如何優(yōu)化儲(chǔ)能配置促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

       日常生活中，你是否也經(jīng)常遇到有關(guān)“充電寶”的問(wèn)題？對(duì)于電力系統(tǒng)而言，儲(chǔ)能就好比“充電寶plus”，你對(duì)“充電寶”的要求也是電力工程師們對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的追求。

       “雙碳”目標(biāo)下，儲(chǔ)能作為一種柔性電力調(diào)節(jié)資源，具有靈活的蓄供電能力和快速的響應(yīng)能力，適用于新能源功率波動(dòng)平抑、提升電能質(zhì)量、參與調(diào)峰與調(diào)頻、保障重要負(fù)荷供電等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

       據(jù)《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021》數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模僅3.27吉瓦，然而2021年7月國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局出臺(tái)的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出，到2025年新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)劃將超過(guò)30吉瓦。

       面對(duì)迅猛增長(zhǎng)的裝機(jī)容量規(guī)劃，儲(chǔ)能怎么配置最合理經(jīng)濟(jì)？怎么才能延緩儲(chǔ)能電池的老化？

       你能從“浙”里了解一二👇

       01如何最優(yōu)配置儲(chǔ)能容量？

       在國(guó)家儲(chǔ)能政策刺激下，各行各界對(duì)于儲(chǔ)能的建設(shè)熱情被明顯激發(fā)，但也要看到，儲(chǔ)能成本是不容忽視。這個(gè)成本涉及到儲(chǔ)能容量的配置，如果容量大了成本吃不消，小了又不夠用，如何尋找到最優(yōu)解？

       要想解決這個(gè)問(wèn)題，首先要了解儲(chǔ)能有哪些“用武之地”。

       儲(chǔ)能作為“充電寶plus”，可不是簡(jiǎn)單的充電放電，它能夠與新能源發(fā)電協(xié)同出力，降低新能源出力的波動(dòng)；也能夠通過(guò)削峰填谷降低用戶的電費(fèi)支出，同時(shí)進(jìn)行需求側(cè)響應(yīng)等多種進(jìn)階功能；還能夠輔助火電機(jī)組執(zhí)行調(diào)峰、調(diào)頻功能。


       這些功能怎么用，才能用得最好？

       國(guó)網(wǎng)浙江電力研發(fā)了儲(chǔ)能價(jià)值評(píng)估與優(yōu)化配置系統(tǒng)，只要簡(jiǎn)單的6招，就能把儲(chǔ)能的配置安排得明明白白，還能詳細(xì)分析儲(chǔ)能全壽命周期成本收益情況和壽命變化。


       以用戶側(cè)儲(chǔ)能建設(shè)項(xiàng)目為例：

       第一步｜儲(chǔ)能場(chǎng)景定位

       通過(guò)項(xiàng)目基本信息，精確定位儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景，是用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)還是電源側(cè)。

       第二步｜經(jīng)濟(jì)手段選擇

       通過(guò)選擇經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，明確項(xiàng)目投資方式，貸款還是全款，項(xiàng)目運(yùn)行年限，還有貸款利率、貼現(xiàn)率等各種經(jīng)濟(jì)參數(shù)。

       第三步｜儲(chǔ)能功能組合

       以用戶側(cè)為例，可以采用“一電三用陣法”，分別布局削峰填谷、需求側(cè)響應(yīng)、需量管理功能。


       簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是為了降低用戶的電費(fèi)成本，主要利用儲(chǔ)能的削峰填谷能力，讓它在晚上用電低谷、電費(fèi)較低的時(shí)間充電，在白天用電高峰、電費(fèi)較高的時(shí)間放電。但在此基礎(chǔ)上，還可以利用儲(chǔ)能在特定時(shí)段參與需求側(cè)響應(yīng)，把多余的電賣給需要的用戶，既可充分利用電能，又能帶來(lái)一定收益。同時(shí)利用需量管理，降低用戶最大用電需量，減少用戶電費(fèi)成本。

       第四步｜儲(chǔ)能參數(shù)確定

       在儲(chǔ)能場(chǎng)景定位清晰、經(jīng)濟(jì)手段明確，組合功能形成后，系統(tǒng)會(huì)給出儲(chǔ)能類型的推薦，例如鋰離子電池、鉛炭電池等類型，用戶可以根據(jù)實(shí)際修改或者更新儲(chǔ)能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)。

