儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的定位和切入
儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用定位:由于減排導(dǎo)致的能源結(jié)構(gòu)的變革,也就是發(fā)電側(cè);資源約束迫使電網(wǎng)從功率傳輸轉(zhuǎn)向電量傳輸;用戶側(cè)高質(zhì)量、個(gè)性化、互動(dòng)的未來需求,在于配電和用電領(lǐng)域。
儲(chǔ)能:跨學(xué)科的戰(zhàn)略技術(shù)
儲(chǔ)能現(xiàn)在是跨學(xué)科不斷升級(jí)換代的戰(zhàn)略技術(shù),儲(chǔ)能的引入試圖顛覆傳統(tǒng)電網(wǎng)的工序平衡,關(guān)鍵因素在于時(shí)間因子,一般有一個(gè)時(shí)間范圍,比如長(zhǎng)時(shí)間周期,短時(shí)間周期。如果我們講儲(chǔ)能技術(shù)本身,實(shí)際上是講儲(chǔ)能裝置技術(shù)和儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)兩個(gè)層面。從規(guī)模來看有時(shí)候會(huì)講大規(guī)模集中式儲(chǔ)能和分布式構(gòu)成的大規(guī)模儲(chǔ)能的概念。
不管儲(chǔ)能的應(yīng)用有多少種,大概內(nèi)容基本相似,是以調(diào)頻調(diào)峰或者類似的技術(shù)支持來看待儲(chǔ)能上的功能應(yīng)用。我們做了大量的儲(chǔ)能,都是在做功能上的驗(yàn)證,因?yàn)楝F(xiàn)在還很少有滿足商業(yè)性的儲(chǔ)能。即使在國(guó)外已經(jīng)有許多的應(yīng)用,至今能賺到錢的,可能只是美國(guó)調(diào)頻上有幾家達(dá)到了回本的程度,其他的還看不出來,因?yàn)檫€沒有在全壽命上對(duì)它真正進(jìn)行驗(yàn)證。
但是儲(chǔ)能這些年來,以電化學(xué)為主的儲(chǔ)能載體,確確實(shí)實(shí)發(fā)生了一些比較大的變化。2010年,鋰電池儲(chǔ)能電站的價(jià)格綜合度電成本是2.42元,到了2018年,應(yīng)該到了0.4-0.5元的水平,到2020年預(yù)測(cè)會(huì)到0.25元。
至少現(xiàn)在來看,儲(chǔ)能的峰谷套利概念還是接近了所謂的經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn),畢竟還有進(jìn)一步下降的空間。從不同省份的工業(yè)電價(jià)和商業(yè)電價(jià)的差距來看,大家對(duì)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用還懷有比較大的企盼性。
現(xiàn)階段探索儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用模型,切入點(diǎn)無非是這么幾個(gè)。
一、客戶端的峰谷差價(jià)套利;
二、儲(chǔ)能提高輸配電設(shè)施應(yīng)用率;
三、儲(chǔ)能參與需求側(cè)管理應(yīng)用模式;
四、提高可再生能源的友好接入;
五、提升微網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行能力;
還有一些傳統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)壓、黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)。這是我們現(xiàn)在應(yīng)用比較多的切入性的儲(chǔ)能。今年圍繞這些功能或者切入的模式做了很多項(xiàng)目,比如我們?cè)诳稍偕茉磦?cè)有魯能的多能互補(bǔ)項(xiàng)目,黃河水電的項(xiàng)目,還有調(diào)頻輔助服務(wù)項(xiàng)目;用客戶側(cè)有峰谷套利的項(xiàng)目,以及河南、江蘇正在做的電網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目,還有由能源公司做的輔助調(diào)峰的論證項(xiàng)目;充儲(chǔ)一體化,快充站配電資源不夠,以后相當(dāng)多的場(chǎng)合需要配電儲(chǔ)能以緩解快充站給電網(wǎng)造成的沖擊。
未來三年看上去很熱鬧,以至于各種平臺(tái)上都在講儲(chǔ)能爆發(fā)時(shí)代來了,其實(shí)未來三年甚至于更長(zhǎng)時(shí)間,儲(chǔ)能還是一個(gè)技術(shù)試錯(cuò)時(shí)期,這種規(guī)?;痉逗湍J皆囧e(cuò)階段,它需要經(jīng)過反復(fù)的迭代,但是并不意味著儲(chǔ)能不往前推動(dòng)發(fā)展。
儲(chǔ)能未來的后勁和動(dòng)力
儲(chǔ)能的發(fā)展空間也給我們的工作帶來了一個(gè)問題,儲(chǔ)能到底能降到多少?最終的量是多少?
