2020年10月14日-16日，2020北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2020）在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京，本屆大會以“引領(lǐng)綠色復(fù)蘇，構(gòu)筑更好未來”為主題，聚焦中國能源革命的未來。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在15日召開的CWP2020創(chuàng)新劇場上，沈陽微控新能源技術(shù)有限公司副總裁陳燁發(fā)表《 飛輪儲能技術(shù)在風(fēng)電場站一次調(diào)頻中的應(yīng)用》主題演講。

　　以下為發(fā)言實錄：陳燁：謝謝大家，今天下午我們是第一個演講，也由我來給我們下午的報告做一個暖場。我跟大家交流的主要是《磁懸浮飛輪儲能技術(shù)在風(fēng)電場站一次調(diào)頻中的應(yīng)用》情況，現(xiàn)在整個風(fēng)電發(fā)展趨勢大家都已經(jīng)很清楚了，我們現(xiàn)在有2.1億裝機量，現(xiàn)在整個光伏、風(fēng)電加起來有20%的裝機比例，他帶來的一個問題就是現(xiàn)在這么多的新能源裝機，我們的電網(wǎng)完全具備了高比例新能源接入的特征，所以整個結(jié)構(gòu)跟我們傳統(tǒng)的常規(guī)電網(wǎng)絡(luò)來源說已經(jīng)有很大的區(qū)別了。那我們看其實高比例新能源介入的電力系統(tǒng)有兩個比較重要，一個是新能源消納問題，第二個安全穩(wěn)定運行風(fēng)險的問題，關(guān)于新能源消納的問題我們今天在這里不更多贅述，主要討論安全風(fēng)險。電力系統(tǒng)安全風(fēng)險的增加達到對于新能源高發(fā)的地區(qū)來說主要因為我們新能源波動性和它的不可預(yù)見性帶來的調(diào)整頻率和抗干擾能力不斷下降，這是我們背靠電科院做的測試，如果按20%新能源接入的比例，有的地方超過40%，下面這個圖藍色是常規(guī)機組的當(dāng)考慮4%缺額的情況下的情況，紅色的線是參考新能源的情況。比較明顯的變化是如果我們有20%的新能源接入的話，我們整個頻率變化其實已經(jīng)進入到我們的低頻減載區(qū)了，就會造成一些動作，如果新能源比例越來越高就會惡化，這個對我們的新能源接入，如果不具備調(diào)頻能力對我們電網(wǎng)帶來的很大的挑戰(zhàn)。

　　

　　當(dāng)然國家隊整個電網(wǎng)特別新能源的能力也有深刻認識，2018年開始特別今年7月的《導(dǎo)則》事實要求我們必須具備一次調(diào)頻能力，現(xiàn)在江西、陜西、遼寧、江蘇很多的中心也發(fā)了相關(guān)要求，新能源場站必須具備一次調(diào)頻才可以并網(wǎng)，現(xiàn)在在改造。這些是整個一次調(diào)頻和新能源對接的方面。當(dāng)然我們今天主要聚焦在風(fēng)電，傳統(tǒng)風(fēng)機來說，我們現(xiàn)在聲饋的風(fēng)機跟我們的電網(wǎng)頻率結(jié)耦，不能像傳統(tǒng)機組具備調(diào)頻響應(yīng)應(yīng)能力，不是說不具備，我們從兩個方面來說現(xiàn)在的風(fēng)機可以實現(xiàn)部分調(diào)頻功能，第一個就是我們通過轉(zhuǎn)速度控制，本身我們的轉(zhuǎn)子帶一定動能，可以提供一定能量。左邊的圖可以看到電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)過程，一次調(diào)頻大概覆蓋從頻率變化到60秒之間的變化，右邊這個圖是我們一個典型兩兆瓦風(fēng)機的轉(zhuǎn)子動能，如果按照10%的國標(biāo)要求調(diào)節(jié)動能情況，我們看到雖然它有一定能力但是跟風(fēng)機當(dāng)時運轉(zhuǎn)狀態(tài)直接相關(guān)，如果轉(zhuǎn)速高能力就更強一些，轉(zhuǎn)速低就更弱一些。所以在低轉(zhuǎn)速的情況下希望通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速度控制完全實現(xiàn)和滿足一次調(diào)頻的指標(biāo)這個比較有困難。我們另外一方面可以通過機的夾角控制來控制，當(dāng)然這里面一個大的能力他向上調(diào)節(jié)不足，因為現(xiàn)在風(fēng)機還是空曠的情況運行，不能有向上調(diào)節(jié)的額外功率，除非讓我們的風(fēng)機在日常中通過減載方式運行，語流出容量完成我們的一次調(diào)頻工作。

