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直击长沙|国网电科院张爱芳:“双碳”目标下的液流储能应用研究

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2022-12-08 浏览:

中国储能网讯:11月24-26日,由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合主办,100余家机构共同支持的湖南(长沙)电池博览会暨第二届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新能源、新机遇、新高度”。

会议期间,组委会邀请了国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司综合能源技术中心总经理张爱芳分享主题报告《“双碳”目标下的液流储能应用研究》。以下是发言主要内容:

张爱芳:各位专家,我是国网电力科学研究院、武汉南瑞综能中心负责人张爱芳,今天我汇报的主题是“双碳”行动下液流储能应用研究。我特意用了一个副标题,更好的今天,一个前所未有的时代,这是英国作家马特·里德利所写的经济学书籍《理性乐观派》中让我很受启发的一句。作为我和像我一样受疫情影响,很遗憾没能来现场交流的专家,为液流储能的应用发展做一个祝福语。

各位专家看到的第一张PPT是坐落于武汉光谷未来科技城的夜景,这是一座汇集能源创新的新城,在2014年由湖南南瑞作为智能电网业务的EPC总包完成,在地下部分首次应用了钒电池作为微网支撑,黄色的花蕊是磁悬轴风机,屋顶布满光伏,整个地块配置了包括综合能源管理平台,配电在线监测、集中能源站、充电桩、智能楼宇、智能家居等11个智能电网单元。这个项目被国家财政部评为第一批现代服务业试点、湖北省“两型”低碳试点、武汉市智慧城市示范工程,并有幸参与了70周年国庆彩车群游。

看到这里,各位专家就可以理解,武汉南瑞把综合能源业务和储能业务放在一起,武汉南瑞从2010年启动全钒液流储能的研究,经过十多年的累计已成功自主研发了31.5千瓦钒电池电堆,并研制了50千瓦、100千瓦、250千瓦等全钒液流的电池储能模块,申请专利70余项,授权专利40余项,其中发明专利10余项,范围涵盖关键材料、电堆设计、制造工艺和系统集成,具备百兆瓦级钒电池设计和建设能力。武汉南瑞选择液流储能方向就是立足于储能是新型电力系统的需要,是“双碳”行动下多能互补、优化协同的稳定器。

我们正在经历着百年未有之大变局,极端天气频发,地缘政治紧张而敏感,大疫三年正处于焦灼期。另一方面,我们的科技手段也更加多元,提供了更多的能力和想象力,去整合硬科技,应对挑战。在刚刚过去的二十大,习总书记指出深入推进能源革命,加强煤炭清洁高效利用,加快规划建设新能源体系,积极参与应对气候变化、全球治理。时间朝前,在2014年的6月13日,中央财经领导小组召开第六次会议,聚焦能源安全战略,习近平总书记指出能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题,提出推动能源消费、能源供给、能源技术和能源体制四方面的革命。中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到“碳达峰”,努力争取2060年实现“碳中和”。

这就是我们正在面临的社会经济大环境,构建以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展格局。在这个时代的主题下,能源作为社会经济发展的支撑,正迎来新的变化。

下面由我来汇报我对目前能源和城市运营新形势的理解,我的理解分成三大部分:

首先,能源革命加快推进,“双碳”行动下,构建以新能源为主体的新型电力系统成为能源革命的方向,泛清洁能源成为趋势,碳交易成为趋势。电力现货市场试点工作平稳发展,全国统一的市场成立列上日程,电力市场化交易不断扩大,绿电交易成为趋势。城市建设的新模式正在改变电网投资运营模式,经济发展内循环为主,双循环驱动,“场景+新能源”模式正在打破原有的行业边界。证监会和发改委联合发文鼓励符合条件的传统基础设施领域PPP项目资产证券化,城市发展模式迎来新的挑战,能源技术催生了低碳市场的发展,我们讲到硬件基础加软件环境和现代服务,促成了生态圈的竞争模式,碳交易的理念正在催化企业信息化和业务管理数据化的融合。

在这个变化里,“双碳”行动成为最亮眼的抓手,未来电-碳协同发展机制将对包括能源站位的整个经济发展模式产生深远影响,绿色用电将成为工业发展中的趋势,也将成为绿水青山真正带来金山银山。越来越多的企业将参与到CCER的研究中,近期这方面的文件很多我就不一一赘述,中间有代表性的是《中央企业节约能源与生态环境保护监督管理办法》,明确将“减碳”任务放进了中央企业的责任里。大家可以想像,在传统的城市里,能源的特点主要是有:1.能耗高,工业用能占比比较大。2.供给侧集中式生产,大范围的远距离输送,这主要指的是火电。3.化石能源的比重比较大,高碳特征明显,这里有很多是燃油汽车。能源被动式的发展满足量的需求,但是对质的要求并不高。未来新型的城市能源特点,首先减碳是第一需求,未来的政府在招商引资中除了考虑能耗,更多的考虑碳排。分布式能源,本地可再生能源的高效利用,储能和泛在能源物联网也将被越来越多的接纳,绿色能源生产方式和消费方式,生态文明的理念将全面的融入城市发展。能源的智慧管理通过数字化,即将提升城市的能源利用效率。

