8月14日，《中國能源報》記者從國家風(fēng)光儲輸示范工程獲悉，截至目前，該工程累計發(fā)電量已超過2億千瓦時。說起國家風(fēng)光儲輸示范工程，許多人認為儲能電站只是把風(fēng)能、光伏發(fā)出的電儲存起來以后再送出，其實并非如此，而是儲能電站通過實時充放電使得風(fēng)電、光伏發(fā)電在接入電力系統(tǒng)時變得穩(wěn)定可靠。那么，這種實時充放電是如何操作的呢？如何統(tǒng)籌平抑風(fēng)電、光伏發(fā)電呢？8月14日，記者到國家風(fēng)光儲輸示范工程的核心和大腦——儲能電站和聯(lián)合發(fā)電監(jiān)控中心進行了采訪。
探索多種電池儲能技術(shù)
8月14日，塞外高原天氣有些陰，從河北省張北縣向西約半小時車程后，就可看到一排排風(fēng)電機組高聳在地平線上，白色的風(fēng)機與一望無際的高原形成一道美麗的風(fēng)景線。體型龐大的垂直軸風(fēng)機、永磁直驅(qū)型風(fēng)機以及多晶硅、單晶硅、非晶薄膜等多類型光伏電站正源源不斷地輸送著電能……這里就坐落著目前世界上規(guī)模最大，集風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲能及智能調(diào)度輸電于一體的新能源友好并網(wǎng)綜合示范項目——國家風(fēng)光儲輸示范工程。
其中，最神秘且著名的莫過于儲能電站和聯(lián)合發(fā)電監(jiān)控中心。記者隨即先來到儲能電站3號廠房，首先映入眼簾的是一排排有序排列著的白色電池柜，當中的磷酸鐵鋰電池單體模塊格外醒目。
“這里一共有4種單體電池，最小容量20安時，最大容量200安時。大家所看到的電池室采用的是200安時電池構(gòu)成的模塊，整個房間有1890個模塊，整個儲能電站3號廠房共有6萬8千多個單體電池，整個磷酸鐵鋰儲能電站共有27.5萬節(jié)電池。”國網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲示范電站有限公司儲能專責(zé)?；⒔榻B，“200安時的單體容量相當于100多塊我們常用的手機鋰離子電池。如果能把這種電池容量應(yīng)用在手機上，實現(xiàn)一個月待機就較容易了。”
據(jù)了解，儲能電站采用磷酸鐵鋰電池14兆瓦、鈉硫電池4兆瓦、液流電池2兆瓦，總?cè)萘?5兆瓦時，多類型儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)應(yīng)用規(guī)模居世界首位。牛虎說：“目前液流電池和鈉硫電池還沒有投運，但未來肯定要把這三種電池放在儲能電站里綜合使用。當然，未來三種電池一起使用后如何和風(fēng)光配合，如何聯(lián)合運行，都還需要探索。而且，未來儲能電站可能還會引用新型電池。”其中，液流電池擴容性好，充放電壽命長，循環(huán)次數(shù)多；鈉硫電池是高溫電池，比能量高，占地小。
有研究表明，沒有任何一種儲能技術(shù)可以全面滿足智能電網(wǎng)接納分布式能源的需求，單一的儲能技術(shù)很難同時滿足能量密度、功率密度、儲能效率、使用壽命、成本等性能指標，如果將兩種或兩種以上性能互補性強的儲能技術(shù)結(jié)合，可以取得較好的技術(shù)經(jīng)濟性能。
智慧的“大腦”運籌帷幄
國家風(fēng)光儲輸示范工程最重要的創(chuàng)新技術(shù)之一，是將風(fēng)電、光伏發(fā)電與儲能進行智能互補，再送至220千伏智能變電站，使平穩(wěn)的電能送到千家萬戶。國網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲示范電站有限公司副總經(jīng)理徐明強調(diào)：“國家風(fēng)光儲輸示范工程的技術(shù)路線就是讓風(fēng)電、光伏發(fā)電在接入電力系統(tǒng)時變得穩(wěn)定可靠，其中儲能電站的作用并不單純是把風(fēng)能、光伏發(fā)出的電儲存起來以后再送出，而是通過實時充放電對風(fēng)電、光伏所發(fā)出的電進行平抑，甚至接近常規(guī)的火電，使得對電力系統(tǒng)的影響會越來越低。同時，風(fēng)電和儲能可以互補，光伏發(fā)電和儲能可以互補，三者也可以互補，測點會檢測到該時間需要電池如何運行才能保證出力平滑。”
