編者按:未來,儲能項目除了安全以外技術關注點更關注長壽命和低成本,而長壽命的含義中有循環(huán)壽命和日歷壽命,因為儲能五大類17項中有可能對日歷壽命更關注,有的地方對循環(huán)壽命更關注,比如備用的應急的就對日歷壽命更關注。
2018年電動汽車是個很重要的年份,對儲能來說也是很重要的年份,因為電網(wǎng)公司不光有國家電網(wǎng),還有南方電網(wǎng),還有世界上的電網(wǎng)公司開始關注儲能技術了,但是我們儲能下一步的方向可能有所不同。
1月11日-1月13日,以“汽車革命與交通、能源、城市協(xié)同發(fā)展”為主題的中國電動汽車百人會論壇(2019)在北京釣魚臺國賓館舉行。本次論壇以 “汽車革命與交通、能源、城市協(xié)同發(fā)展”為主題,圍繞汽車零排放和電動化變革、能源轉化及傳統(tǒng)能源公司轉型、未來交通和出行變革圖景、下一代汽車關鍵技術發(fā)展、汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化趨勢、核心供應鏈培育、汽車生產(chǎn)組織方式變革、國際創(chuàng)新對接、產(chǎn)業(yè)政策調整等熱點問題進行研討。
以下是演講實錄:
謝謝主辦方的邀請,論壇是能源轉型與車網(wǎng)融合,我希望儲能作為電動汽車車網(wǎng)融合的紐帶,我主要從這幾個方面談相互的關系,我大致介紹一下儲能的發(fā)展趨勢,我想從這兩方面討論一下它與電動汽車的協(xié)同作用,一個是從技術層面,一個是從共有產(chǎn)業(yè)鏈的層面,看看它們的相互關系和尋求相互促進的途徑。再對一些現(xiàn)在的熱點問題談談我的看法。
儲能發(fā)展到什么程度呢?電動汽車經(jīng)過了十年多,我們也差不多,我們起步晚一點,2007、2008年起步,經(jīng)過三個階段,2013年以前功能驗證階段,2013-2016年是示范運行階段,2016-2020年是商業(yè)模式培育階段,可以對比一下電動汽車的發(fā)展,它也有起步期、導入期、推廣期,我們現(xiàn)在可能比它落后若干年,但是差不多也要經(jīng)歷這些過程。2018年電動汽車是個很重要的年份,對儲能來說也是很重要的年份,因為電網(wǎng)公司不光有國家電網(wǎng),還有南方電網(wǎng),還有世界上的電網(wǎng)公司開始關注儲能技術了,原來儲能一般就是發(fā)電和用戶關注得比較多,現(xiàn)在電網(wǎng)公司的投入使得2018年2019年儲能進入了G瓦時階段,以前都在數(shù)十兆瓦時走,2016年或2018年以后就進入G瓦時階段,雖然和電動汽車還有一個數(shù)量級,但是潛能還是很大的,我們認為也是我們標志性的年份。
儲能的用途確實和電動汽車比顯得豐富多了,因為電動汽車的動力作用主要是為了讓車跑得更遠,2010年總結出儲能有5大類17項,也可以說是3大類電源側、電網(wǎng)側、用戶側,隨著可再生能源類型的增多,規(guī)模的增大,用戶商業(yè)模式的變化,電網(wǎng)對儲能的認識的變化,我們這17項現(xiàn)在已經(jīng)不止了,包括國家電網(wǎng)公司2018年用的項目就不是這17項里的,但是它有個特點,儲能用這些電池的時候有不同的需求,有能量的有功率的有充電放電時長的差異,這點讓我們儲能技術顯得比較豐富多彩,大家會聽到多種多樣的儲能,但是電化學電池的儲能仍然在我們現(xiàn)有階段是最受關注的,待會兒我講它。
