吳磊：陽光電源在儲能行業(yè)的經(jīng)驗分享
5月23日，由國家能源局科技裝備司指導(dǎo)，中國能源研究會、中關(guān)村管委會、中關(guān)村海淀園管委會支持，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）主辦的“儲能國際峰會暨展覽會2017”在國家會議中心·北京隆重開幕。陽光電源吳磊發(fā)表主題演講。以下為演講內(nèi)容：
我今天就陽光電源在儲能行業(yè)的經(jīng)驗跟大家分享。我們將儲能分為四種應(yīng)用場景，微電網(wǎng)，微電網(wǎng)首先是針對負(fù)載的，直接對負(fù)載的波動性和小電源發(fā)電的波動性進(jìn)行評議和穩(wěn)定。國內(nèi)儲能市場不成熟，沒有完全起來的情況下，微電網(wǎng)是主要的儲能市場。因為在大部分的情況下為了解決有和沒有電的問題，也是不考慮經(jīng)濟(jì)回收的。新能源平滑，針對傳統(tǒng)的平滑新能源發(fā)電波動。充當(dāng)系統(tǒng)的調(diào)峰功能，我們在三北調(diào)峰有文件指出要求光伏電站具有系統(tǒng)調(diào)峰功能。需求側(cè)響應(yīng)，說的簡單一點(diǎn)就是分時電價，當(dāng)然在國內(nèi)因為即使是在北京地區(qū)電價差在一塊錢左右，比較難有實際的經(jīng)濟(jì)模型。但在歐美的國家，因為它的分時電價差很大，尤其是在戶用有比較好的經(jīng)濟(jì)模型。電力調(diào)頻，其實它是屬于廣泛地儲能輔助電力服務(wù)。我們單把它挑出來叫調(diào)頻，我們也是挑主要的講。
在歐洲和美國，因為電力調(diào)頻市場競價機(jī)制，只要你可以調(diào)頻不管用什么東西調(diào)，鋰電還是機(jī)組，只要調(diào)都可以獲得收益，競價機(jī)制相當(dāng)于國內(nèi)招標(biāo)一個星期招標(biāo)一次。這種情況下鋰電因為投資相對傳統(tǒng)的機(jī)組和調(diào)頻效果講都是有比較好的效果，所以鋰電池的調(diào)頻參與度非常高。去年在歐洲儲能調(diào)頻項目有100多兆瓦時的合同。國內(nèi)的調(diào)頻市場由火電機(jī)組完成，我們調(diào)頻的主要作用就是輔助火電機(jī)組。因為我們現(xiàn)在在部分地區(qū)出臺了文件，雙細(xì)則考核。在若干個調(diào)頻機(jī)組里面把調(diào)的差的對它進(jìn)行罰款，把罰的錢拿給調(diào)的好的獎勵它。本來調(diào)頻對這些火電廠來講是一種義務(wù)，不得不履行的責(zé)任。但在履行責(zé)任時可以得到回報，所以他們就對調(diào)頻結(jié)果比較關(guān)注。加入鋰電電儲能系統(tǒng)以后，可以將響應(yīng)的時間從分鐘級達(dá)到秒級甚至在一秒以內(nèi)可以完成像可以提高效果。
儲能系統(tǒng)的構(gòu)成。儲能系統(tǒng)由核心的設(shè)備和配件，包括系統(tǒng)集成的方案共同組成。核心設(shè)備主要包括逆變器，電池，這是最核心的兩大塊。能量管理系統(tǒng)，尤其是在微電網(wǎng)里能量管理系統(tǒng)的地位非常重要，包括監(jiān)控平臺、云平臺、手機(jī)App等智能終端的平臺。我們以核心設(shè)備為基礎(chǔ)的前提下，加上消防、暖通、通信、繼電保護(hù)等多種輔助的設(shè)施，把它集成一個儲能集裝箱，這是我們的集成方案。我們給客戶提供的就是一整套的一站式系統(tǒng)。
陽光電源在儲能行業(yè)很多年，自己總結(jié)一些經(jīng)驗和曾經(jīng)的誤區(qū)。很多人認(rèn)為把電動車的電池拿過來直接儲能就可以，但其實并不是這樣。我們收了一下，這是比亞迪公司最先進(jìn)的一款大巴電動車，里程250公里。它采用的電池系統(tǒng)設(shè)計是BMS電池管理系統(tǒng)，一套BMS168個單體電池。磷酸鐵鋰電池將電芯并聯(lián)的，這減少BMS管理難度。陽光電源在西藏雙湖做的微網(wǎng)，電力儲能因為它的規(guī)模性，電池管理的難度比傳統(tǒng)的電動車以及乘用車難很多。
