巨型储能发电站,成破局关键

近日,科华恒盛中标国家能源局批复的首个电池储能试验示范项目——甘肃720MWh大规模储能电站,将作为PCS核心供应商助力项目建设。

近日,国家能源局下发了《关于加快推进风电、光伏发电平价上网有关工作的通知》,再度引发行业讨论——“风光零补贴时代”或提前到来。

2019年,我国光伏产业的发展进入关键的调整期,不但整个行业的发展从“野蛮生长”趋向于有序,而且全产业链都需要完成质量、技术、效益的全方位蜕变。目前来看,近年我国光伏产业在技术、工艺、效率等各方面都达成了长足的进步,而且政策方面也开始着力于降低行业的非技术成本,按理来说光伏产业的发展应该一片光明。

近年来,我国新能源弃电问题日益突出。从重点区域看,西北地区由于风电光伏规模较大且较为集中,是弃风弃光的“重灾区”。甘肃电网处于西北电网中心位置,输电通道能力受限、电网调峰调频压力不断增大,这不仅造成丰富可再生能源的浪费,也严重影响电网、各类发电企业收益。储能,成为解决上述问题的重要途径之一。

作为清洁发电的新能源,光伏和风场发电的装机量正在快速发展,同时,行业也面临弃风、弃光和可再生能源并网消纳困难等一系列问题。“风光零补贴时代”的到来,是否会加剧行业面临的问题?对此,行业该如何应对?

但是从长远来看,随着光伏发电离平价上网越来越近,随着光伏发电越来越深入全国电力市场,有一个问题将越来越成为光伏发电发展亟需突破的瓶颈。

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多位接受科技日报记者采访的专家表示,大型储能电站或将留住无限“风光”。

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业内专家表示,造成弃风、弃光的原因包括,可再生能源发电的随机性、间歇性和波动性难以控制,在电网薄弱地区容易引起电网电压和频率的不稳定性。其中,东北、华北和西北的弃风弃光率高,除了用电量增速趋缓、电源装机维持高位,以及用电负荷较低外,新能源发电送出线路有待进一步提升也是重要原因。

光伏发电面临瓶颈

“在新能源发电侧建大型储能电站,具有规模大、设备单位成本低、土地建设投入少、电网配套投资低等优势,对快速、大范围地解决各地调峰调频资源不足问题具有现实意义,能够促进可再生能源消纳,缓解日益突出的弃风、弃光问题,提高电网安全稳定运行的水平。”不久前,中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙在首届全国发电侧储能技术及应用高层研讨会上指出。

根据国家能源局公布的数据显示,2018年全国光伏发电量1775亿千瓦时,同比增长50%。未来随着光伏发电实现平价上网,光伏规模、发电量将获得进一步的爆发,并开始逐渐取代传统能源。

刘彦龙介绍,今年以来,随着系统成本进一步降低以及各地支持政策的出台,储能在发电侧、电网侧、电源侧项目正全面发力,紧锣密鼓规划与落地从兆瓦级、几十兆瓦级到百兆瓦级的项目,将进一步从项目规划、系统集成、维护管理以及商业运营等方面,为我国大规模储能建设积累丰富的实战经验与数据。

可以说,随着平价上网时代的来临,光伏发电将直面传统煤电的竞争。而除了价格成本方面,光伏发电相对于传统煤电有一个巨大的缺点,那就是稳定性。由于阳光照射的强度随时都处于变化之中,光伏发电站的电压、电流输出都处于波动之中,即使有光伏逆变器的调制,也只能尽量平缓这种波动,而无法消除这个波动。而最关键的是,在没有太阳的黑夜,光伏电站便完全无法发电,这种不稳定性将使得接入该电站的电网深受其苦。

中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司总工程师朱军表示,目前,我国面临能源转型,以信息技术和储能技术为主要特征的多能互补成为能源可持续发展的新潮流,并有望引领能源行业迈向多种能源深度融合、集成互补的全新能源体系。

目前来看,随着光伏技术的不断发展,光伏发电成本低于传统煤电已经指日可待。这样一来,稳定性或将成为削弱光伏发电竞争力的首要因素。

朱军说,西北地区是我国能源发展总体布局、西电东送的重要能源基地,国家也将西北地区定为多能互补基地,在青海、甘肃、宁夏等省区,利用风能、太阳能、水能、煤炭、天然气等资源组合优势,使间歇性、低密度的可再生能源得以广泛有效的利用。这促进了电网结构形态、规划设计、调度管理、运行控制以及使用方式发生根本性的变革,也为保证国家能源战略的顺利实施提供了技术支持。

