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楚攀博士:運維水平決定儲能電站盈利水平

作者:陳儀方 來源:南方能源觀察 發布時間:2019-06-06 瀏覽:
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中國儲能網訊:2019年初,廣東云浮電廠儲能調頻系統正式投運,成為廣東省首個投運的火電機組與儲能聯合調頻項目。在此之外,廣東省還有十余個儲能調頻項目在建或待建。

廣東調頻輔助服務市場目前處在帶結算試運行階段,其可觀的收益吸引了眾多玩家參與其中。廣東還在《廣東調頻輔助服務市場交易規則(試行)》中提到,按國家核定輸配電價參與廣東電力市場化交易的電力用戶也應是調頻市場費用的繳納者。這一條是否會在今年現貨市場啟動試運行后落實,則令人拭目以待。

廣東省電力設計研究院儲能技術中心主任:楚攀博士

eo就廣東調頻市場發展、儲能調頻項目所面臨的挑戰等議題專訪廣東省電力設計研究院儲能技術中心主任楚攀博士。在他看來,儲能調頻項目擁有良好的發展前景與巨大的發展空間,但是從短期來看,這一領域仍然存在運維水平低,安全標準缺乏等多方面的隱憂。

廣東調頻需求將保持增長態勢

eo:您認為廣東調頻輔助服務市場的發展前景如何?

楚攀:從宏觀上講,能源結構調整在持續,新能源發電的裝機容量和發電量都在不斷增加,新能源發電的波動性和隨機性會加劇電網的不平衡,進而導致調峰調頻需求增加。根據廣東省海上風電發展規劃,到2030年廣東將建成3000萬千瓦的海上風電,這么大容量的風電并入省內電網,對電網的穩定性和可靠性都會帶來很大的挑戰,形成非常大的沖擊。從微觀上講,在現有市場規則下,會出現越來越多的市場競爭者,市場中的后來者會出現收益下降的情況。但隨著省內調頻需求的不斷增長,為了維持電網的安全可靠穩定運行,原有的調頻收益分配方法也將隨之改變,市場的供需規則都將發生調整,以保證電力市場的參與主體繼續有積極性去配合電網的調頻服務。

因此,從長期的、發展的眼光去看,廣東省的調頻輔助服務市場還有很大的發展空間。

eo:現在一些燃氣電廠也開始考慮儲能聯合調頻項目,怎么看待這種現象?

楚攀:目前廣東省內的一些燃煤發電機組加裝儲能以后,其調頻性能已經超過了燃氣機組,在調頻輔助服務市場中可以取得更大的收益。燃氣機組在這方面的收益也就減少了,因為燃氣機組的運營方也希望能在這一塊獲得較多的收益,所以有動力參與其中。

不過單純從技術層面上講,燃機機組沒有必要這么做,因為它們本身就有很好的調峰調頻能力。目前燃機機組積極部署儲能項目,一方面是因為有市場利益的驅動,另外一方面有跟風的趨勢。

eo:目前廣東省建設調頻儲能項目的流程是怎樣的?

楚攀:有明確的建設意向后,首先要找具備甲級資質的設計院做可行性研究報告、安全風險評估報告和接入系統專題報告。目前一般都是優先改造調頻性能本身就比較好的機組,保證安裝儲能系統后,機組的調頻性能在市場中處于領先地位,獲得較多收益。拿到設計院出具的正式報告后,需要向南方能監局、調度等主管部門申請備案,然后進入招標程序。電廠一般會和儲能企業簽能源管理合同,由第三方出資建設儲能系統,電廠自己并不出資,只提供項目建設用地,并配合做改造工作。但現在也有少數的電廠與第三方組成合資公司,共同投資建設調頻項目。

儲能系統建設完成之后,需要進行安全風險評估報告的評審,評審報告通過以后,就可以提交并網資料,進入審核階段。通過審核之后,電科院就要針對儲能系統進行聯調,做性能測試與涉網試驗。滿足試運行條件后,開始上線進行30天的試運行,試運行期間已經開始享受調頻輔助市場的收益。通過試運行后就正式參與到廣東調頻輔助服務市場中來。

調頻電站普遍缺乏適當運維

eo:目前儲能電站的運維現狀是怎樣的?

楚攀:要想把一個儲能調頻電站運行得好,后期的運維非常關鍵,要保證儲能電站可以更長時間的連續安全運行,不要動不動就停機,因為停機就意味著收益的減少甚至大幅減少。甚至可以說項目建成后的運維水平決定了儲能調頻電站的盈利水平。如果能出現非常專業的公司做運維服務,應該會很有市場。

目前對于儲能電站的運維還處在比較基本的水平上,只有簡單的維護、巡檢等。在運維思路上,也往往還停留在傳統的用戶側儲能電站的習慣上,這不能滿足調頻電站對運維的高要求。

運維不僅僅是基本的安全巡檢,更要積累運行數據,并能夠根據運行數據判斷是否需要對電池的pack的容量重新標定、調整原有的控制策略、甚至硬件層面的改動等等,要有比較強的數據分析能力。這也要求運維人員有較高的知識水平和豐富的經驗,具備較強的綜合能力。

當下的儲能調頻項目一般都做不到這樣的人員配置,但這樣的人員是非常關鍵。在山西,很多儲能調頻項目實際上無法持續良好運行,很多項目,剛開始運行情況很好,收益也可觀,但一段時間以后總會出現各種問題導致停機。

eo:具體來講,運維上有哪些需要改進的地方?

