成熟?

4月15日,在“第十届储能国际峰会暨展览会ESIE2021”上,智光储能董事长姜新宇接受了现场记者采访,或许从他的回答中,我们可以找到答案。

以下为采访实录:

双碳目标下储能有“喜”有“忧”

记者:双碳目标提出后,很多机构预测看好电化学储能的发展,认为其将迎来前所未有的发展机遇。但电网公司却在力推抽水蓄能,您觉得双碳目标究竟对电化学储能的发展有什么影响?

姜新宇:双碳目标下储能的发展有“喜”也有“忧”。喜的是在这一大背景下,新能源装机突飞猛进,势必会对储能产业有积极的助推作用。但储能有多种形式,其中抽水蓄能是占比最大、最为成熟的形式。抽水蓄能由于其容量较大,调用也较为简单,管理技术、机制较为成熟,是为电网发挥重要支撑作用的储能形式,所以我认为抽水蓄能未来还将在电网的稳定调节中占据非常重要的位置。不过也要看到,抽水蓄能并不是每个地方都可以发展,需要因地制宜。在自然条件不允许,比如水资源匮乏、上下库容选择困难而又需要储能的地方,合理选择布局电化学储能也是非常好的;或者通过抽蓄、电化学储能的互补配置也将是一个较为合理的方式。

国家电网、南方电网未来也许会积极助推抽水蓄能的发展。在两大电网的积极助推下,未来抽水蓄能挤掉电化学储能的部分市场空间的可能性也是存在的,尤其在当前电化学储能还存在一些尚未解决的技术问题的情况下更是如此。所以在储能一片叫好的情况下,也应该看到电化学储能的发展可能存在一些“隐忧”。

实际上,电化学储能作为分布式调节装置,是解决风电、光伏发电不稳定性、间歇性以增强能源系统供应安全性、灵活性的重要手段,其发展前景还是非常值得肯定和可观的,但是目前电化学储能也确实还存在一些共性问题亟待解决,希望这个发展过程以及试错过程不要太长。

示范项目助推产业创新与升级

记者:智光的储能项目成功入选国家能源局首批科技创新(储能)试点示范项目,该项目的入选对智光具有非常重要的意义,您怎样看待示范项目的影响及意义?

姜新宇:我觉得作为首批入选单位,是对智光级联型高压储能技术路线的一种肯定,但我更多的认为是一种责任。因为入选的示范项目对项目的技术创新、安全运行及经济效益等方面要达到示范项目的规定和要求标准。国家能源局对项目的监管也比较严格,比如我们这些项目每季度都会对实际运行效果、存在的问题、收益情况等定期向政府主管部门汇报。

国家及行业更多的是希望在不同的技术路线和不同的应用场景中,挑选一批比较有代表性的技术或项目(场景)作为行业标杆进行示范,这对未来规模化推广储能是非常有意义的探索。因此对于我们这些列入示范的项目,要通过项目的不断总结,为国家未来储能技术路线的验证、推广起到促进作用,对技术路线的引领、产业升级甚至政策出台都有一定的参考价值。智光希望以后继续踏踏实实用更好的产品与技术创新来回馈市场,助推产业发展,不辜负大家对我们的认可和信任。

记者:那智光的核心优势是什么?

姜新宇:该项目之所以能够入选,主要是因为这个项目(佛山市顺德徳胜电厂储能调频项目)是全国首个采用级联型高压储能技术路线的调频电站,其核心技术是高压级联型PCS,其可以实现无需升压直接接入6~10kV电网,单机功率可以做到现有技术路线10倍以上;由于无升压变,系统循环效率大大提升。更为重要的是整个储能系统通过将电池堆各电池簇离散化运行,实现整个系统无任何电池簇并联,电池运行一致性及系统安全性显著提升。

项目配置的储能系统总容量为9MW/4.5MWh,由两套4.5MW/2.25MWh级联型高压储能系统组成。系统可实现各离散化运行电池簇间的快速主动均衡,冗余技术和在线式故障维护的专利技术提升系统可靠性,配置了高放电倍率(2C)长循环寿命的磷酸铁锂电池系统。

整套储能系统具备能量转换效率高、响应速度快、电池均衡效果优越、接入简单且占地面积小、整体运行稳定等特点,在AGC调频辅助服务中对提升发电机组调频性能具有显著的优势。

业内对“级联高压”有误解

记者:您刚刚提到“级联型高压储能系统”,其实,不管对客户还是同行来说,这都是一个新的技术。您能先给大家详细介绍一下跟传统低压升压方式储能系统相比,级联高压储能的特点?