　　

　　當(dāng)然會帶來兩個問題，一個是我們整個風(fēng)機控制是機械的，所以響應(yīng)速度來說是有一定的困難的，另外一個很重要的云梯是我們長期的風(fēng)機在10%的的備用容量減載方式運行的話，對我們風(fēng)電場長期帶來的經(jīng)濟損失比較大。這些都是我們風(fēng)機本身由它承擔(dān)一次調(diào)頻的特輕和能力還有相關(guān)不足的地方。

　　

　　怎么去解決這個問題呢？很多人提到儲能，儲能作為能量源由它配套做調(diào)頻。一次調(diào)頻的儲能跟我們常規(guī)接觸到的調(diào)峰儲能有很大差別，很多地方政策不管是10%、20%、5%是按照調(diào)峰頂?shù)聡鴨栴}，調(diào)峰調(diào)頻對儲能技術(shù)來說有兩個主要點有很大區(qū)別，第一個就是充放電拼刺，對于一次調(diào)頻來說，每天充放電頻次幾十次、上百次或者擊敗次，那這個對于我們現(xiàn)在以化學(xué)電池、鋰電池為代表的儲能電池來說使用壽命有很大壓力，第二個持續(xù)時間并不長，我們剛才看到單次調(diào)頻一分鐘，所以這種頻繁充放電短時間的特性并不特別適合于化學(xué)電視的適用，我們現(xiàn)在基于集中儲能的方式解決新能源一次調(diào)頻的問題還有很多需要摸索。還有另外路徑就是通過儲能跟分機機組配合的協(xié)同方式來做事先調(diào)頻的功能。它的基本邏輯是我們既然知道剛才我們看到風(fēng)機轉(zhuǎn)子本身具備一定能量，只不過是在有些情況下他不能夠滿足于調(diào)頻要求，這這樣我們通過一個儲能裝置提供一個功率支撐或者能量源，當(dāng)不能滿足要求的時候由我們儲能系統(tǒng)支撐，這樣可以使我們的風(fēng)機在更多時候有個東風(fēng)況的短時調(diào)節(jié)能力。

　　

　　這是一方面，另外一方面我們知道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)素控制有另外一個就是恢復(fù)期品此跌落的問題，這個對電網(wǎng)影響比較大，因為我們的儲能裝置在恢復(fù)期可以提供一個支撐，所以可以比較好的解決這個問題，比較容易能夠使我們的機組恢復(fù)更快的MPPT的運行模式。

　　

　　剛才提到了我們說高使用頻次短時間的儲能對儲能期限會提出很多要求，當(dāng)然儲能方式有很多種，化學(xué)儲能、物理儲能很多方式，這里飛輪儲能工利性的儲能技術(shù)比較適合在這個工況下使用。

　　

　　這個圖是我們看到現(xiàn)在做過一些相關(guān)仿真工作，我們看左上角的圖，這個圖藍色的線不做控制，綠色是轉(zhuǎn)組的控制，最后一個是轉(zhuǎn)組協(xié)調(diào)的。這個我們可以看到，如果通過組協(xié)同，他頻率下降的最低點有一個很好的提升，第二點我們可以看到低于整個二次跌落可以很好的解決，所以我們看仿真，實踐的數(shù)據(jù)來看，鳳儲協(xié)同的方式可以完成我們風(fēng)電一次調(diào)頻的國家的要求，同時我們通過轉(zhuǎn)組控制和儲能方式結(jié)合，我們的機組就不需要進行控制，這樣也可以在很大程度上避免風(fēng)電場經(jīng)濟上的長期損失，另外我們也可以幫助機組更快恢復(fù)他的使用狀態(tài)。另外我們說飛輪儲能壽命非常長，它的壽命和便利性在很多工況下來說跟我們風(fēng)電機組的十用來說有很強的契合性。

　　

　　這是一個我們飛輪儲能技術(shù)簡單介紹，有很多專家對飛輪儲能比較了解，有很多朋友接觸的也不多，飛輪儲能是一種物理儲能的方式，通過動能和電能之間的轉(zhuǎn)換進行能量存儲，跟我們傳統(tǒng)機組非常像，傳電發(fā)電機組就可以看成一個巨大的飛輪，也是通過能量轉(zhuǎn)換來實施。對于飛輪來說充電放電主要控制它的轉(zhuǎn)速，我們知道當(dāng)充電的狀態(tài)等于說由電機電能變動能能，那我們飛輪由低到高就完成充電的過程，相反就可以把動能向外輸出，是一個放電的過程。

