兰云鹏：高比例可再生能源下储能的应用

5月19日至21日，“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开， 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

北控智慧能源投资有限公司总经理兰云鹏在能源互联网与多能互补专场，发表了题为“高比例可再生能源下储能的应用”的精彩演讲。

演讲内容如下：

兰云鹏：分布式光伏的发展，不是今天会议的重点，简单过一下。目前分布式光伏这两年的发展是爆发式的增长，它在电网中的比例越来越高，从地域、接入几个方面对电网来说提出更高的要求。分布式的优点就近消纳，减少远距离送电造成的电能损耗。充分利用居民、工厂、商业建筑等。三是规模小、数量多、地理分散、功率随机波动大。四是可再生能源的通病，不可见、不可调度，管理难度非常大。分布式光伏，不光光伏，包括现在的分布式分散式风电，还有其他的可再生能源对电网有很强的依赖性，对电网的稳定性造成不良影响。所以目前整个分布式发电在电网内部是有些容量的限制。分布式电源和电网之间属于刚性、不友好，虽然有可再生能源配额收购的文件，但是我们对电网有比较硬性的冲击。分布式还有不确定性，主要是补贴的，这不是我们会议讨论的问题。

跟电网的接纳能力有限，以前电网是有一个不成文的规定，变压器容量的25%是你这个分散式、分布式、光伏或者风电接纳的比例，为什么有这个容量限制?那就是考虑到电网的安全性的问题，当然了，25%不一定不安全，30%也不一定不安全，这取决于当地实际的负荷情况，这些数据对电源来说是无法控制的，只能接受电网的被动调度。从这方面考虑，从电网安全的角度看，电网要投入备用电源改善配网的运行方式，来维护高比例的可再生能源的接入，肯定会产生一些负担和成本。

针对这种情况，我们推出了第一储能在这方面的应用，就是分布式光伏+储能。

利用工商业峰谷差，在江苏、广东等地，在这部分有一定的盈利性。所以我们结合储能的调峰的电价盈利性，结合分布式发电的收益性，结合起来，推出分布式光伏+储能的模式。提高光伏发电的自发自用的比例，由原来的在变压器下，25%的容量通过储能的调节进一步把容量扩大，通过削峰填谷获得电价的套利，储能调峰的收益。我对电网还提供了备用电源和UPS的功能。对电网来说是平抑光伏发电的波动，缓解光伏发电对电网的影响。我可以在中午的光伏大发的时候存下来，用到晚上峰值的时候释放，减少电网的压力，起到削峰填谷的作用。这个还有一些不确定因素，整个收益局限于电网的电价，存在结算问题。光伏负荷受季节性的影响比较大，固定储能的投资很难获得稳定的回报和比较满意的经济性。所以我们觉得从电价成本、系统资源等多方面考虑，我们想怎么样进一步提高能源的效率和经济性，我们就采取多能互补和微电网的模式。

分布式光伏现在变成多能和光伏发电、储能、风力发电、燃气发电，还有现在做的试点，从电源侧把单一的光伏发电变成多能发电的特点。另外电源变成由电压源、电力电子、同步发电机等几种电源结合起来，这里面大比例是可再生能源，分散式风电、分布式光伏，存在一定的波动，负荷不停变化，因为负荷是工业和民用用的负荷，它的变化不受你的控制。还有储能，不同的微电网下储能的应用场景是不一样的，要根据不同的微电网的需求，负荷的需求和微电网安全的需求，配置不同的储能。有的需要提供调频服务的地方，可以多用磷酸铁锂的电池，如果仅仅需要起到备用电源和调峰功能的场景，我可能用一些铅碳甚至铅酸电池。目前多能、多源、多机、多变是我们面临的几个大的挑战。

解决方案，通过设计优化、合理配置，应用不同电源的特性来减少整个微电网投入的冗余配制，优化投资组合，提高微电网的性价比。根据不同的微电网，比如现在内蒙呼和浩特的微电网项目，它主要充分利用当地的丰富风资源和光资源，又结合引进了固定用电的负荷，形成了比较可靠的稳定负荷，在这种情况下，我们达到了电源、配网负荷完美的收益。第二个是配合储能，混合储能，储能绝对不是单一的模式。这里面大概采用多种铅碳储能，锂电，甚至尝试飞轮和压缩空间，是整个支撑性的储能。通过不同的储能应用模式，提高系统的弹性，提高可再生能源的穿透力，提供供电的可靠性。最后是整个微电网内部，每个电源点实现充分自治和受控共享，分散风险，还有很强的容错能力，我们电网建成以后，只有全年发电量的25%和电网发生交易，其他的电源全部要在负荷侧，微电网内部全部消纳掉。到这一步，多能互补和微电网的核心技术之一就是储能。传统意义上的储能系统，一个比较正常的充放电的曲线。这是我们在微电网内部测出来的储能的充放电的曲线，大家可以看到，微电网的应用上和大电网的并网充放电的规律完全不一样。

