中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月24—26日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合200余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在深圳鵬瑞萊佛士酒店召開。此次大會(huì)主題是“共建儲(chǔ)能生態(tài)鏈，開啟應(yīng)用新時(shí)代”。 來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的1621人參加了本屆大會(huì)。本次大會(huì)由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)、中國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)組和中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
在26日上午的“ 儲(chǔ)能電站并網(wǎng)與調(diào)度”專場(chǎng)，國(guó)網(wǎng)遼寧電科院系統(tǒng)及新能源中心主管戈陽陽分享了主題報(bào)告《儲(chǔ)熱供暖提升電網(wǎng)可再生能源消納能力》。會(huì)務(wù)組對(duì)發(fā)言人的演講速記做了梳理，方便大家會(huì)后交流、學(xué)習(xí)，以下是速記全文：
戈陽陽：各位專家，上午好，很高興能夠跟大家分享一下儲(chǔ)熱提升可再生能源的消納能力的主題，因?yàn)榍懊婧芏鄬＜抑v的都是電化學(xué)儲(chǔ)能方面，我給大家分享更廣義的電儲(chǔ)熱在遼寧的應(yīng)用。因?yàn)檫|寧在北方地區(qū)，儲(chǔ)熱供暖是比較大的市場(chǎng)，而且消納問題在東北還是比較突出，這個(gè)時(shí)候儲(chǔ)熱對(duì)于短時(shí)間內(nèi)解決風(fēng)電的消納問題還是取得比較好的效果。
我是來自遼寧的戈陽陽，我就遼寧的電儲(chǔ)熱應(yīng)用做一些分享。首先介紹一下技術(shù)背景，技術(shù)背景前面新能源的發(fā)展已經(jīng)介紹很多了，風(fēng)能是新能源，特別東北地區(qū)是風(fēng)資源比較豐富的地區(qū)，對(duì)于節(jié)能和環(huán)保都有著重要的意義。但是風(fēng)能的發(fā)展前面大家也都說了，可能都有一定的隨機(jī)性和波動(dòng)性，這個(gè)時(shí)候電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力可能就決定了風(fēng)電的消納，所謂的電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力。
遼寧隨著風(fēng)電這些年的快速發(fā)展，消納問題也是逐年的突出，因?yàn)樵跂|北地區(qū)可能面臨幾個(gè)問題，特別是在遼寧，第一個(gè)是核電的投運(yùn)，遼寧核電的投運(yùn)大大的擠占了火電的發(fā)展空間，同時(shí)也擠占了電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力。第二個(gè)是遼寧風(fēng)電這些年一直處在比較迅猛的發(fā)展趨勢(shì)。第三個(gè)是北方地區(qū)存在供暖，而且我們有大量的供熱技術(shù)，供熱技術(shù)在冬季調(diào)節(jié)能力也是有一定的限制。
國(guó)家“十三五”提出了清潔低碳、安全高效，遼寧的棄風(fēng)問題和冬季供暖污染問題是比較突出的，2015年的數(shù)據(jù)是遼寧棄風(fēng)電量達(dá)到了19.1億kWh，城市供暖超過60%采用燃煤鍋爐。針對(duì)這些問題我們也進(jìn)行了分析，遼寧調(diào)節(jié)能力差的問題主要原因可能是60%以上是供熱技術(shù)，而供熱技術(shù)的運(yùn)行方式和別的電廠不一樣，它是屬于一熱就供電。當(dāng)然這些年改造可能有一些解耦的方式，但是起碼2015年之前是有多少熱需求就發(fā)多少電，因?yàn)檫@是民生問題。我們分析棄風(fēng)可能是90%棄風(fēng)都是放在冬季供暖期，因此我們既要解決清潔供暖的問題，又要提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力，這是我們需要解決的技術(shù)難題。