即使電化學電池也有好幾種,液流電池、鉛碳電池、鋰離子電池,物理儲能有飛輪和壓縮空氣,這些都隨著技術的發(fā)展性價比都有提高,特別值得一提的就是鋰離子電池,我們國家用的最多的就是磷酸鐵鋰電池,它在這兩個維度上有非常大的變化,成本大幅下降,還有它的循環(huán)壽命,這兩個的綜合效應反映了電池充放一次電電池消耗多少錢,比較簡單的說用電池充放一次電消耗低于5毛,就可以打個平手了,或者以后就有盈利空間了。這個變化是讓儲能越來越受重視越來越有規(guī)模的重要原因。其他的會場都有技術路線圖,我們儲能關注的目標是這幾個值,成本、千瓦時造價、循環(huán)壽命,我在智能電網(wǎng)的組作為指南編制專家,我們制定了這樣的目標,希望到2020年小于1500塊錢,系統(tǒng)循環(huán)壽命高于1萬次,希望2030年重點解決鋰離子電池的安全問題,這點和動力電池相類似。
剛才介紹了儲能的現(xiàn)狀,我們現(xiàn)在談談儲能和電動汽車融合和協(xié)同研發(fā)方面,我首先認為它們有共同的需求,我們對儲能裝置都希望好用、可控、安全,這三個從哪兒去說,單講動力電池是這樣的需求,我們儲能也是這樣的,由此派生了共性技術就有電池本體技術、電池管理技術,包括電池管理和上級的能源管理系統(tǒng)或車上叫車輛管理系統(tǒng)、整車管理系統(tǒng)的交互,再就是安全管理,這是兩個不同應用領域由于共同的需求派生出的共同技術。這三個共同技術發(fā)展情況,動力電池這個部分可以從清華大學歐陽老師的資料看出來,它在成本的維度上和我們有同樣的趨勢,但是它的另一個維度是能量密度提升的維度。我們是成本的維度和循環(huán)壽命的維度,他們這些變化都得益于研究的人多、材料體系改進快、產(chǎn)業(yè)隊伍大、生產(chǎn)工藝持續(xù)改進,這些都讓我們看到了它的快速進步和提升。
但是我們儲能下一步的方向可能有所不同,除了安全以外技術關注點更關注長壽命和低成本,而長壽命的含義中有循環(huán)壽命和日歷壽命,因為儲能五大類17項中有可能對日歷壽命更關注,有的地方對循環(huán)壽命更關注,比如備用的應急的就對日歷壽命更關注,天天參加循環(huán)可再生能源波動治理的就對循環(huán)壽命關注,投資這個部分也是這樣,低成本有這樣的說法,有的是度電次成本,度電成本除以循環(huán)次數(shù)就相當于度電次成本,但有的是對初投資敏感,比如備用的或應急的,它并不是經(jīng)常要用,對初投資就比較敏感。在儲能中電池可能核動力電池要有不同的關注點。我們應用的重點,儲能中用電池充電時長放電時長一般在分鐘和小時級,應用領域現(xiàn)階段主要在用戶側是結合峰谷差的混合套利和電源側的輔助服務,調頻,再就是電網(wǎng)側應用,2018年值得關注的就是支撐電網(wǎng)運行安全的這些儲能站的出現(xiàn)。還有江總提到的將來岸電服務也可能是電網(wǎng)公司的服務,這些都是我們將來應用的場合。
再說第二個共性技術就是電池管理技術,下一代BMS會增加功能和可靠性,大家聽說過儲能站發(fā)生過幾起著火事故,國內國外都有,很多時候查原因查到BMS出了毛病,也就是BMS可靠性問題,當然我們隨著儲能站的規(guī)模增多,我們也希望BMS能干更多的事,尤其是在全壽命周期的數(shù)據(jù)可追溯和故障預警方面能起更大的作用。現(xiàn)在數(shù)據(jù)驅動變成BMS研發(fā)的主脈,原來BMS主要用模型來做,現(xiàn)在數(shù)據(jù)驅動建模是主要的。它的出現(xiàn)讓我們SOC、SOP、SOX、SOH等等計算的精度都可能有大幅的提高,這是我們兩個動力電池和儲能都要特別關注的技術,它是保證儲能裝置可控性的一個基本的單元。