微电网主要是考虑两方面，储能系统，首先要从系统上的需求，一是系统上的功率需求，第二个是能量上的需求。当然，作为投资商来讲，首先要提的是项目收益率，如果我的投资收不回成本，这个技术也是不值得推广和应用的。所以在这里面，我们重点考虑的是投资成本和运营成本，目前做到的锂电整个储能成本低于5毛1，铅碳低于3毛1。系统级的配置设计还是刚才提到，用不同的储能混合搭配，获得较高系统的性价比，选择不同功率和容量的储能搭配，可以获得系统的能效。整个系统里面储能不光起到单一的作用，我起到调频、调压、备用的作用。储能应用管理是在系统层面进行能效运营成本的优化，能效和运营成本优化和能效管理，智能化维护性充放电管理，维持蓄电池的健康状况，我们和国内知名的电池管理系统供应商做一些联合的研发。包括我们对电池、BMS要求主动均衡，把电池的健康状况控制在比较好的状态。我们争取不同的电芯寿命10年，是不是可以突破一点，有好的均衡系统做到12年、13年。

另外一个核心技术就是能量管理系统，能量管理系统是在整个微电网内部，多种电源、多种负荷，还有多种的不同配电网，所以我们从电网内部看，微电网内还有电力电子结合，小型电力系统，具备完整的发配电控制功能，实现功率和能量的优化调度，具备独立运行能力。微电网发生与大电网的解列，保证核心负荷，在一周甚至几小时内稳定的不间断电源，不间断供电，从电网角度看，我们想做成的目标是对电网来说是可控的主体，而不是杂乱无章，随时跟着风或者太阳走，不是这样。做成微电网，目前跟调度，可以精确预测到两个小时以后微电网的用电和负荷电源出力报告给电网，我可以在一个小时内接受电网对我一个小时的调度，这对电网来说是非常友好型，尽量改变电网对高比例可再生能源接入电网心里面的障碍。它为什么担心?因为你完全不可控，通过能量管理系统，通过储能达到，还有功率预测负荷管理，都加在一起，达到微电网是设计电网可控的系统，对于电网来说，这部分的负担会变得越来越小。

这是我们整个控制策略的时间轴，分钟级保证微电网的稳定，小时级考虑电网的经济性，到年，微电网的能量管理系统是不断的系统自动的优化和自我学习，它根据你的微电网内部负荷的特点，不断测试不同的策略，保证微电网处在最佳的运行状态。这是我们的一些原则，系统连续稳定运行是我们的第一原则。二是利用不同的电源特性精控储能，充分实现项目的投资收益率。三是根据不同用户特性，不同的资源季节和历史数据库建立自学习的EMS系统。

最后区域能量管理平台，最终有几个微电网，里面有互通互连，这是能源互联网的理念比较接近，通过这个点，能够做到在一个微电网发生故障的时候，由其他微电网支持电源，达到区域的支撑。这是我们最后努力的目标。区域和大电网之间的接口，可控和非依赖，可再生能源接入电网，现在需要电网和火电提供各种调频服务，可再生能源为什么达不到这个要求?为什么又要想提高整个电源系统、能源系统中的占比，只有解决掉我自己的稳定性的问题，才能去跟其他的电源比，我是干净的、洁净的，又可控，才能提高能源系统的竞争力。通过区域能源交易来优化区域内的资源利用提高经济型，区域能源管理可以增加可再生能源占比。增加用户供电选择和重要负荷供电的可靠性。新能源和储能的投资者真正成为电力市场中的参与者。优化电能的输入方式和减少电力系统的资源冗余，增强电力系统弹性，增强电网对灾难或战争的抵御能力。我的微电网属于一种分散式电网，一旦大的电网出现问题，这些微电网都可以在极端情况下独立运作一段时间，对电网的各种不可见的灾难会提高能力。

这是我们的案例分析。我们在西藏洋易做的4.5MW、20.7MWH的项目，去年年底并网。每天微电网提供1.5万度电，储能系统在35KV侧运行效率是85%，系统响应速度在100毫秒以内。能够降低系统的造价，其实我们的目标是向大型的抽水蓄能电站做对比，如果低于它，我们的储能才有更广大的发展。江苏镇江有一个6.5MW的分布式光伏和10MW/40MWH锂电池储能系统和10套充电桩。每年给用户节约了15%电费支出，度电成本是低于行业的平均水平。我们这个项目是20台储能变流器并列运行，7月份并网之后，欢迎大家过去参观。这是澳洲一个项目，12MW光伏，10MW/20MWH。

时间原因，我先说到这里，谢谢大家!