所以說，我們覺得低成本、低約束條件的電制熱儲(chǔ)熱技術(shù)，是解決遼寧棄風(fēng)和冬季供暖污染問題的最佳途徑。因?yàn)榭赡茉黾与娋W(wǎng)調(diào)節(jié)能力的方式有很多，比如說大家提到的抽水蓄可能會(huì)受到地理?xiàng)l件的約束，電池儲(chǔ)能大家提到很多，可能現(xiàn)在都是一些點(diǎn)的問題，大部分和電網(wǎng)調(diào)峰相匹配的可能目前在成本上還是做不到，雖然說這幾年已經(jīng)有了本質(zhì)的降低成本，但是對(duì)于大容量和電網(wǎng)容量相匹配可能還是有問題。所以說，我們可能覺得特別是在遼寧在供熱期除了供熱是低成本、低約束的條件。遼寧公司在這方面這幾年一直在研究，主要的課題是消納的關(guān)鍵技術(shù)，并立項(xiàng)了多項(xiàng)國(guó)網(wǎng)公司、省公司電儲(chǔ)熱技術(shù)開發(fā)應(yīng)用方面的科技項(xiàng)目，研發(fā)高能量的裝置，實(shí)現(xiàn)電熱之間的協(xié)調(diào)控制和運(yùn)行，對(duì)于暫時(shí)解決遼寧的消納問題還是取得了比較好的效果。
我們的研究主要分為兩部分，一部分是電儲(chǔ)熱技術(shù)，就是高壓大容量，在電儲(chǔ)熱技術(shù)方面主要是三個(gè)技術(shù)，一是大容量的電儲(chǔ)熱，主要是大容量電制熱儲(chǔ)熱裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高電壓接入的課題，以前只是對(duì)電力平衡進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)電制熱設(shè)備大容量一上來之后它的熱能輸出可能也需要進(jìn)行掌握和了解，同時(shí)整體的進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行。這是整體的技術(shù)路線，后面涉及太多設(shè)備的方面，我就不再多說，技術(shù)路線就是執(zhí)行電制熱大容量的研發(fā)，如果電網(wǎng)有調(diào)峰困難先調(diào)節(jié)電制熱裝置，再棄風(fēng)、棄光伏，構(gòu)建了一套一體化的利用棄風(fēng)供暖的完整技術(shù)體系。
大容量高溫固體儲(chǔ)熱裝置主要包括電熱能量轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存、傳遞、交換四個(gè)過程，必須把這些環(huán)節(jié)進(jìn)行整體的模型化分析，才能為裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)典型基礎(chǔ)，在理論基礎(chǔ)上不斷提高設(shè)備的低壓等級(jí)和容量。后面是材料的選擇，還有運(yùn)行可靠性，加上電阻絲。以前的電熱裝置可能沒有這么大的容量和電壓等級(jí)，在這方面都要進(jìn)行相應(yīng)的研究，我們?cè)谶@方面研究之后還是高電壓、大容量突破了電儲(chǔ)熱電壓等級(jí)、容量和成本的技術(shù)經(jīng)濟(jì)瓶頸，為新能源消納提供了一種方法。
這是我們重要的著力點(diǎn)就是絕緣套管，首先為了把容量做大，電壓等級(jí)一定要升高，在接口的地方其實(shí)是技術(shù)最難的地方，既要產(chǎn)生熱，還要外面的傳輸線不發(fā)熱，因?yàn)椴荒荛_太大，開太大對(duì)設(shè)備不保溫，開小了老故障也是受不了，這是需要反復(fù)嘗試的，不是通過計(jì)算或怎么樣就行的，我們把絕緣體放在絕緣套管里面，最終實(shí)現(xiàn)突破，才能最終實(shí)現(xiàn)高容量的設(shè)備成型，為電網(wǎng)側(cè)的功能奠定了基礎(chǔ)。