       第五步｜負(fù)荷參數(shù)輸入

       在確定儲(chǔ)能的參數(shù)后，還需要了解儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景中的負(fù)荷、光伏、風(fēng)機(jī)等實(shí)際運(yùn)行情況，才能進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)分析。

       第六步｜配置方案測(cè)算

       在所有信息和參數(shù)錄入后，系統(tǒng)會(huì)開(kāi)展儲(chǔ)能全壽命周期的優(yōu)化計(jì)算，可以得到最佳的儲(chǔ)能安裝功率容量、現(xiàn)金流分析、儲(chǔ)能功能收益以及儲(chǔ)能更換信息。同時(shí)還將分析各類參數(shù)對(duì)于儲(chǔ)能配置方案的影響，告訴用戶哪些參數(shù)對(duì)儲(chǔ)能項(xiàng)目的配置和收益率影響最大，為用戶選擇最優(yōu)方案提供數(shù)據(jù)支撐。


       02怎么延長(zhǎng)儲(chǔ)能電池的使用壽命？

       你有沒(méi)有這種經(jīng)歷，“充電寶”用久了感覺(jué)掉電越來(lái)越快，本來(lái)可以支撐2小時(shí)，結(jié)果半小時(shí)不到就沒(méi)電了。儲(chǔ)能電池也面臨類似的問(wèn)題。要想解決掉電過(guò)快的問(wèn)題，可以通過(guò)智慧能量管理系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行精細(xì)化、智能化管控，具體有三招。

       首先需要判斷儲(chǔ)能電池的狀態(tài)，這塊電池是累了還是精神飽滿的。說(shuō)起儲(chǔ)能電池的狀態(tài)，那可是一整個(gè)SOX家族，有SOC（荷電狀態(tài)，剩余電量比），SOE（能量狀態(tài)，剩余能量比），SOH（健康狀態(tài)，最大可用容量），SOP（功率狀態(tài)，最大充放電功率），簡(jiǎn)直眼花繚亂，而且每個(gè)狀態(tài)的值根據(jù)電池使用情況還在動(dòng)態(tài)變化。


       那么，該如何準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)能電池現(xiàn)在是什么狀態(tài)？

       第一招——

       狀態(tài)自適應(yīng)在線估計(jì)方法，將儲(chǔ)能電池放進(jìn)數(shù)學(xué)次元中，用數(shù)學(xué)來(lái)描述電池模型，通過(guò)解密電池內(nèi)部的模型密碼，根據(jù)采集到的電池電壓、溫度運(yùn)行數(shù)據(jù)，帶入模型計(jì)算，即可準(zhǔn)確判斷當(dāng)前電池狀態(tài)。該方法經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，誤差均在5%以內(nèi)，能讓你對(duì)儲(chǔ)能電池的狀態(tài)做到心中有數(shù)。

       知道了電池狀態(tài)后，還需要了解儲(chǔ)能電池的壽命。儲(chǔ)能電池隨著使用次數(shù)的增加壽命就會(huì)縮短，這有可能是因?yàn)槟阍诔浞烹姷臅r(shí)候沒(méi)有照顧好儲(chǔ)能電池的脾氣。

       比如，同樣是充100度電，是直接短時(shí)間大功率充，還是長(zhǎng)時(shí)間小功率充？因?yàn)槊糠N電池都有自己最佳的充電軌跡，你如果沿著這條軌跡充電，那么電池發(fā)熱減少了，容量衰減也減少了，壽命也就增加了。


       那如何獲取這條關(guān)鍵的軌跡呢？

       第二招——

       儲(chǔ)能電池精細(xì)化充電控制方法，就如同掌握了儲(chǔ)能的“情緒”變化節(jié)奏，可以繪制出它的“情緒心電圖”，能耗比傳統(tǒng)單一充電方式降低4%以上，有效延緩衰老。