相對電動車的應(yīng)用場景，儲能應(yīng)用的應(yīng)用場景非常多，對電池要求不一樣。電動車更多的關(guān)注是碰撞性能以及續(xù)航里程，其實就是能量密度。但電池儲能在不同的場景下因為考慮到投資會涉及到充放電倍率的問題。目前儲能無法回避的問題，很多公司對儲能的技術(shù)進(jìn)行研究時，采用多種電池甚至是不同廠家的同種電池和不同廠家的不同電池在同一個系統(tǒng)里進(jìn)行實驗。造成本來不同的電池電壓特性完全不一樣，這些電池用在一個電池系統(tǒng)里就會導(dǎo)致能量管理的難度BMS難度大大提升，因為不同單元特性完全不一樣。
微電網(wǎng)為例，因為微電網(wǎng)也是目前典型的儲能應(yīng)用。它有負(fù)載，發(fā)電單元有風(fēng)機(jī)、光伏和電網(wǎng)、弱電網(wǎng)，整個的系統(tǒng)可能離網(wǎng)運(yùn)行，也可能并網(wǎng)運(yùn)行。蓄電池在離網(wǎng)時，它組成的儲能系統(tǒng)作為主供電單元建立電網(wǎng)。這么多的發(fā)電源在相對而言非常小的，非常若的系統(tǒng)里工作，如果負(fù)載有波動性的話。家里大的電機(jī)突然掉網(wǎng)，怎樣平衡電網(wǎng)的穩(wěn)定以及在電網(wǎng)停電和來電時保證它有光伏風(fēng)電的不穩(wěn)定因素。微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)非常復(fù)雜，進(jìn)行系統(tǒng)集成時要科學(xué)地考慮這些事情，非常周到的讓問題發(fā)生在項目之前防患于未然，科學(xué)地進(jìn)行設(shè)計。我們還是以雙湖項目為例，我們在項目的實施過程中遇到非常多的困難。13兆瓦的光伏，但儲能只有4兆瓦的建網(wǎng)能力，光伏的滲透率已經(jīng)達(dá)到1：5的樣子，高滲透率的情況下微電網(wǎng)的控制與能量管理是最大的難度。弱網(wǎng)情況下的阻抗穩(wěn)定性，防止它諧振和諧波，這都是非常頭痛的問題。同時，這個系統(tǒng)也采用了不止我們一家的電池，多個電池的協(xié)調(diào)管理讓項目變的非常艱難。
電化學(xué)儲能鋰電池儲能的發(fā)展前景。紅色部分是三元電池增長曲線，2011年-2015年的增長速度很高，藍(lán)色的部分增長得益于特斯拉的增長。過去幾年鋰電池的增長可觀。美國2016年新裝的儲能裝機(jī)容量鋰電池達(dá)到97%，GTM非常權(quán)威的報告預(yù)測未來5年比例維持在95%以上。在先進(jìn)的儲能系統(tǒng)里面，鋰電池將來可能會一統(tǒng)天下。我們還是要考慮一些實際情況，說鋰電池千好萬好，什么電池好，我們最終還是要?dú)w結(jié)到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的可持續(xù)性上。對鋰電池和電池以及儲能的技術(shù)來講，最重要的就是度電成本，這只是簡單的度電成本的計算公示。我放在這里想表明，影響度電成本是儲能的關(guān)鍵因素，影響度電成本的因素并不是誤解的因素。而是度電成本與初始投資的關(guān)系，我們講有的電池比較貴，它貴是不是說這個儲能的成本就高呢，在我看來并不是這樣。因為初始的投資成本與度電成本是不同的概念，這是總的投資除以全生命周期內(nèi)存的總電量，在這種情況下是單位成本，總投資只是一個分子。我不同的儲能技術(shù)在生命周期里存的電越多，那么我的經(jīng)濟(jì)性就是越好的，應(yīng)該就是這樣理解。我們需要澄清，用電容量不等于電池容量。現(xiàn)在在微電網(wǎng)的需求里，我的負(fù)載用電量一天是一兆瓦時，如果我有一種儲能可以配一兆瓦時滿足它的供電。另外一種電池也許放電不能100%的提供供電，配一兆瓦時，利用一兆瓦時的電池供電，是不能滿足負(fù)載需求的。不同的電池，不同的儲能技術(shù)，它的容量并不是完全等同的關(guān)系。你一兆瓦時的電池也許并不能滿足一兆瓦的供電需求。
