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储能技术如何助力传统电网应对五大挑战

浏览次数: 日期:2017-08-27

中国电力科学研究院配电所主任、博士吴鸣在参加8月25日在江苏无锡举行的首届全国用户侧储能细分市场开发与应用高层研讨会上,就“储能技术与主动配电网”发表演讲。在演讲中,吴鸣指出了目前我国传统配电网所面临的五大挑战。

挑战之一是不断提高的供电可靠性。我国智能电网发展的速度和投资规模稳居全球第一,但我国心城市的供电可靠性在全世界范围内并不处于领先水平,根本原因是我国网架结构的投资在“十二五”期间甚至是“十一五”间都在输电侧,由于相应配套技术和装备都没有成熟配套上,导致我国家配电可靠性水平与国际大都市比较相对较差。

挑战之二是不断要求提高电能利用效率。我国现在也是一个用能和能耗大国,关于节能减排需求也特别大。但是我国电能应用效率在全球来说也不是很高,无论是发电侧还是用户侧节能都有很大提升空间。

挑战之三是需要不断提高电网资产利用率。我国配电网的主要设备运行效率不高,从样本区域来看总体效率在0.3左右。美国配电网整个系统即使在未来十年没有大规模投资的前提下,基本上也能做到0.4以上。我国尤其是农网改造提升以后,在人口稀少、负荷极度分散的区域设备轻载现象十分严重。但是这没办法因为我们要完成社会责任,所以对于电网的系统投资一直在增大。

挑战之四是我国需要主动应对大规模分布式电源的接入。包括前些年在西北开展的风电、光伏扶贫以来,尤其是在安徽、河南、江西等地大量的分布式光伏无序接入,以及在江苏、浙江分布式光伏园区的大规模接入以后,对配电网的影响和挑战十分巨大。

挑战之五是需要主动应对大量电动汽车充电站桩。充电站和充电桩接入以后,极大加剧了电网负荷峰谷差,也加大了配电系统的负担,尤其是不可确定的充电的机器也影响了配网控制的难度。

演讲全文如下:

吴鸣:关于储能在配用电用户侧领域的需求,我先梳理一下配网和储能的关系。

首先,近年来整个电网的快速发展也伴随着工业化进程迎来第三次工业革命,能源、环境的可持续发展以及智能电网已经成为新能源革命的推手,同时近年来“互联网+”的概念越来越热门,这一切都使储能技术引入电网成为了一种可能。下面我分两个部分讲一下目前传统配电网所面临的挑战,以及讲一下未来配电网对发展的需求。

挑战之一是不断提高的供电可靠性。我国智能电网发展的速度和投资规模是稳居全球第一的,但是我国核心城市的供电可靠性在全世界并不处于领先水平,根本原因就是我们网架结构的投资在“十二五”期间甚至是“十一五”期间都在输电侧,由于相应配套技术和装备都没有成熟配套上,导致我国配电可靠性水平跟国际大都市相比较差。

挑战之二是不断要求提高的电能利用效率。我们国家现在也是一个用能和能耗大国,关于节能减排需求也特别大,但是我们电能应用效率在全球来说也不是很高,无论是发电侧还是用户侧节能的提升都有很大的空间。

挑战之三是需要不断提高电网资产利用率。我国配电网的主要设备运行效率不高,从样本区域来看总体效率在0.3左右。美国配电网整个系统即使在未来近十年没有大规模投资的前提下,他们基本上能做到0.4以上,我们国家尤其是农网改造提升以后,在人口稀少、负荷极度分散区域设备的轻载现象就更加严重了。但是这没办法因为我们要完成社会责任,所以对于电网的系统投资一直在增大,但是我们社会的利用效率包括社会各界对电网公司诟病比较大的地方就是电网资产的利用率极低,这个原因我后面讲是为什么。

