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楚攀博士:运维水平决定储能电站盈利水平

作者:陈仪方 来源:南方能源观察 发布时间:2019-06-06 浏览:
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中国储能网讯:2019年初,广东云浮电厂储能调频系统正式投运,成为广东省首个投运的火电机组与储能联合调频项目。在此之外,广东省还有十余个储能调频项目在建或待建。

广东调频辅助服务市场目前处在带结算试运行阶段,其可观的收益吸引了众多玩家参与其中。广东还在《广东调频辅助服务市场交易规则(试行)》中提到,按国家核定输配电价参与广东电力市场化交易的电力用户也应是调频市场费用的缴纳者。这一条是否会在今年现货市场启动试运行后落实,则令人拭目以待。

广东省电力设计研究院储能技术中心主任:楚攀博士

eo就广东调频市场发展、储能调频项目所面临的挑战等议题专访广东省电力设计研究院储能技术中心主任楚攀博士。在他看来,储能调频项目拥有良好的发展前景与巨大的发展空间,但是从短期来看,这一领域仍然存在运维水平低,安全标准缺乏等多方面的隐忧。

广东调频需求将保持增长态势

eo:您认为广东调频辅助服务市场的发展前景如何?

楚攀:从宏观上讲,能源结构调整在持续,新能源发电的装机容量和发电量都在不断增加,新能源发电的波动性和随机性会加剧电网的不平衡,进而导致调峰调频需求增加。根据广东省海上风电发展规划,到2030年广东将建成3000万千瓦的海上风电,这么大容量的风电并入省内电网,对电网的稳定性和可靠性都会带来很大的挑战,形成非常大的冲击。从微观上讲,在现有市场规则下,会出现越来越多的市场竞争者,市场中的后来者会出现收益下降的情况。但随着省内调频需求的不断增长,为了维持电网的安全可靠稳定运行,原有的调频收益分配方法也将随之改变,市场的供需规则都将发生调整,以保证电力市场的参与主体继续有积极性去配合电网的调频服务。

因此,从长期的、发展的眼光去看,广东省的调频辅助服务市场还有很大的发展空间。

eo:现在一些燃气电厂也开始考虑储能联合调频项目,怎么看待这种现象?

楚攀:目前广东省内的一些燃煤发电机组加装储能以后,其调频性能已经超过了燃气机组,在调频辅助服务市场中可以取得更大的收益。燃气机组在这方面的收益也就减少了,因为燃气机组的运营方也希望能在这一块获得较多的收益,所以有动力参与其中。

不过单纯从技术层面上讲,燃机机组没有必要这么做,因为它们本身就有很好的调峰调频能力。目前燃机机组积极部署储能项目,一方面是因为有市场利益的驱动,另外一方面有跟风的趋势。

eo:目前广东省建设调频储能项目的流程是怎样的?

楚攀:有明确的建设意向后,首先要找具备甲级资质的设计院做可行性研究报告、安全风险评估报告和接入系统专题报告。目前一般都是优先改造调频性能本身就比较好的机组,保证安装储能系统后,机组的调频性能在市场中处于领先地位,获得较多收益。拿到设计院出具的正式报告后,需要向南方能监局、调度等主管部门申请备案,然后进入招标程序。电厂一般会和储能企业签能源管理合同,由第三方出资建设储能系统,电厂自己并不出资,只提供项目建设用地,并配合做改造工作。但现在也有少数的电厂与第三方组成合资公司,共同投资建设调频项目。

储能系统建设完成之后,需要进行安全风险评估报告的评审,评审报告通过以后,就可以提交并网资料,进入审核阶段。通过审核之后,电科院就要针对储能系统进行联调,做性能测试与涉网试验。满足试运行条件后,开始上线进行30天的试运行,试运行期间已经开始享受调频辅助市场的收益。通过试运行后就正式参与到广东调频辅助服务市场中来。

调频电站普遍缺乏适当运维

eo:目前储能电站的运维现状是怎样的?

楚攀:要想把一个储能调频电站运行得好,后期的运维非常关键,要保证储能电站可以更长时间的连续安全运行,不要动不动就停机,因为停机就意味着收益的减少甚至大幅减少。甚至可以说项目建成后的运维水平决定了储能调频电站的盈利水平。如果能出现非常专业的公司做运维服务,应该会很有市场。

目前对于储能电站的运维还处在比较基本的水平上,只有简单的维护、巡检等。在运维思路上,也往往还停留在传统的用户侧储能电站的习惯上,这不能满足调频电站对运维的高要求。

运维不仅仅是基本的安全巡检,更要积累运行数据,并能够根据运行数据判断是否需要对电池的pack的容量重新标定、调整原有的控制策略、甚至硬件层面的改动等等,要有比较强的数据分析能力。这也要求运维人员有较高的知识水平和丰富的经验,具备较强的综合能力。

当下的储能调频项目一般都做不到这样的人员配置,但这样的人员是非常关键。在山西,很多储能调频项目实际上无法持续良好运行,很多项目,刚开始运行情况很好,收益也可观,但一段时间以后总会出现各种问题导致停机。

eo:具体来讲,运维上有哪些需要改进的地方?

