中國華能集團清潔能源技術研究院朱勇博士主題分享《光伏直流側分布式儲能技術開發與示范》。

朱勇：尊敬的周院士，謝謝主持人，謝謝主辦方給提供這么好的一個機會，來分享一下華能清潔能源技術研究院在儲能方面的一些研發和應用。

今天主要介紹我們在光伏直流側進行的一個示范項目。大概介紹五個方面：

在介紹項目之前先介紹一下我們單位。華能集團大家可能比較熟悉，華能清能院是華能集團下面定位于清潔能源發電前沿技術的研究型公司，研究方向涵蓋所有的清潔能源發電技術，也包括傳統的燃煤發電技術等，研發的一些成果不僅為華能集團服務，同時也可為行業內發展提供技術支持。

現在大家都知道，能源行業在進行轉型，像華能集團也是，從傳統的燃煤發電為主，逐漸往清潔能源發電方向過渡。在這個過渡的過程當中，隨著清潔能源發電量比例的增加，對電網會產生一定的影響，這個影響會有多方面的，所以我們就要想對策，為了解決電力系統的效率、安全性和可靠性，我們需要配儲能系統。像剛才主持人所說，儲能方案還不太成熟，尤其儲能商業化應用的例子不太多，所以我就介紹一下這方面的經驗。

先說一下我們為什么要在光伏配儲能。這個圖是發改委能源研究所關于2050年電力能源的比例研究，這是其中某一天發電的情況，可以看到，中間比較多的是太陽能發電，大家也都知道，太陽能發電分兩種，光伏和光熱。從現在來看，是光伏為主，在這么大的光伏發電的比例下，對電網的影響，波動性會有很大的提升，大概從30%提升到60%，這個過程當中我們想到的對策是什么呢？配儲能。我們看今年三月份國家能源局出的一個指導意見，里面明確說了，要加快新型儲能技術的研發，把這些技術應用到風電、光伏行業里面。同時看到這個指導意見里面還有一句話，要積極支持太陽能熱發電，我也是做了將近10年的太陽能熱發電的研究，想對比一下，現在光伏+儲能，可能光伏是3毛多錢成本，儲能方面，比如我們清能院技術可能做到八九毛的成本，如果把二者結合起來，跟現在的光熱相比其實并沒有太大成本的優勢，只是我們光伏的體量是比較大的，市場是比較成熟的。隨著光熱技術示范電站的推廣，比如今年可能會有四個電站并網，光熱推廣可能會對我們光伏+儲能這個技術有一定的影響，在座同仁如果說做光伏+儲能的話，可能現在得抓緊時間了，因為光熱的力量還是很大的。

先介紹第一點，我們為什么要做儲能？棄風、棄光比較多，這有一個棄光率超過50%的光伏例子，是西北地區的一個光伏電站。在看到這么高的棄光量的時候，我們想在這個電站上面做一些儲能方面的應用。

整個應用的流程是這樣的，開始提出了一種直流側分布式的接入技術，這個接入技術主要是在光伏直流側方面，不涉及到與交流的轉換。在這個技術的基礎上開發專用的控制器，包括自動運行控制器和云端存儲器，就是一邊控制系統運行，一邊把它的數據采集并存儲在云端，可以在北京的實驗室里面監控現場的運行情況。在設備開發完以后做了一些模擬，就是把儲能配到光伏電站上面，究竟是怎么樣的運行邏輯，怎么樣一個運行的狀況。然后在共和光伏電站做了一個小型的示范，是一個50千瓦時的系統，這個示范運行可行了以后，我們又在格爾木推了一個3.5兆瓦時的示范項目。這是當時的一個研發里程，現在這個示范項目已經跟當地的光伏電站完成了交接，現在運行的狀況不錯。

這個項目有幾個小的創新點：

第一個，提出分布式直流側的接入技術。因為我們是想在直流側接入，在光伏陣列上直接接上去，這樣就直接接到直流線上面，不需要進行直流和交流間的轉換，可以提高效率；可以省掉一些設備的投入，這樣的話可以降低一些成本；還有一個好處，就是我們在電站里面來干這個事，不需要到電網進行報批，因為我們并不超過電站原有的出線容量，所以也就不需要在電網做備案了，省掉了很多程序。

第二個，開發一個專用的控制器，逆變器設備型號比較多，我們開發的這個控制器是不挑設備的，直接裝上就可以使用，而且解決了對MPPT的干擾問題，右上角的曲線就是我們運行的時候對電力調度的跟蹤情況，最上面那個黑色的是電力調度的曲線，紅色的是我們配了儲能以后陣列的出力情況，下面藍色的是跟它做對比的一個出力情況。對比怎么對比？我們在于一個陣列上面分兩部分，一部分配儲能，一部分不配儲能，就這樣做對比。