那么，如何實現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出、計劃跟蹤、削峰填谷等控制目標呢？為此，記者隨后來到國家風(fēng)光儲輸示范工程另一個技術(shù)亮點和難點——示范工程聯(lián)合發(fā)電監(jiān)控中心，看到大屏幕上清楚的顯示著“當天總發(fā)電量：336MWH”等數(shù)據(jù)，同時全景控制系統(tǒng)正全方位的控制著示范工程內(nèi)的所有信息，掌握每一臺風(fēng)機的運行狀態(tài)、出力情況等數(shù)據(jù)，對每一塊光伏電池板、每一節(jié)儲能電池的運營參數(shù)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)電源、電網(wǎng)的全景監(jiān)控、實時互動，就像是智慧的大腦，做到了足不出戶，運籌帷幄。
在其中一塊監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機的電腦屏幕上，一副衛(wèi)星遙感地圖上標注著紅色和藍色的風(fēng)機標志。工作人員向記者介紹：“紅色的代表正在正常運行的風(fēng)機，藍色的就是沒有正常運行的風(fēng)機。”只見徐明輕點其中一個紅色光標，一臺風(fēng)機的詳細運行數(shù)據(jù)立即呈現(xiàn)出來。工作人員只要坐在電腦前，就可以通過視頻清楚地掌握這臺風(fēng)機的運行情況，實時監(jiān)控風(fēng)機的風(fēng)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、電壓等多個運行數(shù)據(jù)。同時，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)變化即時監(jiān)控這臺風(fēng)機的運行情況，極大提高了工作效率。
全景控制能量配比
據(jù)介紹，國家風(fēng)光儲輸示范工程投產(chǎn)的一期工程由10萬千瓦風(fēng)電、4萬千瓦光伏發(fā)電和2萬千瓦儲能組成。對此，徐明介紹：“風(fēng)、光、儲容量的配比，是通過科學(xué)研究張北地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)、其他風(fēng)場的運行數(shù)據(jù)等后再仿真計算出來的，10∶4∶2的容量比例是比較經(jīng)濟的。如果在甘肅建風(fēng)光儲項目，容量比例可能會更小。”
研究顯示，在張北地區(qū)的風(fēng)光資源條件下，單純輸出風(fēng)電的出力波動為30%，而風(fēng)電與光伏發(fā)電以1：1比例一起發(fā)電時的聯(lián)合出力波動為12%。這大大降低了出力波動。如果再加上儲能電站的作用，波動會更小。當儲能在整個項目中的配比容量小于10%時，聯(lián)合發(fā)電出力波動超過9%；當儲能配比大于20%時，出力波動偏差小于5%；當儲能容量配比達30%時，出力波動基本由儲能系統(tǒng)吸收，出力偏差小于3%。
據(jù)了解，風(fēng)到正午時，隨著空氣中溫度基本一致，風(fēng)速變化越小，出力就會小，風(fēng)電就難以支撐電網(wǎng)所需要的負荷，此時光伏正好出力大發(fā)。風(fēng)在晚上、凌晨溫度變化較大，風(fēng)電大發(fā)，此時光伏不出力。工作人員進一步介紹，當風(fēng)力較大或陽光較強時，儲能裝置可以把多余的能量儲存起來，儲能顯示的就是負數(shù)；反之，儲能顯示的是正數(shù)，就需要釋放能量，這么做有助于整體電能輸出更加平穩(wěn)。
?；⒈硎荆?ldquo;畢竟是示范項目，從容量來看沒有優(yōu)勢，但其反應(yīng)速度快，且具有彈性。相比之下，如果火電機組出力壓低到一定程度，不僅將對火電機組的安全運行產(chǎn)生危害，且煤耗也不經(jīng)濟，而儲能則不存在這個問題。從小規(guī)模來看，儲能比火電安全，在不考慮建設(shè)成本的前提下，經(jīng)濟性要高一些。我們預(yù)期鋰離子電池壽命在10—15年后，電池還具有70%—80%的容量。”
此外，就儲能技術(shù)而言，目前抽水蓄能技術(shù)相對成熟，功率和儲能容量規(guī)?？梢宰龅煤艽?，但受地勢影響大，多建在南方有山有水的地方，且響應(yīng)速度較慢、建設(shè)周期長。相比之下，儲能電站建設(shè)周期較短。據(jù)悉，目前甘肅、內(nèi)蒙古都在做一些風(fēng)光儲的規(guī)劃，但儲能投資還較高，如果未來價格降下來后，將更具潛力。國家電網(wǎng)公司副總經(jīng)理舒印彪近日也指出：“目前儲能成本較高，達3.5—5萬人民幣/千瓦時，因此大規(guī)模儲能技術(shù)要實現(xiàn)商業(yè)化還有待發(fā)展。”