楚攀:儲能電站的運維中,SOC(state of capacity)測定十分重要。電池的SOC是基于一些模型,通過一定方法估算得到的,精準地測定SOC是很困難甚至不可能的。隨著電池使用時間的增加,充放次數的增加,SOC的計算誤差會不斷積累。這意味著我們不能準確了解電池在某一時刻的情況。如果不知道真實的SOC水平,就有可能出現無法完成調度調頻指令的情況。很可能出現,明明測量儀器上顯示此時的SOC比較低,可以充電,但實際上已經充不進去了,明明SOC值比較高,可以放電,但實際上放不出來,這是一種SOC測量失控的表現。

解決這個問題的方法是重新標定。就是每隔一段時間,對電池進行一次完整的充放電,這樣就能知道電池的哪個狀態是SOC對應的0,哪個狀態是SOC對應的100%。這樣能夠保證SOC的計算是相對準確的。但目前的儲能電站一般都做不到,也不愿意付出額外的成本做這樣難度比較高運維工作。

控制策略也需要優化。比如說,在儲能系統等待閑置的時候,它應該保持什么水平的起始容量?一般大家都是設定SOC為50%。這其實是拍腦袋決定的,是想讓儲能系統既能充電,又能放電,但是實際運行的時候真的是需要50%的起始狀態嗎?這必須要有統計數據支撐,根據調峰調頻的需求量等數據綜合判斷。這樣才能保證儲能系統有較高的利用率,而不至于該充電時充不進去,該放電時放不出來。

儲能安全標準有待建立

eo:起火是儲能電站的一大安全風險,儲能電站在消防安全方面還需要做好哪些工作?

楚攀:這也是廣東院設計時每次都會提到的問題,就是如何保證火勢不蔓延。

每個集裝箱都要做防火設計、隔熱設計,目前儲能電站滅火主要采用七氟丙烷,并使用隔熱絕緣材料,不能讓火勢蔓延。七氟丙烷主要作用用來降低燃燒區的溫度和消耗氧氣,進而阻斷燃燒。這對于磷酸鐵鋰電池有一定效果,但對于三元電池效果不佳。因為三元電池超過一定溫度后會自己釋放氧氣和可燃物,所以一旦起火很難滅火。

從設計層面來說主要是不能讓火災造成的損失擴大。比如現場需要有足夠的消防用水,作用并不單是滅火,還要給旁邊的電池集裝箱降溫,不能讓旁邊的電池也超過安全溫度。還有的做法是建隔熱墻,保證一個集裝箱起火,不會影響到其他集裝箱。

目前儲能在安全方面缺乏專業的標準,比如集裝箱與集裝箱之間應該距離多遠,才能避免起火后影響擴大。需要有專門針對儲能集裝箱的消防標準,而不是簡單套用其他行業的簡單標準。

eo:儲能調頻電站的技術路線上可以有哪些新的嘗試?

楚攀:廣東院目前正在探索在調頻項目中將飛輪儲能與儲能電池相結合。

飛輪儲能屬于物理儲能范疇,本體由高速飛輪和同軸的雙向電機構成,充電狀態下,電機驅動飛輪高速旋轉,電能轉化為動能儲存,放電模式下則將動能轉化成電能通過電機輸出。飛輪儲能適用于短時大功率充放電。和鋰電池相比,安全性強且壽命長,在20年的設計壽命期內,不限充放電次數。

飛輪儲能和電池儲能結合,有助于進一步提高儲能系統調頻性能。讓飛輪儲能去響應大功率、短時間充放電的調節信號,承擔尖峰出力部分,讓儲能電池去響應基礎出力部分,減少充放電倍率,提高安全性,進而延長了使用壽命。

電池儲能與飛輪儲能相結合,成本會提高,但是系統壽命也會增加。我們也考慮在未來的項目設計中使用這種方案。

eo:未來要實現獨立儲能電站還需要哪些條件?

楚攀:獨立的儲能調頻/調峰電站可以直接接受電網調度,但對于電網來說,還缺少相關經驗,需要累積足夠經驗才能夠對儲能電站予以科學靈活的調度。目前電網公司已經開始做這方面的嘗試,比如在廣東省比較火熱的聯合調頻的項目中,在儲能控制系統層面、或者能量管理系統層面做一些通訊接口,讓儲能電站能夠直接接受并響應電網的調度信號。這樣可以逐步積累一些經驗,未來用在獨立的儲能調頻/調峰電站上。

關鍵字:儲能調頻電站

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