       一組儲(chǔ)能電池的充放電可能還好辦，但儲(chǔ)能電站往往有好幾個(gè)集裝箱的儲(chǔ)能電池。每次儲(chǔ)能電站參與輔助調(diào)頻支撐電網(wǎng)的時(shí)候，充放電指令就像坐上了過(guò)山車，儲(chǔ)能需要一會(huì)充電一會(huì)放電，每一塊電池都這么充放電，不出多久可能就老化了。這時(shí)就該第三招出手了，針對(duì)儲(chǔ)能電站的精細(xì)化功率分配秘方。先讓儲(chǔ)能電池們根據(jù)剩余容量、健康狀態(tài)等進(jìn)行排序，依據(jù)排序結(jié)果分配功率需求給各個(gè)儲(chǔ)能電池，狀態(tài)好、能力強(qiáng)的先頂上，依次遞推進(jìn)行功率響應(yīng)，效果表明可減少90%左右充放電切換次數(shù)，延長(zhǎng)整個(gè)儲(chǔ)能電站的使用壽命。

       03使用效果如何？

       目前，這兩個(gè)系統(tǒng)已在浙江、新疆、湖南、江蘇、山西等儲(chǔ)能應(yīng)用大省得到了推廣應(yīng)用，有效解決了多場(chǎng)景復(fù)合應(yīng)用下儲(chǔ)能合理容量配置難和應(yīng)用潛力挖掘困難以及精細(xì)化調(diào)控缺乏等難題，有效保障了儲(chǔ)能高效運(yùn)行，延長(zhǎng)了儲(chǔ)能電池的使用壽命，有效提升了儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)效益。

       在電網(wǎng)側(cè)，國(guó)網(wǎng)浙江電力在浙江長(zhǎng)興縣雉城儲(chǔ)能電站應(yīng)用了項(xiàng)目的智慧能量管理系統(tǒng)，降低峰谷差約16兆瓦，滿功率響應(yīng)調(diào)節(jié)精度達(dá)到98.3%。通過(guò)儲(chǔ)能電站功率指令精細(xì)化分配，有效減少了儲(chǔ)能電站的充放電切換次數(shù)，提高了儲(chǔ)能電站各電池堆一致性均衡速度，提升了儲(chǔ)能電站的整體使用壽命。

       在用戶側(cè)，浙江雙創(chuàng)中心在綜合能源工程項(xiàng)目中應(yīng)用了儲(chǔ)能價(jià)值評(píng)估與優(yōu)化配置系統(tǒng)，部署了智慧能源管控系統(tǒng)，目前取得了良好的應(yīng)用效果。通過(guò)合理規(guī)劃儲(chǔ)能電站的配置，根據(jù)實(shí)際需求對(duì)儲(chǔ)能功能進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)削峰填谷轉(zhuǎn)移負(fù)荷近100萬(wàn)千瓦時(shí)，結(jié)合需量管理功能實(shí)現(xiàn)收益約79.75萬(wàn)，有效提升儲(chǔ)能的復(fù)合應(yīng)用效能，在提高用戶電能質(zhì)量的同時(shí)，最大程度降低供電成本。此外，該項(xiàng)目還合理優(yōu)化了儲(chǔ)能電池的動(dòng)作頻率和放電深度，有效降低儲(chǔ)能的動(dòng)作損耗，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能容量衰減每年延緩2%，延長(zhǎng)了儲(chǔ)能的電池使用壽命。

       后續(xù)，國(guó)網(wǎng)浙江電力將進(jìn)一步圍繞多元融合高彈性電網(wǎng)建設(shè)，聚焦新型儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)，加大科技創(chuàng)新力度，集中力量開(kāi)展儲(chǔ)能電站規(guī)劃-調(diào)控-維護(hù)全過(guò)程技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)加快多應(yīng)用場(chǎng)景下多形態(tài)儲(chǔ)能及混合儲(chǔ)能的規(guī)劃與全壽命周期模擬系統(tǒng)等軟硬件設(shè)備自主研發(fā)，推動(dòng)儲(chǔ)能電站健康狀態(tài)評(píng)估與智能管控平臺(tái)、多應(yīng)用場(chǎng)景下多形態(tài)儲(chǔ)能及混合儲(chǔ)能的規(guī)劃與全壽命周期模擬系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。