挑战之四是需要主动应对大规模分布式电源的接入,包括前几年的风电在西北光伏扶贫开展以来,尤其是在安徽、河南、江西等地大量的分布式光伏无序接入以及在江苏浙江分布式光伏园区产业的大规模接入以后,其实对配电网的影响和挑战还是极大的。

挑战之五是需要主动应对大量电动汽车充电站桩接入。大量电动汽车充电站桩接入以后,极大加剧了电网负荷峰谷差,也加大了配电系统的负担,尤其是不可确定的充电的机器也影响了配网控制的难度。

总结一下,现在我们的配电网主要是应对这五大挑战。我们需要不断提升电网可靠性、提高电能利用效率、电网资产利用率、应对大规模分布式电源接入,以及应对大量电动汽车充电站接入。我们把这五大挑战梳理一下就是三个核心问题:就是能量的时空不匹配,技术发展和经济发展的水平不匹配,以及供给需求不匹配,也就是说这三个不匹配给配网规划运行带来了极大的挑战。这个不匹配的方法是什么呢?其实也是我们配网研究一直在思考的三个问题。

第二,目前我国主动配电网或者未来智能配电网的发展需求。很显然,国网公司的配电网发展主题就是“可靠、高效、绿色”。针对这三个主题第一要解决的就是分布式电源与储能的大规模接入,这是我们列的时间进度表,现在看来基本上分布式能源微网渗透率跟远景展望是基本契合的。在“十二五”我们通过基本分布式电源的接入解决了分布式电源的关键问题,从“十二五”中间的过渡期间把微网储能的相关标准再逐步完善,同时让分布电电源、微网也可以为大电网提供更全面的辅助服务。到了2015年以后,在某些区域分布式能源的渗透率就开始逐步提升。在“十三五”末我们觉得可能分散式智能微网系统就会是配网主要模式,成为一个智能电网的应用,应该说到2020年是可以实现规模化、商业化和市场运行,这就是我们国家未来配电网发展的趋势,这个趋势是“十二五”的时候展望的,现在看来到2020年结束的时候应该这个趋势基本上是能够实现的。

第二个趋势就是现在比较热的,一二次能源的综合利用多能互补的概念,目前在学界和电网公司研究界也比较热。多能互补要解决的问题其实跟上一个问题不一样,多能互补最核心的问题是要解决能效提升。下一个阶段就是能源互联网阶段,也是在“十二五”末、“十三五”初的时候提出的能源互联网概念,国网公司的刘总(刘振亚)也提出了全球能源互联网概念,其实都是通过先进的电力电子技术和信息技术融合大量的可再生能源发电装置和储能装置实现信息流、能量流的互相共联网络。我们觉得未来能源互联网的着力点一定还是在配电网上,去年国务院也发布了《推进“互联网+”行动指导意见》也是认为通过互联网模式可以加强分布式能源网络的建设,提高可再生能源的占比,促进能源利用的结构优化、加快发电设施、用电设施和智能电网的提升,这就是我们对“能源互联网+”的探索。

还有一个概念是未来要建智慧城市,智慧城市的核心部分是智能电网,智慧城市的智能电网也是指未来主要的配电网,配电网里面促进城市能源发展关键也是分布式清洁能源高效利用和用户互动有效提升以及促进电动汽车的应用,保证我们智慧城市的能量优化配,这就是解决未来配电网的发展展望的模式。到这里我们就知道无论是过去配电网的发展还是未来微电网的发展,这种能量的优化利用和调节一直是一个重要发展的基线。

这里我想补充两个案例,右侧这个数字大家应该知道,6.30是今年很多光伏企业人比较敏感的数字,因为6.30前后就决定了一个企业利润的高低。左侧是去年马克斯提出的能源墙Powerwall概念,当时认为Powerwall是能量型产品,可以和电动汽车、特斯拉、光伏结合,可以为储能提出一个大规模广泛应用空间,但是当时我觉得这个不可行,这个项目到年底特斯拉就宣布停产了。

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