远景能源储能解决方案总监郝辉郝辉:在新型电力系统中,储能需要三大支撑技术:自适应的电网支撑技术、场站级控制技术、智能电力交易技术

能见App 2023年10月18日 4078

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。

10月17日上午,远景能源储能解决方案总监郝辉在“新型储能产业高质量发展论坛”上发表了题目为《储能在构建新型电力系统中的挑战和机遇》的主旨发言。

以下为演讲全文:

各位领导、专家、业内同仁大家早上好,很荣幸今天作为第一位发言的嘉宾。我是远景能源郝辉。今天,我这边代表远景能源为大家分享一个专题,我们一起来探讨一下储能在构建新型电力系统中的挑战和机遇。

我们知道,“双碳”目标下,一个关键的实现途径是建设以新能源为主体的新型能源系统,截止到去年年底我们国家的新能源装机占比达到了93.8%,距预测到“十四五”末数据发电量的占比要接近20%。预计到2050年,我们国家新能源的发电量将超过传统能源。这么高比例的新能源的接入电网给我们传统的能源系统带来不小的挑战。

    我们看主要有三大方面:第一方面是时间维度的挑战,新能源随机性、简洁性、波动性,这是我们要解决的一大挑战。第二点是空间维度的挑战,新能源富裕的区域是在西部,我们的负荷在东部,我们需要把清洁的新能源从西部运输到东部,我们有解决方案特高压的交直流,这个技术业带来了一些新的问题。

    第三大挑战,就是我们就的说安全性和稳定性的挑战。特高压输电的过程当中,实际上我们说直流送电特高压,直流在换向的过程当中,它会有暂态过电压的表现,新能源介入之后新能源系统的电力电子化的惯量降低,针对系统来讲,也有一些宽屏振荡的情况出现。各个省目前储能在介入电网要做一个电力机电的仿真,避免出现储能介入以后出现宽屏振荡的问题。

惯量降低以后,系统的电压频率、稳定性也随之降低。在我们国家各个省新能源的装机和占比靠前的省份,或多或少都出现了一些稳定性的问题,比如说我们在新疆哈密地区都出现过宽屏振荡的问题。在新疆哈密,一年以内,这个问题出现近十次,也造成了火力发电机组的脱网。

    像新疆、青海也出现了暂态过电压,它的频率稳定性、电压稳定性有一些问题。我们说建设新型电力系统首先的目标是解决我们前面说的两大挑战:一个是协同的挑战,另外一个就是安全稳定性的挑战。储能它作为一种灵活性的调节资源,可以帮助我们解决新能源的消纳问题,同时可以帮助我们整个电网的稳定运行,但是储能只是靠自身、现有的技术还是不够的,我们前面提到稳定性的挑战,实际上我们还需要电网的支撑技术、电网的协同控制技术。

    前面提到的这些挑战,对于我们厂家、企业来讲,既是挑战也是机遇。企业实际上应该是修炼好内功,致力于解决上述挑战。面对将来更高比例的新能源接入有三大关键技术。我们也希望跟大家分享一下我们自己的想法,首先就是自适应的电网支撑技术,电网的技术从电网适应性向电网自适应和主动支撑的能力进阶。

    也就是说面对不同的电网的强度和应用场景,在电力系统发生的前中后段,系统可以主动提供电压和惯量的支撑,这是我们所有的自适应。我们看自适应的技术其实一系列的电网技术是一个打包的集合。我们这张图上展示的左下角的这幅图是针对的弱电网低串振态过低压的场景,那么系统可以快速地提供一些功率,从而做到振态过低压的抑制,我们看整体的抑制的效果还是不错的。右边的这幅图展示的是当系统出现突变的过程当中,针对不同的惯量系数的场景下,系统可以自主提供惯量,从而起到稳定电网频率的效果。

    我们大家知道电力电子化所带来的常见问题就是宽频振荡抑制问题,既有弱网也有强网。我们在研究宽频振荡抑制问题,针对不同条件下的稳定性,都可以起到比较好的抑制效果。我们针对不同的强度进行一个场站频率的分析,它的稳定性是足够好的,不管是赋值的裕度还是相域的裕度都是充足的,可以说在不同的电网强度条件下,都可以对宽频抑制起到一个比较好的效果。