第三個，就是我們在格爾木建設的示范項目，應該是國內最大直流側分布式接入儲能系統，容量是3.5兆瓦時，它的儲能效率大概是90%左右，待會兒我會介紹一下。

這是當時2017年運行的情況，像剛才的圖一樣，對電網的調度跟蹤還是比較完好的，紅線跟藍線的重合度還是比較高的，這是今年4月份某一天的運行情況，當時請第三方權威的南德認證檢測機構來做的認證，他們當時在現場給測試的，測試以后發現，我們裝有磷酸鐵鋰電池的集裝箱系統，當天的充放電算下來以后，充放電效率是95.77%。大家在說效率的時候，可能很多前提都沒有說，比如說我從多少充到多少，充放的時候有沒有昨天充的電存在里面，今天放出來。所以我們當時測的時候，把前一天的全部放掉，當天充的時候是5%左右的SOC，放的時候也是放到5%左右，兩個的相差是很小的，最后算出來的它的充放電效率是95.77%。

這個是鉛炭電池系統，因為我們在格爾木那邊有四個集裝箱，用了兩種電池，當時也是做了對比，我們這個鉛炭電池系統的充放電效率要稍微低一些，87.42%，但也是比較好的。因為我們華能之前收購了一個電池儲能電站，我拿到他們前兩年的運行數據我算了一下，整個效率是80.88%，所以我們這個儲能系統，如果把交直流變換和一些損失加進去的話，也是會比那個電站要好一些的。

這個是今年2月份的一個運行情況。

我們的技術跟目前國內外的技術相比有這么幾個突出的地方。我們是用直流側分布式接入技術，這樣的話減少了一些變換的過程，提高效率，效率大概在90%，還可以更高一點，成本降的比較低，現在在六七毛、七八毛左右，而且不挑設備，有利于商業化的應用。這是獲得的國際儲能創新大賽的創新典范獎，連續兩年，2017年、2018年都獲得了。

這個示范的容量是3.5兆瓦時，因為示范效果挺好，光伏電站方想做二期，我們就做了5兆瓦時的案例分析。當時算的時候這個電價是按照1塊錢來算的，其實他們的電站電價是1.15元，按我們現在的技術，如果按照1塊錢的上網電價，按照4千次的充放電次數，5兆瓦時容量的儲能系統的收益還是很可觀的。我們這里邊有一個電費收益135萬元，光伏電站凈得13.5萬元，這是我們想的一個商業模式。因為我們華能清能院是一個研究型單位，在商業運行的過程當中，可能需要電池廠商或者投資方來一塊合作，這樣就涉及到一個利益的分成。

這是市場前景情況，我們把從2010年—2015年的上網電價統計了一下，9毛錢以上的，（其實現在看8毛錢以上都是可以有利潤的）大概是344萬千瓦時的容量，說明在光伏上應用儲能技術的市場前景非常廣闊。

最后再說一個事情，就是安全問題，這是韓國一個電池儲能系統著火時候的照片，今年7月份剛著火的，12兆瓦時的儲能系統，大家可以看到，這個系統要燒的話就完全燒毀了，因為是沒法救火的，電池燃燒是不需要外界氧氣補充的，現在一般用集裝箱裝電池，密封了以后里面放上七氟丙烷，如果燃燒，七氟丙烷是能迅速把氧氣消耗掉，但是電池著火不需要外面氧氣的補充，氧化劑、還原劑都有的，直到燒凈了，安全問題可能就尤為凸出，尤為重要，所以說我們在這塊會的研究更加注重。

我們正在進行一些安全方面的研發，現在正在做樣機，主要可以把電池，不管充放電的時候溫度超溫，像實際電站當中我們設置的報警溫度是55度，不管怎么超溫，溫度只要有往上提升，我們就可以及時的把這個溫度帶出去。而且給了一定的裕度，如果超的特別厲害，我們也保證他不會燃燒，不像現在一些電池系統，超溫后有燃燒的危險性，而且還可以把旁邊所有的電池點燃了，我們現在正在測試，測試的時候，即使某塊電池超溫了，也只是這一小部分會有問題，我們會及時的把它識別并剔除出來，不會影響到周邊電池系統的安全。而且這個做好了以后對電池系統的效率有好的提升，因為如果把多余的熱量都帶出去，就可以把整個電池系統的溫度做到均勻，提高一致性，對整個電池的壽命、效率有很大的提升。目前我們在北京的實驗室做這方面的測試，有感興趣的同仁們也歡迎到我們那去交流。

我個人關注的技術其實比較多，像儲能、光伏、光熱等等，我們可以做很多事情。比如說現在區塊鏈技術也比較火，目前我們也是在推一個區塊鏈跟光伏儲能相關的一個應用，有感興趣的朋友也歡迎找我們交流。

我的介紹就是這些。謝謝！