影響電池循環(huán)壽命，剛才葉博士從化學(xué)的角度講，我們是從表征看影響電池循環(huán)壽命的條件非常多。外在因素放電深度，運(yùn)行溫度，電池本身的均衡能力和一致性。因為不同的電池一致性不一樣。相同的電池只要把測試的變量改變其中一個，這個測試結(jié)果差距非常大的。不同的電池差距會更大，我們需要澄清地是說循環(huán)次數(shù)時，我電池能用十年、十五年、三十年，我認(rèn)為這是不可能的，沒有必要讓一個電池用30年。需要在相對同等的測試條件下，這樣的數(shù)據(jù)得出有比較意義。我們目前認(rèn)為在同等的測試條件下比較嚴(yán)苛的條例，三元鋰電池有優(yōu)勢。能量密度，在電動車和電動大巴上影響的成分更大，也就是說更大的能量密度在單位體系內(nèi)可以存儲更多的電量。我們以磷酸鐵鋰為例，現(xiàn)在國內(nèi)可以做到110千瓦時每千克的也有，三元鋰在380以上，特斯拉可以達(dá)到240，鎳對它的循環(huán)壽命造成非常大的影響。特斯拉的電池循環(huán)次數(shù)500次。不同的應(yīng)用場景，因為電動車本身壽命可能就是那么多年，沒有必要搞15年的電池循環(huán)壽命，所以不同的應(yīng)用場景是不一樣的。我們在儲能上講其實更多的是尋求平衡點(diǎn)，我希望減少成本可以讓密度增加，我希望它的壽命盡可能地長，這是相對有制約關(guān)系平衡的點(diǎn)。特斯拉、寶馬包括國內(nèi)的廠家都在試水三元鋰電池，國內(nèi)的主流電池廠家為電動車供電的都在進(jìn)入三元電池，這主要得益于車補(bǔ)政策的更新。電池高直流電壓的儲能系統(tǒng)，因為電池的電壓沒有辦法抬的很高，包括我們逆變器一般都是在450伏到800伏的樣子，歐美這些國家主流儲能企業(yè)已經(jīng)把儲能做到1500V，直流的電壓提升后對它的儲能效率是有所提高的。系統(tǒng)集成傳統(tǒng)地講就是在做儲能時把電池買回來，逆變器買回來放在集裝箱里，并不是這樣的。電池的環(huán)境因素對它的影響很大，我們最大程度地延長壽命，就需要對它進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計。熱仿真，我們需要對電池進(jìn)行專業(yè)的熱仿真，保證電池的環(huán)境溫度不超過4度，節(jié)省暖通能耗，保證電池的使用壽命。LTS技術(shù)就是電池的循環(huán)壽命仿真機(jī)制，目前難以實現(xiàn)的技術(shù)。目前國際通過一定的范圍內(nèi)，通過大數(shù)據(jù)負(fù)載曲線以及數(shù)學(xué)模型的建立，可以在一定的時間內(nèi)模擬出電池的有效循環(huán)壽命。并不是驗證電池用多少年，而是我們在進(jìn)行儲能系統(tǒng)設(shè)計時提供理論指導(dǎo)，并不是電池弄了一兆瓦時配了就可以滿足需求，并不是這樣的。我們經(jīng)過系統(tǒng)的仿真模擬有理論指導(dǎo)進(jìn)行最優(yōu)化的設(shè)計。EMS主要體現(xiàn)在微網(wǎng)里，因為微網(wǎng)的能量管理有非常難的地方。梯次利用，國內(nèi)的電動車走在世界前列，電動車的數(shù)目龐大，電池退役后如何使用是非常困難的技術(shù)，最難的就是篩選。儲能系統(tǒng)和電動車系統(tǒng)的電池數(shù)量不是一個數(shù)量級，不同的電池車，不同的大巴使用的功耗不一樣，導(dǎo)致電池的容量、內(nèi)阻和電壓根本很難篩選出完全一致的，工作量非常大。即使可以篩選好，那篩選成功的比例非常小。這個工作值不值，值得商榷。即使把電池篩選以后組成新的儲能系統(tǒng)，不同的電池工況在后續(xù)用了以后怎么管理。因為不同的電池經(jīng)過不同的使用以后，使用下來的壽命就是不一樣。在儲能系統(tǒng)大規(guī)模的應(yīng)用里面，它的電芯的一致性要求非常高，我們怎么管理？目前來講是最大的硬傷，我們國內(nèi)公司這方面確實還需要進(jìn)一步提升。
度電成本問題，經(jīng)過這么大的時間，表面看電瓶買回來便宜，但經(jīng)過這些篩選和拆解以及二次封裝和BMS巨大的軟件研發(fā)投入。度電成本真的便宜嗎？
陽光電源主要提供儲能的設(shè)備，逆變器、鋰電池和能量管理系統(tǒng)以及解決方案，我們是集成供應(yīng)商。我們從98年開始是離網(wǎng)而不是儲能就已經(jīng)涉及到儲能，我們這么多年做一些項目和案例，這里就不一一贅述。
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