姜新宇:通过智光储能这些年的推广,级联型高压储能已经在华能集团、华电集团及广东省能源集团旗下多个200MW~1000MW机组中得到使用,在国家电网、南方电网及部分用户侧项目也得到应用,总装机已接近160MW了,在某种意义上来说应该不算新技术了。

谈起高压级联储能系统的特点,还要从现有的低压升压型储能系统的技术路线谈起。现在虽然可以通过多台500kW等级的PCS去并联实现大容量储能电站建设的需要,但这种方式也存在两个突出问题:

其一是未来电网需要大型储能电站,现有单机容量为500kW的PCS要靠多机并联的方式实现功率的扩容,举例来说一个50MW储能电站就需要100台500kW PCS的协同控制,这会导致系统协调控制、通信管理比较复杂,由于响应时间问题极端情况下对于电网的快速支撑满足不了要求。

其二是每台500kW PCS对应1MWh电池堆(0.5C倍率情况下),每1MWh电池堆由数千个电池通过串、并联硬连接组合构成一个实质的大电池,极端情况下当某簇中一个电池出现短路故障的时候,其余被并联电池簇电池的能量都将通过该短路点泄放,显著加剧故障点故障,催生更恶劣、范围更广的安全事故,近期的安全事故也都说明了这点,所以我们认为为了提升储能系统的安全性,尤其是储能系统运行中后期在储能电芯差异明显变大时的系统弄安全性,应尽量避免储能系统采用电池或电池簇并联的方案,这样做还可以提升储能系统电池运行的一致性,提升电池容量利用率。

级联型高压储能系统就是在不采取电池及电池簇并联这一指导思想下,通过电力电子拓扑结构的创新来提升规模化电芯组合应用安全性的技术路线。

储能系统其实要解决的核心问题是如何实现大规模化电池的组合应用,这一技术路线巧妙的将原本需要并联的电池簇从高压直流端拆解开,将各电池簇离散化独立运行,这样就将各电池簇进行了解耦,不会造成各电池簇相互影响,当某个电池出现问题时,不会存在其余电池簇对该电池回路泄放能量加大事故,系统安全性高,这是优势之一。

其二是这种设计思路由于各电池簇独立运行,各电池簇输出电流均严格控制在额定电流及以下,且可将各电池簇运行电流可实现自动均衡保持一致,不会有像电池簇并联运行时存在的部分电池超倍率运行情况,可以提升整个储能电池系统整体寿命,从而提升储能系统整体寿命,不存在储能系统寿命比单电芯寿命低的情况,有利于提升储能系统全生命周期价值。

其三由于采取独特的电力电子拓扑,实现高压直接接入电网,无变压器升压环节,因此循环效率高,可达90%以上。从目前实际已运行的多个级联储能电站效果来看,级联型储能整体运行稳定,电池簇均衡性极佳,无电池及电池簇并联情况下,可以实现单机10MW/10MWh等级,只需10台PCS并联就可实现100MW等级储能电站的需要,二次控制简单,实现了储能系统的安全性与大容量相结合,在大容量储能电站建设中具有较好的优势。

记者:业内有人认为,高压级联对生产企业考验很大,对电池寿命也有潜在影响。作为这一技术的开创者,智光的优势是什么?它是否真的会对电池寿命有影响?

姜新宇:对于业内的质疑,我觉得其实这是一种误解或者没有进行深入了解所致。高压级联技术不仅不会造成电池寿命衰减,反而会增加和延长整个储能组合电池系统的实际使用寿命。上面已经介绍,级联型高压储能其最大的优势在于:如一台单机容量为10MWh的储能系统,完全可以做到没有电池及电池簇的并联,这样就保障了每个电池每时每刻一定会工作在额定倍率及以下,不会发生电池超倍率运行情况,这对于保障储能电池的寿命是非常关键的,这也就是我上面提到的级联型高压储能,其系统的整体寿命与单体电芯寿命是相当的。当然外在的因素如环境温度控制,无论哪种方案都是必须要解决及保障。


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