我們現(xiàn)在只是從鋰離子電池推導(dǎo)來講,一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)如果年利用小時(shí)數(shù)達(dá)到200小時(shí)就可能盈利的話,如果以分布式發(fā)電的廣泛應(yīng)用,我們理清楚一些市場(chǎng)性的東西,將來的量就會(huì)比較大。同時(shí)也面臨一個(gè)很大的問題,即使一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)在江蘇,在用戶側(cè)去套利、安裝,五年能夠保證它回收,甚至將來可能四年半,三年,但是江蘇有多大的空間呢?在江蘇,如果發(fā)展500萬儲(chǔ)能,峰谷肯能就被拉完了。
但是我們從另外一種形態(tài)上來看,可能就會(huì)不一樣了。
儲(chǔ)能裝機(jī)容量
倒推一下,如果儲(chǔ)能在系統(tǒng)中間的裝機(jī)容量達(dá)到10%甚至20%,我們的電網(wǎng)還有那么復(fù)雜嗎?安全、高壓?jiǎn)栴}還有那么緊迫嗎?從這樣的角度來看,高比例的儲(chǔ)能裝機(jī)容量是電力系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)在運(yùn)行形式的變革,我們應(yīng)該按照另外一個(gè)思維,事實(shí)上高比例的儲(chǔ)能它在電網(wǎng)中就會(huì)形成所謂的聚合效應(yīng)。
我們?cè)诤幽犀F(xiàn)在正在做100兆瓦,對(duì)于河南的峰谷問題的調(diào)節(jié),所有的調(diào)節(jié)只要聚合起來,都不成問題。因?yàn)檫^去是單一功能,現(xiàn)在是多種功能,不論是省內(nèi)的新能源消納、跨省的新能源消納、電網(wǎng)的暫態(tài)支撐,在一天的曲線中間全部得到了應(yīng)用,它突破了傳統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)作為資源調(diào)配的平臺(tái)。
我們現(xiàn)在提出電網(wǎng)的聚合效應(yīng),起碼有一個(gè)功能可能是意外獲得的。河南現(xiàn)在有兩條特高壓線,兩條線的輸送容量可以達(dá)到1400萬千瓦。河南現(xiàn)在怎么用??jī)蓷l線加起來不到600萬,為什么?因?yàn)檫h(yuǎn)端的東西一旦垮了,河南就必須找出同樣功率的機(jī)組去平抑,要不然至少有800萬的輸送能力完全在那兒空著。而特高壓的交流閉鎖也并非常態(tài)性,如果采用這種保護(hù)方式,電纜輸送能力將大大被限制。而對(duì)這一情況的支撐,我們預(yù)算一下,我們有560萬的儲(chǔ)能裝機(jī),只要頂6分鐘,這個(gè)問題就可以得到解決。
如果把這800萬的輸送能力余出來,按5000小時(shí)算,每年多送400億度電,過路費(fèi)按0.12元收取就是48億元。
此外,也將提升交易的手段?,F(xiàn)在的峰谷定價(jià)不是反映供需平衡的真實(shí)原因,將來的峰谷肯定是競(jìng)價(jià)制,15分鐘報(bào)價(jià)。一個(gè)成熟的電力市場(chǎng),它的中長(zhǎng)期能源合同占電量的80%,日前交易的合同應(yīng)該占15%,實(shí)時(shí)交易的合同5%,儲(chǔ)能在最后的5%,將有比較大的空間。也就是說儲(chǔ)能可能會(huì)改變跨區(qū)域電力交易。
儲(chǔ)能有一天會(huì)發(fā)展到那一步,至少?gòu)默F(xiàn)在看,儲(chǔ)能是一個(gè)重資產(chǎn)投資。接下來,儲(chǔ)能的發(fā)展除了自身降價(jià)之外,還有一些天然的低邊界成本性的內(nèi)容,梯次利用確確實(shí)實(shí)為未來的儲(chǔ)能提供了一個(gè)比較大的低邊界成本的載體,而且這個(gè)量將會(huì)非常大。
未來儲(chǔ)能可能的顛覆
粗算一下,電動(dòng)汽車去年是100萬輛,今年可能是200萬輛,明年可能是500萬輛電動(dòng)汽車的保有量,2030年可能有5000萬輛。如果每輛車按80度電去配置,這5000萬輛車相當(dāng)于一個(gè)40億度電的水庫,當(dāng)然不是每天要交易40億度電。
2016年,國(guó)內(nèi)一年的平均上網(wǎng)電量為160億度,40億度電對(duì)電網(wǎng)是雙刃劍,讓電網(wǎng)非常舒服,也可以一夜之間把電網(wǎng)搞垮。到那個(gè)階段由梯次利用和電動(dòng)汽車這種分散式的能源可以交互聚會(huì)的時(shí)候,它就形成一個(gè)巨大的資源。當(dāng)然電動(dòng)汽車是海量的V2G的電動(dòng)車樁,這時(shí)候有這樣一個(gè)量,我相信未來電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化,也就是說我們存在這種資源。
在這樣一個(gè)階段以后,可能就是儲(chǔ)能材料的工藝結(jié)構(gòu)以高比能、高安全這種創(chuàng)新,得到了一個(gè)更加的沖擊化。至少現(xiàn)在從理論上來講,鋰電池是化學(xué)金屬元素的第一位,之所以大家用鋰電池是因?yàn)殇囯姵氐淖匀荒芗?jí)差是最高的。
鋰空氣電池按照能級(jí)推算,一公斤可以存11.5度電,燃煤一公斤發(fā)3.3度電,到現(xiàn)在還在爭(zhēng)論是建立輸電線劃得來還是運(yùn)煤劃得來。如果一個(gè)儲(chǔ)能載體到了五度電的時(shí)候,我們是架設(shè)電網(wǎng)劃得來還是運(yùn)電池劃得來,還真的不好說。
因?yàn)楦弑饶艿膬?chǔ)能載體的出現(xiàn),我們未來的能源形態(tài)如果在一定程度上依賴于可再生能源的話,可再生能源最大的問題在哪里?是在于它的低能量密度,低能量密度如果用電網(wǎng)把它匯集起來的時(shí)候,這個(gè)會(huì)聚的資源所付出的成本過大。如果我們將太陽能會(huì)聚起來,太陽能一年發(fā)一千多個(gè)小時(shí),我架一條線利用率六分之一,那這個(gè)會(huì)聚所付出的成本也太大了,將來是運(yùn)電池,把電池充滿了運(yùn)過去,如果到那一步,確實(shí)對(duì)電網(wǎng)的形態(tài)發(fā)生了變化。
原標(biāo)題:2018年鋰電池儲(chǔ)能電站的綜合度電成本在0.4-0.5元的水平