安全管理,我們都人為本征安全是最讓人放心的,我們的本征安全就希望出現(xiàn)不燃的不爆的電池,也就是固態(tài)電池是我們共同的期盼。我們希望在沒有解決本質安全之前先保證系統(tǒng)安全,我們儲能以往是在預警、防護、消防等環(huán)節(jié)上保證系統(tǒng)不出大事,昨天歐陽老師提到了機緣誘發(fā)源控制不蔓延,我們也希望首先在系統(tǒng)安全上把它做好,機緣被控制了,當然儲能和電動汽車不一樣,電動汽車存在突發(fā)濫用的可能性,我們儲能一般來說沒有突發(fā)濫用的,比如你撞車突然就發(fā)生著火了,我這兒沒這事。我們是長期運行的,他發(fā)生了事故往往是長期運行累積的質量缺陷會暴露出來,這樣時間就比較充裕,給我們預警的空間。我們消防的措施是個固定場合,我們也便于處理,希望儲能在這方面走得前面一點,可能為電動汽車開點路。一直以來我們都是跟著電動汽車跑的,這個地方看看我們能不能領先一點。
我們再看產(chǎn)業(yè)鏈上,毋庸置疑上游中游我們都是共通的,后面的回收利用也可以是共通的,只是在下游這個端我們是分開的,一個是車往充電站走,一個是儲能站,我們希望通過TC利用和基礎設施共享把下游這個鏈也連接起來融合起來。上面專家都提到了電動汽車既是用能軟件也是儲能軟件,這個概念都清楚,所以我們希望我們構建的能源補給措施是含有儲能元件的,現(xiàn)在電網(wǎng)公司現(xiàn)在大量做直流配網(wǎng),它的應用會支撐新的負荷,比如電動汽車是直流的,好多東西是直流的,之所以原來沒有直流配網(wǎng),電力系統(tǒng)最早是直流的,后來因為變壓問題和開關問題解決不了變成交流的,我們現(xiàn)在電力電子技術的進步讓我們在這兩個方面有可能有突破,實際上已經(jīng)獲得突破,我們現(xiàn)在研究配網(wǎng)技術就是要解決,再加上儲能站作為快速充電后面的緩沖單元,使快充得以實現(xiàn)。
我們也通過系統(tǒng)將充電的剛性負荷變成柔性負荷,江總剛才提到電網(wǎng)公司在做的分布式儲能匯集作用,將來那么多移動式的儲能元件怎么來管理,怎么實現(xiàn)柔性互動,現(xiàn)在我們通過ICT技術等等研究實現(xiàn)這個,包括后面的這些信息通信技術和關鍵技術的制備最后實現(xiàn)匯集和管理。這里也提到區(qū)塊鏈技術、直流供電技術、邊緣計算技術等都會用在這里,而這個技術也是匯集兩個方面。值得注意的一點我還是提一提,現(xiàn)在看來動力電池越來越往高功率高能量密度,我很擔心這個方向會損失掉壽命的性能,因為沒有都是幾頭填的東西,你有得就有舍。后續(xù)的研發(fā)中我希望搞電池的要平衡一下能量密度和壽命之間的關系。
梯級利用的技術,這個在社會上爭議比較多,有的很極端的說法就是偽課題,但實際從理論上來說既然有百分之七八十的容量還留著,既然儲能是個相對緩和輕松的環(huán)境,那么就有可能電池被梯級利用,利用中不發(fā)生問題,希望電動汽車把電池退下之前設計極端最好標準化,運行階段給我們足夠透明的數(shù)據(jù),否則電動汽車用的時候拆借重新組裝,我們對性能的判斷要一個個測,變成黑箱來拆,那就花很大成本了,我們希望它是白箱,它的數(shù)據(jù)是透明的,這樣我們才能共同結合好,能把梯級利用真正用好。
對于儲能來說有三股力量在關注他,一個是電力行業(yè),一個是電池生產(chǎn)商,還有一個是將來的運營商,他們對儲能確實有不同看法,比如電力系統(tǒng)是考慮自己的安全、運行穩(wěn)定等等,這是主要關注的,電池生產(chǎn)商希望電池出來以后兩邊都可以用,運營商希望儲能站和共享站換電站全部都在一塊,他共享跨界獲得最大的力量,我們希望這三股力量能共同促進讓它規(guī)?;?,因為電池是化工產(chǎn)品,規(guī)?;艘院蟪杀颈厝痪蜁聛?。
我們還是希望儲能電動汽車在共性技術上共同促進研發(fā),共享產(chǎn)業(yè)鏈和基礎設施,我們希望電動汽車借助儲能能走上快車道,而我們儲能能搭上電動汽車的順風車,謝謝大家。
原標題:儲能的下一步將更關注長壽命和低成本