導語：今天會議的主題是發(fā)電側儲能，我匯報題目做了一個扣題“儲能技術與發(fā)電技術結合”。既然我們討論發(fā)電側儲能，那么我們需要知道：什么是發(fā)電技術，發(fā)電技術具有哪些特點；儲能技術具有什么特點？他們在什么地方具有結合點，下面我從三個方面做匯報。

8月9—10日，在“第二屆全國發(fā)電側儲能技術與應用高層研討會”期間，來自中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司新能源工程事業(yè)部主任工程師張純崗發(fā)表了“儲能技術與發(fā)電技術結合的探討”主題演講，以下是主要發(fā)言內(nèi)容。

各位領導，專家，大家上午好！首先非常感謝組委會給我這個機會，就儲能和發(fā)電側的結合做匯報。

今天會議的主題是發(fā)電側儲能，我匯報題目做了一個扣題“儲能技術與發(fā)電技術結合”。既然我們討論發(fā)電側儲能，那么我們需要知道：什么是發(fā)電技術，發(fā)電技術具有哪些特點；儲能技術具有什么特點？他們在什么地方具有結合點，下面我從三個方面做匯報。

在匯報之前，我想跟大家一起來回顧一下儲能技術的分類。美國SNL實驗室，在2010年匯集了儲能各個方面的專家，根據(jù)一些試驗項目，對于儲能技術在商業(yè)上的應用做了分類，共分為五大部分，17個子項目。這個分類更多集中在儲能示范應用，包括了一些特定場景的應用，比如在新能源上。

2013年SNL實驗室又和美國農(nóng)村委員會NRECA對儲能系統(tǒng)又進行了分類。在2010年分類基礎上，把儲能技術變成了五類，但是有18項。與2010年分類方式有一個顯著不同是，不再強調特定的應用場景。

對比這兩種分類方式，我們發(fā)現(xiàn)，對于儲能應用有一個演變過程。從針對特定場景分類轉移到針對電力系統(tǒng)的需求。2013年的分類更多地向更高層次、更綜合的方式發(fā)展，向電力系統(tǒng)的需求類別方向發(fā)展。如，能量需求，輔助服務，以及發(fā)、輸、配、送各個環(huán)節(jié)。

這就給我一個啟示，當談論儲能系統(tǒng)的時候，我們是不是應該向更多、更廣、更集成的思路看待儲能應用。也就是，從如何滿足電力系統(tǒng)的需求角度看待儲能。我們知道，任何技術都不是突然出現(xiàn)的，是通過繼承了以前的技術不斷進化過來的。進化的動力就是市場的需求。我們想推廣儲能，雖然政策的支持是很重要的方面，但單純依靠政策的支持是不可能長遠的。儲能的發(fā)展同樣需要自身的進步，需要在市場中找到與需求的切入點。我今天的匯報將圍繞如何在需求上找到切合點，或者說從電力系統(tǒng)本質因素，通過分解的思路，闡述我的想法和觀點。我的觀點不見得正確，僅是我的思考。

說到發(fā)電技術，既然討論發(fā)電側儲能應用，什么是發(fā)電？發(fā)電技術有哪一些？我這里面做了一張表，把大部分發(fā)電應用做了一些統(tǒng)計。共分為利用化石燃料的發(fā)電技術和利用可再生能源的發(fā)電技術。隨著人類對于環(huán)境的關注和化石能源枯竭的緊迫性，世界各國，包括我們國家都在控制碳排放?；痣姀S建設規(guī)模在不斷的壓縮，排放要求越來越嚴格。天然氣更是這樣。原來對天然氣充滿了希望，實際上天然氣也的供應也出現(xiàn)了問題。這些因素造成了常規(guī)能源形式在走下坡路。相反，以太陽能和風能為代表的可再生能源在蓬勃發(fā)展。

我這張表并未將所有的發(fā)電型式列全，只是希望通過分析各種發(fā)電形式的組成和原理，從技術的本質出發(fā)重新認識各種發(fā)電技術。希望分析內(nèi)部和外部需求找到儲能系統(tǒng)和發(fā)電技術結合點。這里面是基于一個觀點：任何一個新技術都是在老技術基礎上發(fā)展起來。隨著技術的發(fā)展，新技術不斷的涌現(xiàn)，在新的時代，回顧這些老技術的時候可能會發(fā)現(xiàn)一些新的東西。因為新技術的出現(xiàn)會使老技術更加完善。比如，電力電子技術和通信技術的發(fā)展是綜合能源技術得以實施的重要因素。這里就不展開說了。

不管是新能源技術、再生能源技術，都有它各自的特點。由于時間關系，不可能一一加以解剖?，F(xiàn)在以風力發(fā)電為例，從需求角度分析，或者來解剖一下這種技術。大家知道風力發(fā)電通過葉輪來捕捉風能，然后驅動主軸轉動，風能轉化為機械能，機械能通過齒輪箱的變速帶動發(fā)電機，利用電磁感應原理進行發(fā)電的技術。這里面有幾個環(huán)節(jié)：第一個風能，第二機械能，第三是電能。由于風力發(fā)電是從風能向機械能、電能的單向轉換方式，這里面涉及到機械能。只要是涉及到機械能的東西都有一個特點：一開始需要大的轉矩驅動轉動部件，隨著轉速提高，它這個轉距會降低，這是很重要的核心。從風能捕捉角度來說，我們知道發(fā)電機出力跟風速成非線性關系，風速比較大的時候發(fā)電機出力會快速的上升。當捕風面積增加的時候，發(fā)電機出力會成線性增加。由于風是不斷變化的，這樣就造成了風能轉化成機械能的變化，從而風機的轉軸的轉速在不斷的變化，通過電磁感應原理產(chǎn)生的電能也不斷變化，主要體現(xiàn)在電壓、電流、頻率和相角。