但是就光伏发电的模式来说,其不稳定性基本没有办法通过普通的光伏系统解决。而能解决光伏发电稳定性的,便是储能。

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司总工程师姚栓喜也表示,西勘院一直在储能领域不断探索和实践,目前在西北地区实施了20多个项目,开展了水光互补、军民融合、可再生能源局域网、光储发电等项目建设,而这些储能技术如何在新一轮能源变革中发挥优势和作用,是值得深入研究的重要课题。

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储能成破局关键

事实上,运用储能来解决光伏发电的不稳定性问题早已有所体现。为了解决大量接入光伏发电而产生的波动,电网一般都需要借助储能系统来削峰填谷,从而达到稳定大电网系统的目的。这是储能在电网端对光伏发电提供的帮助,而这只是其中一方面。

离网模式下,储能可以帮助光伏系统稳定输出电力,实现用户自给自足的用电模式。目前我们的光伏项目都是并网项目,即建成之后直接并入大电网系统,通过大电网的调配之后再进行利用。毫无疑问,并网模式中用户并不能直接运用光伏电力,这一方面是发电波动性的原因,另一方面也是为了解决电站夜晚不能发电的问题。而在离网模式下,光伏系统加载储能系统,其电力便不必再并入电网,而是可以直接进行运用。与此同时,光伏系统产生的多余电量可以通过储能系统储存起来,这样夜晚便不至于断电。

元一能源光储充产品,全部采用模块化产品,提供一站式整体服务,实地勘探并评估后根据具体情况改造现有设施,迅速搭建符合业主需求的光伏-储能-充电一体化使用场景。通过对储能系统的应用,解决风电、光伏的出力不稳定问题,并通过智能分配及优化设计,平衡用能负荷,最大化减小大量充电设备对电网的冲击,整合多种用能场景,提高能源使用效率。数值化充电服务,全流程数据监控,全生命周期运维管理,充分发挥储能和优化配置功能,通过峰谷差价,充电业务共享收益,极大程度降低用能成本。

目前离网模式的项目相对较少,主要原因是储能系统的成本仍然偏高,而且当前的政策补贴也多倾向于并网项目。所以离网模式往往不如并网模式经济实惠。但是在一些特殊的场景,如电网无法触及的山区、荒郊,离网模式的光伏项目也有应用。未来随着储能成本的下降,以及光伏补贴的消失,离网模式的光伏项目有望得到大规模推广。

以上是储能分别在并网模式和离网模式中给光伏发电带来的帮助。而除此以外,储能还有望助力光伏产业进行平价上网最后一公里的冲刺。

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助力光伏最后一公里的冲刺

众所周知,2019年将会有大批无补贴项目开始建设并网,正是因为如此,很多人将今年称之为无补贴元年。但是值得一提的是,并不是所有的地区的光伏发电都达到了平价上网水平。

从目前的光伏发电成本来看,只有在少数光照资源优越的地区,无补贴项目才有获得收益的可能性。这样一来,无补贴项目的建设与发展将主要集中在这些资源优越的地区。但是令人担忧的是,部分代表着光照条件最好的I类资源区,其市场发展却几乎陷入停滞。

根据2018年度光伏发电市场环境监测评价结果,I类资源区中,甘肃嘉峪关、武威、张掖、酒泉、敦煌、金昌;新疆哈密、塔城、阿勒泰、克拉玛依评价结果为红色,其他三个I类资源区全是橙色。也就是说,在五个I类资源区中,有两个地区不能安排新增光伏项目规模,其他三个需要慎重安排新增光伏项目规模。

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这就意味着,在最有希望让无补贴项目获的发展的新疆、甘肃I类资源区,反而最不能建设新增光伏项目。而且这两个省市在不安排新增光伏项目多年之后,依然处于常年弃光限电的状态之中。

事实上,以新疆、甘肃为代表的西北部地区光照资源好,地广人稀,非常适合光伏发电的发展。但是西北地区用电需求小、输电通道少也是事实,这就造成了弃光限电的问题。

如果能够在西北地区大规模建设储能系统,同时打通沿途输电通道,那西北地区用不完的光伏电量就可以轻松输送到用电需求大的中东部地区。这样一来,光伏发电将在西北地区重新焕发生机。而如果没有储能,那输配电通道以及多余电量的存储都将限制西北地区光伏发电的发展。

综上所述,随着光伏发电越来越趋近于平价上网时代,其稳定性的缺点将会暴露出来。而在储能的破局之下,光伏发电不但能够增添应用模式、扩大市场规模,而且还有望打破多年来西北地区的“弃光限电”困局,为光伏发电插上“飞翔的翅膀”。

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