在設(shè)備和技術(shù)攻關(guān)成功之后還有一個(gè)問題，電制熱是為了消納棄風(fēng)電量，這是時(shí)刻要把握的原則，在別的地方也有應(yīng)用，但是起碼我們?cè)谘芯宽?xiàng)目或者在推廣這個(gè)事的時(shí)候目的是為了消納棄風(fēng)，消納棄風(fēng)一個(gè)是功率的匹配、一個(gè)是容量的匹配，我們可能對(duì)于供暖氣的數(shù)據(jù)包括棄風(fēng)的曲線和棄風(fēng)功率及整體的經(jīng)濟(jì)效益必須要總體控制，要不然上多了會(huì)存在不匹配的情況，熱不像別的東西，可能就會(huì)存在浪費(fèi)。我們得到的配置是電制熱功率是154萬千瓦。
在測(cè)算了容量之后，可能我們需要做的是把兩個(gè)系統(tǒng)、兩個(gè)設(shè)備怎樣能夠更好的高效率利用，第一是要盡可能的用棄風(fēng)，這是一個(gè)永遠(yuǎn)要想的問題，就是充分消納棄風(fēng)電量。第二是盡量少用熱電，因?yàn)樗薪?jīng)濟(jì)的計(jì)算，怎么充分的利用，以前我們不了解，現(xiàn)在我們需要了解熱，熱也是要預(yù)測(cè)的，我們的電有一個(gè)預(yù)測(cè)，熱有一個(gè)預(yù)測(cè)，中間有儲(chǔ)的過程，什么時(shí)候儲(chǔ)，我們利用棄風(fēng)和供熱的耦合，其實(shí)大家都在說能源互聯(lián)網(wǎng)，我理解它是最早的電和熱的接口，因?yàn)樗^的能源互聯(lián)必須要有接口，它是目前運(yùn)用起來比較好的接口，可能要在系統(tǒng)里進(jìn)行重新的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。這就是研究的過程，你想把這兩個(gè)結(jié)合在一起一定要把差異化和電能傳輸和熱能傳輸?shù)倪^程搞清楚、弄明白、能理解，最后進(jìn)行調(diào)控。
我們提出了電制熱儲(chǔ)熱和熱電機(jī)組、棄風(fēng)間的整體協(xié)調(diào)調(diào)度方法，最后達(dá)到了90%，這是很好的結(jié)果。我們?cè)诖嘶A(chǔ)上研發(fā)了一套聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了棄風(fēng)電量的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。這是高壓電儲(chǔ)熱的裝置情況，主要是用在電廠側(cè)，前面很多專家都提到儲(chǔ)能和儲(chǔ)熱的問題，在電網(wǎng)的應(yīng)用中是沒有位置的，也就是說它不是一個(gè)主體，它必須依靠一個(gè)主體，我們是依靠在前面說的供熱的熱電廠中，這個(gè)主體用電是等效的電廠機(jī)組改造，等于電廠的調(diào)節(jié)，所以才有經(jīng)濟(jì)賬來算，實(shí)際上用電來供暖賬是算不過來的，這永遠(yuǎn)是一個(gè)問題，因?yàn)楫吘构嵩诒狈揭彩且粋€(gè)壟斷行業(yè)，也是一個(gè)暴利行業(yè)，他賣給老百姓的熱成本是很低的，我們測(cè)過最便宜的用能量來等，不到1毛錢，你賣給他，這個(gè)時(shí)候他一定要借助能量的功能，電制熱有一個(gè)靈活性，在調(diào)峰市場(chǎng)是可以應(yīng)用的。
但是有一個(gè)問題，電儲(chǔ)熱可能在這個(gè)市場(chǎng)中在電廠就那么幾個(gè)，你能上也有限，想要進(jìn)一步推廣還有一些在城市內(nèi)的小鍋爐可以替代，這些小鍋爐替代的時(shí)候除了前面說的問題之外還有一個(gè)具體的要求，因?yàn)楹芏嘈^(qū)包括小的供暖企業(yè)地方不大，我們后續(xù)怎么能夠降低體積的要求，除了密度高、熱品質(zhì)好、投資成本低的裝置，主要是材料的問題，前面說的是整體設(shè)計(jì)和高電壓等級(jí)，第二個(gè)階段我們想逐步設(shè)想電熱裝置的體積，后來我們選擇了相變材料。PPT做得比較多，材料方面我不多說了。最后我們選擇的是碳酸鹽，它的組合密度比較高，穩(wěn)定性比較好