楚攀:储能电站的运维中,SOC(state of capacity)测定十分重要。电池的SOC是基于一些模型,通过一定方法估算得到的,精准地测定SOC是很困难甚至不可能的。随着电池使用时间的增加,充放次数的增加,SOC的计算误差会不断积累。这意味着我们不能准确了解电池在某一时刻的情况。如果不知道真实的SOC水平,就有可能出现无法完成调度调频指令的情况。很可能出现,明明测量仪器上显示此时的SOC比较低,可以充电,但实际上已经充不进去了,明明SOC值比较高,可以放电,但实际上放不出来,这是一种SOC测量失控的表现。

解决这个问题的方法是重新标定。就是每隔一段时间,对电池进行一次完整的充放电,这样就能知道电池的哪个状态是SOC对应的0,哪个状态是SOC对应的100%。这样能够保证SOC的计算是相对准确的。但目前的储能电站一般都做不到,也不愿意付出额外的成本做这样难度比较高运维工作。

控制策略也需要优化。比如说,在储能系统等待闲置的时候,它应该保持什么水平的起始容量?一般大家都是设定SOC为50%。这其实是拍脑袋决定的,是想让储能系统既能充电,又能放电,但是实际运行的时候真的是需要50%的起始状态吗?这必须要有数据支撑,根据调峰调频的需求量等数据综合判断。这样才能保证储能系统有较高的利用率,而不至于该充电时充不进去,该放电时放不出来。

储能安全标准有待建立

eo:起火是储能电站的一大安全风险,储能电站在消防安全方面还需要做好哪些工作?

楚攀:这也是广东院设计时每次都会提到的问题,就是如何保证火势不蔓延。

每个集装箱都要做防火设计、隔热设计,目前储能电站灭火主要采用七氟丙烷,并使用隔热绝缘材料,不能让火势蔓延。七氟丙烷主要作用用来降低燃烧区的温度和消耗氧气,进而阻断燃烧。这对于磷酸铁锂电池有一定效果,但对于三元电池效果不佳。因为三元电池超过一定温度后会自己释放氧气和可燃物,所以一旦起火很难灭火。

从设计层面来说主要是不能让火灾造成的损失扩大。比如现场需要有足够的消防用水,作用并不单是灭火,还要给旁边的电池集装箱降温,不能让旁边的电池也超过安全温度。还有的做法是建隔热墙,保证一个集装箱起火,不会影响到其他集装箱。

目前储能在安全方面缺乏专业的标准,比如集装箱与集装箱之间应该距离多远,才能避免起火后影响扩大。需要有专门针对储能集装箱的消防标准,而不是简单套用其他行业的简单标准。

eo:储能调频电站的技术路线上可以有哪些新的尝试?

楚攀:广东院目前正在探索在调频项目中将飞轮储能与储能电池相结合。

飞轮储能属于物理储能范畴,本体由高速飞轮和同轴的双向电机构成,充电状态下,电机驱动飞轮高速旋转,电能转化为动能储存,放电模式下则将动能转化成电能通过电机输出。飞轮储能适用于短时大功率充放电。和锂电池相比,安全性强且寿命长,在20年的设计寿命期内,不限充放电次数。

飞轮储能和电池储能结合,有助于进一步提高储能系统调频性能。让飞轮储能去响应大功率、短时间充放电的调节信号,承担尖峰出力部分,让储能电池去响应基础出力部分,减少充放电倍率,提高安全性,进而延长了使用寿命。

电池储能与飞轮储能相结合,成本会提高,但是系统寿命也会增加。我们也考虑在未来的项目设计中使用这种方案。

eo:未来要实现独立储能电站还需要哪些条件?

楚攀:独立的储能调频/调峰电站可以直接接受电网调度,但对于电网来说,还缺少相关经验,需要累积足够经验才能够对储能电站予以科学灵活的调度。目前电网公司已经开始做这方面的尝试,比如在广东省比较火热的联合调频的项目中,在储能控制系统层面、或者能量管理系统层面做一些通讯接口,让储能电站能够直接接受并响应电网的调度信号。这样可以逐步积累一些经验,未来用在独立的储能调频/调峰电站上。

关键字:储能调频电站

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