    在极端的情况下,储能也需要充当黑启动的电源,也需要去响应一些并离网无缝切换的要求,黑启动技术在我们内蒙的零碳产业园也在落地当中,并离网切换我们在国外的项目中也在落地的过程当中。实际上比较难的点在于什么呢?不是说它针对控制器、电力器件本身,比如说我们怎么样从零起升压、到低压组网、场站升压,我们需要能够做到黑启动也好、并离网的切换,有底层的电力电子技术不够,这也是我们说的第二大技术,也是场站级的控制技术。

    这个我们可以理解成在传统的风光储协同控制技术之上的一个进阶。对下它需要去协同的是传统的风光储氢,我们加入了氢的元素,还包括一部分的构网型的设备,包括我们前面写的自适应的电网支撑技术,其实它类似于构网型和随网型的融合。我们面向不同的设备进行协同,对上我们要响应不同的电网强度、不同的应用场景的协同的需求,极端的情况下我们需要启动黑启动、并离网的切换,这个本身是比较难的。我们针对微网的场景更容易处理,也是我们很多业内同仁几年前在做的事情,但是针对我们一个大电网比较弱的情况下,一旦说电网有一个扰动怎么样及时地检测到信号,然后去做随网到离网的切换,保护我自身的设备安全稳定运行,包括我在扰动过后怎么检测,从离网切换随网这个过程比较复杂,我们的控制过程在国外的毛里求斯项目上也是在落地的过程当中。

    那么前面讲了两个关键技术,第三块我们认为比较关键的就是智能的电力交易技术。在电力市场化这个大背景下,储能参与电力交易这是一个必然的趋势,本质上储能作为一种灵活性的调节资源的商品价值和电力市场的市场需求的完美结合。我们讲了前面两个技术是储能具备参与电力市场的一个最基本的能力,可以说是它的硬实力,但储能还需要一个软实力,就是智能化的电力交易的一个控制协同技术。

    需要做电力交易并不容易,就是因为有多个信息源,最难是怎么样预测电价,新能源的处理具有强波动性,如果要做到精准的电价预测,包括我们制定合理的交易策略,首先要做到的是说我们要去准确地预测电价。远景能源实际上在风电领域我们也积累了十几年的经验,我们针对我们的风电出力波动率预测,我们和全球多家气象预测机构有一定的合作。目前我们可以做到省级、区域级的新能源的预测。另外我们研发新能源极端预警模型,我们可以更精准的预测电价。我们需要制定风险平衡的交易策略,可以帮助我们最大化在电力市场的收益。

    现在国内电力市场的进程刚刚在起步阶段,听起来这个事情比较远,但是我们在国外的市场,包括欧美、英国、澳大利亚,我们的电力交易品种非常非常多,十几个交易品种。这么纷纭复杂的一个交易系统,我们怎么样靠人为决定我参与哪个交易品种,实际上是不现实的,所以我们一定是需要这样的一个智能的交易软件辅助做一些决策。

    远景能源的电力交易软件目前我们落地了多个项目,在风电领域不需要多说了,在第一批的现货省份,我们的电力交易使用的比较多。储能参与电力交易商,在甘肃、山东、内蒙我们都有项目落地。在英国,我们今年刚刚并网了一个项目。我们提供能源一体的解决方案,相对来讲,英国的电力市场非常成熟,就交易品种来讲接近20个。这个也是为我们提供的电力软硬件一体的试金石,我们希望借助这些项目不断地打磨我们自己的技术,国内的市场成熟之后我们可以把成熟的技术平移到国内市场上来。

接下来和大家分享我们落地的案例。大家知道远景能源在鄂尔多斯、赤峰落地了两个零碳产业园。其实零碳产业园是商业模式的创新,同时也是帮助我们来去做一些技术上的实力验证,我们在零碳产业园实际上使用了我们自己的源网荷储的协同控制,包括电力交易的协同控制软件,它实现了两大协同控制,实现了100%的绿电供应。

实际上我们的电力交易软件帮助我们制定交易策略,在电价比较低的时候我们购买绿电,我们只能达到80%,剩下的20%需要上网购买绿电,电力交易软件在这个过程中起到的作用就是帮助我们制定合理的交易策略,什么时候该去买绿电,什么时候充电、什么时候放电,从而实现我整体的用能成本可以低于当地的工商业的电价这样一个目标。

    案例就分享到这,我今天分享到此结束,其实也是我们这一些不大成熟的想法,希望在业内我们能够一起探讨,感谢大家!

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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