由电力体制改革带来的城市能源供应运行管理的办法将打破纵向的技术壁垒,未来在不同的典型场景将有用能差异化的场景实现创新,智慧的园区、智慧的社区、智慧的工厂、指挥的交通都将呈现它的创新动力。因此随着“双碳”行动的加快推进,未来的城市用能将形成以下特点:首先供应体系更加的绿色低碳,清洁能源为主。同时,在能源消费上更多采用绿色减排、城市低碳。在高效安全统筹能源的基础设施上也将成为大家的共识,越来越多会采用数字化,提供灵活智慧的能源管理系统,未来的能源发展将引领城市的现代化发展。我们可以讲,未来在电力的主要能源形式上,我们的大电网与分布式电网将更加共产,泛清洁能源加快,越来越多的电动汽车会参与到城市交通中间,我们的储能跟清洁能源的互动也会越来越广泛。

我们可以用几个关键词来总结这个趋势,协同化、清洁化、智慧化将成为建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系,它表现在源侧有绿色、清洁、低碳的能源;在网侧,智慧、智能、高效;在储能侧,也会有越来越多的多元化储能参与其中。在负荷侧,高效、智慧、平衡的负荷也会被能源的消费侧越来越多接纳。未来因地制宜,优先利用当地可再生能源,通过多能融合,多技术集成,多品类输出的互联网整体能源解决方案,将能源网、物联网、互联网三网耦合,实现能源高效转化,最优配比,满足用户端多品类的能源需求,实现能源的有效利用。

下面我来汇报一下小结。

首先能源革命与电力体制改革促动了能源的供给结构,能源管理结构、能源消费结构的变化,为储能带来了需求空间。二是长时、安全、大容量是未来储能的关键,多场景价值需求会有一定区别。三是储能不是充电宝,与电网友好互动将成为关键核心。储能的成本不是现在看得见的材料成本,市场成熟之后的安全成本,与电网互动的云大物移智链的成本也将被纳入。

上面汇报了“双碳”行动对能源结构的要求,以及新型城市的能源运行特点。下面将汇报具备安全、长时、大容量储能应用在“双碳”行动下,能源结构的转型助推了新型电力系统的加快建设,以云大物移智链+电-碳交易机制的新模式引导下,储能的最大价值应当归于维护电网安全,为电网安全充当稳定器。其次是错峰消纳,清洁能源,促进减排、降排。同时,构建微电网参与需求侧的管理,参与负荷管理。

下面我带来几个主要场景的应用,大家可以看到一张图,这个图的上半部分是我们武汉南瑞正在推进的智慧园区、智慧校园、智慧充电和智慧农业的应用。

第一个案例是去年湖北武汉黄冈光谷高科产业园,这个项目我们会充分响应园区需求,发挥武汉南瑞在城市运营能源管理的专业优势,立足于“双碳”环境下对园区能源管理的要求,深入分析光谷黄冈科技产业未来需求,对入驻企业的用人特点,打通能源的供给侧和需求侧。在建设初期通过综合能源管理系统搭建,为绿色智慧能源铺垫基础。下面的几张图都是我们在这个项目里面实景的信息管理平台,储能在园区项目里可以参与到微网运行为重要的负荷提供应急支撑,同时直接参与绿电消纳,为产业园的减排处理。

第二个案例是我们在一个集中的212个充电塔的应用,方案包括了综合能源管理平台和8个功能子模块,它可以帮我们供电公司在电网的优化调度,双向互动提供支撑。这个项目我们建成了100千瓦、200千瓦时的储能技术。左上角是充电塔的综合能源管理平台,通过对电动汽车的有序充电管理,可以通过储能缓解瞬时充电功率过大对电网的冲击,配合光伏系统,包括大电网、峰谷价差、削峰填谷,实现与电网的优化调度。目前我们也在积极参与电网的负荷聚合双向调控调控。右下角是全钒液流电池的实景,它可以确保在充电塔的办公用电和设备控制用电紧急停电下的电力供应,并开展削峰填谷,也开创了钒电池液流电池在城市中心电动汽车立体车库的工程化应用,支撑了“双碳”行动的开展。另外,在乡村振兴的业务里面,未来的乡村振兴关键是农业的科技化,农业科技化的前提是农业电气化,随着物联网技术在农业生产上的推广,基于集中农业生产的智慧农业也将带来越来越多集中的差异化用电需求。依托目前正在推进的整县光伏就地消纳,我们灵活、安全、长时的液流储能会提供更加可靠和经济的低碳用能选择。

这些主要的功能一个是在单相过载、负荷跳闸上面,还包括峰谷价差相对比较大、相对比较独立的微网上,钒电池储能都可以提供很好的应用。

以上是我对“双碳”行动下液流储能可以提供的应用场景的汇报,有不妥之处请各位专家指正,谢谢各位!

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关键字:液流电池 双碳

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