在這方面我們把它設(shè)計(jì)出來，主要是解決了兩個(gè)問題，第一是降低了體積，相變的材料應(yīng)用于固態(tài)的時(shí)候?qū)τ诜庋b方面、整體結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和處理，這是我們對(duì)于材料的具體研發(fā)，最后燒結(jié)，最后形成了相變材料同時(shí)能夠不泄漏，能夠設(shè)立分離裝置包括高制熱、儲(chǔ)熱、熱效率的電制熱儲(chǔ)能裝置。這個(gè)東西主要應(yīng)用在市區(qū)內(nèi)小規(guī)模的應(yīng)用，這個(gè)應(yīng)用可能替代了一些小鍋爐，跟剛才講的電制熱不一樣，大容量電制熱安裝在發(fā)電廠，依靠輔助調(diào)峰市場(chǎng)賺錢，小容量電制熱東西是屬于掙的是節(jié)能的錢，很多場(chǎng)景是超市、學(xué)校，而且學(xué)校有寒假，供暖不多，超市晚上不需要供暖，白天人多了也不需要供暖。
小體積及容量的節(jié)能效果是很好的，推廣起來可以在市場(chǎng)試行，而且可以優(yōu)化，推廣就更容易。這是兩個(gè)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
在遼寧的應(yīng)用情況，這是我們的項(xiàng)目示范，達(dá)到200兆瓦，這是我們的項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)，包括棄風(fēng)評(píng)估、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查看、配置等。這是項(xiàng)目的運(yùn)用情況，我們的電儲(chǔ)熱預(yù)警是根據(jù)棄風(fēng)等情況智能的預(yù)警，也就是說它與風(fēng)電預(yù)警是聯(lián)動(dòng)的，能夠?qū)崿F(xiàn)90%以上棄風(fēng)。這個(gè)裝置在電能發(fā)展公司、調(diào)兵山等都有應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。這是效果，直接調(diào)控儲(chǔ)熱負(fù)荷已經(jīng)達(dá)到1665.1MW，電網(wǎng)消納清潔能源水平大幅提升，從86.92%提升到99.56%，其中通過該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用共消納富余風(fēng)電20.53億kWh，起到了關(guān)鍵作用。
總結(jié)與展望，我先說一下我對(duì)電儲(chǔ)熱的理解。
第一，電儲(chǔ)熱目前預(yù)警暫時(shí)情況下是很好解決了遼寧電網(wǎng)的棄風(fēng)問題，但是它肯定還是會(huì)有一些相對(duì)質(zhì)疑的地方，電轉(zhuǎn)熱能量屬于降級(jí)使用，但如果前提的存在一定的棄風(fēng)，則屬于棄風(fēng)電量的應(yīng)用，對(duì)于解決目前棄風(fēng)問題還是有很大的實(shí)際意義。
第二，市場(chǎng)的問題，調(diào)峰市場(chǎng)還是比較好的，至于高效方面我覺得如果像今天在座很多都是做電網(wǎng)儲(chǔ)能的，這都是能源轉(zhuǎn)換的形式，如果有更高效的形式來替代電儲(chǔ)熱，這也是一個(gè)好事。我們的目的主要是為了把新能源高效的利用，而且像前面的專家提的，以后的能源電網(wǎng)是高比例新能源電網(wǎng)，以后我個(gè)人理解“棄風(fēng)”這個(gè)詞就沒有了，而是怎么高效利用的問題。如果到了50%、60%不是棄不棄的事，是用不用的事，在新能源電網(wǎng)的情況下可能就不再存在棄風(fēng)一說，而是怎么高效利用，所以我們也希望找到更多的途徑來實(shí)現(xiàn)更多的利用。
第三，儲(chǔ)熱解決了電網(wǎng)的調(diào)峰問題，所以站在輔助調(diào)峰市場(chǎng)，面對(duì)高比例的新能源電網(wǎng)的穩(wěn)定問題是沒有辦法解決的，我們?cè)诤罄m(xù)要更多的關(guān)注于高效利用，更新的技術(shù)發(fā)展對(duì)于高比例新能源可能會(huì)有一個(gè)本質(zhì)的推廣和應(yīng)用。遼寧的電制熱對(duì)于綜合能源來講還是一個(gè)很好的嘗試，但其其他形式的高效轉(zhuǎn)化方面還是需要進(jìn)一步探索。
我就分享到這里，謝謝各位！