當風力發(fā)電機和電力系統(tǒng)連接的時候，這兩個電力系統(tǒng)之間的主要參數(shù)，比如頻率、電壓一定要一致。風力發(fā)電機由于風電變化，造成電參數(shù)的變化，這個時候需要有一個AC/DC及DC/AC的轉換，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電力在頻率、電壓、相角上與外接系統(tǒng)一致。這里要感謝電力電子技術的飛速發(fā)展，使以前不能實現(xiàn)的技術或者不能利用的東西都可以用。風力發(fā)電目的盡量吸收風力，這是它的基礎。

從外部的角度講，電力系統(tǒng)要求時刻保持供給和需求，這是電力系統(tǒng)本質的需求。需求和供給要達到平衡，當不平衡時，系統(tǒng)會發(fā)生振蕩。如果我們把風機接到電力系統(tǒng)，當把電網(wǎng)看作負荷時，可以把風機作為一個源的話，電網(wǎng)需求變化會牽引到風力發(fā)電機出力的變化?，F(xiàn)在由于風力發(fā)電機或者風電不具有全方位調節(jié)的能力，就無法滿足電力系統(tǒng)的需求?？梢姡ㄟ^對風力發(fā)電內(nèi)部和外部需求特點進行分析，我們發(fā)現(xiàn)風力發(fā)電還有需要完善的地方。這種完善，要么通過改進風力發(fā)電技術，要么借助外部技術加以完善。這樣，我們就明確了需求。

說到儲能系統(tǒng)，它也是能量轉化過程，正如發(fā)電技術是以能量轉化為主，儲能系統(tǒng)也是能量轉化過程。發(fā)電系統(tǒng)更多是單向轉換，而儲能是一種雙向，可逆的。這里羅列鋰電池儲能系統(tǒng)的結構圖，前面專家已經(jīng)講得很多了，我就不再贅述。不過，我有一個體會，儲能系統(tǒng)可以被看成濃縮的電力系統(tǒng)。每一個電池或者模組都是一個小的能量體。因此，當我們研究其給外部提供能量服務的時候，都需要關注這個特性。無論是儲能系統(tǒng)主體還是其輔助系統(tǒng)。還有一個特點就是儲能所具有的電源和負荷的隨時互換的特性。

上面把儲能和發(fā)電技術都做了分析以后，最后落實到怎么去結合。從風力發(fā)電的內(nèi)、外需求來說：內(nèi)部需求是多吸收風能，提高轉換效率，多發(fā)電。為了實現(xiàn)這個需求，剛才說到了捕風面積、空氣密度和風速。有哪一些可以控制的？捕風面積常用的是大葉片方式實現(xiàn)，在同一個自然條件下不同葉片會造成發(fā)電機出力變化?？諝饷芏仁翘焐?，還有一個是風速，風速是不可控的，這些東西看起來和我們結合的儲能關系不是很大。但如果對風進行了分析，重新回顧的時候似乎可以找到一些結合點。因為風速是概率性的問題，一年365天所占的風速是不一樣的，據(jù)統(tǒng)計，在5m/s以下風速占全年50%以上的時間。根據(jù)機械轉換特點，如果風機能夠在正常切入風速之前轉起來，當轉起來以后就不需要更大的風速了。這個時候如果加一個外力，我們就可以提前讓風機去轉動。這里儲能就可發(fā)揮作用。

第二個結合點是從風力發(fā)電的波動角度來講。我們知道可以在變電站側加裝儲能來平抑風電場的波動，實現(xiàn)電網(wǎng)的友好性。如果能夠讓單個風機滿足電力因素需求的時候，風力才能真正融入到電力系統(tǒng)里。在風機側加裝儲能可以認為是分布式儲能，還可以實現(xiàn)風機參與調頻。如果能夠實現(xiàn)風機個體加裝儲能，通過物聯(lián)網(wǎng)技術和區(qū)塊鏈技術的結合，通過風場固有的光纖通信網(wǎng)絡，風場可以實現(xiàn)虛擬電廠的功能。另外，在風機上加裝儲能，通過降低大風速時風機的出力，可以有效降低集電線路規(guī)格。風機全年在額定風速下運行的時間很低，而且是不連續(xù)的。而無論線路設計還是變電站設計都按最大出力來進行設備選擇。而最大出力所占用的時間是概率問題，而且是離散的。如果我們把最大出力通過儲能降下來，這樣運行電流就能下降，直接影響到設備選擇，從而降低造價，提高設備的利用效率。

因為準備不是特別充分，這是我們對于儲能在發(fā)電側做了一些研究，跟大家做一些分享。這是一個分析的方法，利用這個方法同樣可以對燃煤電站、水電站等進行分析。這里就不再一一介紹了。無論儲能在源、網(wǎng)、荷哪端展開應用，都需要儲能本身技術過硬，加強自身的同事，也要了解和滿足場景的需求才好。說的不對的地方歡迎大家批評指正，謝謝。