　　

　　中間的圖是基于飛輪磁懸浮的結(jié)構(gòu)，有四部分，一個永四磁四電機部分，這個跟下面是同抽的，因為要做雙向轉(zhuǎn)換，沖向是通過電動機來運行由高速到低速的運轉(zhuǎn)形成充電，放點就會切換把動能向外輸出。里二第二是飛輪儲體，高強度的合金剛才，非常重轉(zhuǎn)速非常高，比如我們現(xiàn)在可以做到37000轉(zhuǎn)每分鐘，通過這么高轉(zhuǎn)速的儲存體可以達到一個很好的存儲過程。

　　

　　本身我們是一個高速的所以我們需要一個軸承支撐，最先進的叫磁懸浮的軸承，所以在運行過程中在一個巡撫過程中高速旋轉(zhuǎn)，同時看到外面是一個真空腔體，在真空環(huán)境高速旋轉(zhuǎn)所以損耗非常低，這是我們的一個飛輪產(chǎn)品的主要部件。當(dāng)然我們需要一個功率變換器把我們電機輸出的交流變頻作為指出，所以它的應(yīng)用跟我們的非常像都是在直流側(cè)進行相關(guān)接入。

　　

　　給大家說微控新能源公司，我們是國家高新企業(yè)，在中德（沈陽）高端裝備園在2018年收購美國VYCON公司，包括一系列核心技術(shù)，另外我們現(xiàn)在全球唯一一條生產(chǎn)線，因為大家原來對他的理解都是非常有特點，技術(shù)很先進，但是造價非常貴用起來很困難，但是現(xiàn)在隨著國產(chǎn)化逐步推薦，現(xiàn)在整個飛輪產(chǎn)品造價應(yīng)該降到非常有競爭力的區(qū)間了?，F(xiàn)在在全球部署量也超過2000臺，在軌道交通、電力、工業(yè)、醫(yī)療各個領(lǐng)域都有很成熟的業(yè)務(wù)。

　　

　　這個是我們一個產(chǎn)品的基本形態(tài)，右邊就是我們產(chǎn)品的一個圖，標(biāo)準(zhǔn)柜體方式，這一臺飛輪最高可以做到4500千瓦輸出功率，長寬高大概是56×56×180，占地面積0.5的平方，所以大家可以看到這是一個跟我們家冰箱差不多的，是一個集成度非常高的產(chǎn)品，這個可能跟大家傳統(tǒng)對于飛輪比較笨重、龐大的認知還是有一些不一樣的地方。我們的這個轉(zhuǎn)速非常高，37000（），另外一個本身飛輪是一個純物理儲能方式，也不存在任何火災(zāi)、爆炸的安全風(fēng)險，所以安全性比傳統(tǒng)的化學(xué)儲能有自己的優(yōu)勢，我們也提供了很多CNAS、UL、CR等第三方認證，里面有多少能量、能存多少電放多少電我們可以精確到秒，這個是我們傳統(tǒng)的化學(xué)電池不具備的，所以這點也是對我們控制來說更優(yōu)勢的一點。

　　

　　這是我們在今年去做的一個我們儲能系統(tǒng)用于新能源一次調(diào)頻的示范項目，這是國網(wǎng)的規(guī)?；L(fēng)機調(diào)頻性能關(guān)鍵技術(shù)研究的一個項目，在國電龍源風(fēng)電發(fā)力有限迥四右玉老千殺風(fēng)電廠，混合儲能的技術(shù)，應(yīng)用于整個新能源場站調(diào)頻的項目，這個項目我們一期使用1兆瓦的飛輪加4兆瓦鋰電池，同時解決一次調(diào)頻輸出的問題，這個還是采用集中式的儲能部署方式。我們想如果說我們跟風(fēng)機的結(jié)合這種儲能加風(fēng)機的分布式部署，因為它可以更好的發(fā)揮整個我們機組已有的動能條件，這樣其實我們的儲能的配置的比例就可以大幅下降，這個來說對于整個從我們不管是對于風(fēng)電場還是對于風(fēng)機廠商來說，從產(chǎn)品的競爭力，從他的成本可接受程度上來說都是可以符合大家的要求的。

　　

　　今天我要跟大家交流的就是這些內(nèi)容，我們在E2-C21有設(shè)備模型，各位專家朋友如果有興趣的話歡迎大家參觀考察，謝謝大家。

　　

　?。ǜ鶕?jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）