在“双碳”目标的持续推动下,以“风光水”为首的新能源迎来快速地发展,相关新能源的装机量持续高增。但由于新能源发电存在波动性、随机性、间歇性等问题,对电网频率控制提出了更高的要求。随着新能源发电占比的提高,电力系统的平衡模式也需要重构,储能行业也逐渐受到市场的广泛关注。
储能在现代综合能源系统中能够更好的起到削峰填谷、提高风、光等可再次生产的能源的消纳水平的作用,能支撑分布式电源及微网,促进能源生产消费、开放共享、灵活交易,实现多能协同。由于化石能源的不可再生性,储能对全球能源转型至关重要,是能源革命的重要环节。随着储能成本的年年在下降,储能在全世界内慢慢的受到重视。
近年来,国内相继出台政策促进储能行业的发展!如国家发改委、能源局发布《关于逐步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》中提出,加快推进独立储能参与电力市场配合电网调峰。此外,发改委、能源局联合印发《“十四五”新型储能发展实施方案》并设定了新型储能的发展目标;提出到2025年,从商业化初期步入规模化发展,具备大规模商业化应用条件;电化学储能技术逐步提升,系统成本降低30%以上;到2030年,新型储能全面市场化发展。
目前,储能技术正朝着转换高效化、能量高、密度高和应用低成本化方向发展。未来在风电、光伏等多种可再次生产的能源的综合利用中,储能凭借着独特的优势,将在帮助不一样的能源之间实现灵活转换扮演着至关重要的中间者角色。
面对巨大的储能市场,许多变频器厂商纷纷进入并进行布局。那么,储能作为变频器厂商的一个重要拓展方向,将催生出怎样的机遇呢?本期《变频器世界》特邀东方日立、合康新能、禾望电气三家变频器厂商对此进行参与讨论。
碳中和目标下,储能万亿市场大幕正在拉开,周期可达10年之久,作为储能的重要参与者,您认为当前储能产业的机遇点在哪里?
储能可大致分为发电侧储能以及负荷侧储能。发电侧储能的最大的目的是增强电力系统调峰备用容量,解决风能、太阳能等可再次生产的能源发电不连续、不可控的问题,保障其可控并网和按需输配,促进新能源风 电、光伏、光热等新能源消纳。负荷侧储能,主要是为用户更好的提供峰谷调节、峰谷套利、提升供电能力和可靠性等多种需求,支撑汽车等用能终端的电气化,进一步实现其低碳化、智能化等目标。当下,我国储能市场主要由发电侧驱动,具体又来自于政策端的强制要求,即新能源发电强制搭配储能。据不完全统计,截至今年7月末,国内已经有23个省份明确新能源“强配”储能。但随着未来电价市场化,负荷侧储能,包括工商业储能,会跟融合智能微电网,在商业模式的创新,终端用能电气化,全国用电限电等综合因素下迎来更多的机遇点。
以光伏、风电为代表的新能源发电占比正稳步提升,储能作为新能源的配套甚至是基础,周期应该远超10年。储能产业的机会遍布各个领域:
1、从储能类型角度,目前以锂电为主流的电化学储能发展最快。此外,还有蓄水储能、飞轮储能等;
2、从项目类型角度,目前国内占比较大的是新能源场站配套的电源侧储能,以及共享储能。此外,还有工商业用户侧储能、海外的户用光伏+储能等;
3、从储能产品角度,目前锂电池上游原材料供不应求,储能系统集成、电池、PCS、EMS、BMS等均有很多机遇。
储能目前有光伏储能和风电储能,请问两者有什么不同,您认为哪一方向的机会更大?
光伏储能和风电储能都是储能在新能源场景的典型应用,主要是储能具备平滑电站功率输出,解决弃风弃光,调频调峰等功能。两者不同之处主要是配置容量和功率动态调节频率,相对于光伏配储而言,理想的风电配储调峰对于储能时长的要求更长,因此风电场配置储能容量更大,功率动态调节频率更高。光伏储能和风电储能从新能源的消纳情况分析,风电储能的发展机会更大。
我们认为全力发展清洁能源慢慢的变成了全球共识,但各个国家在清洁能源领域方面重点发展风电、光伏、还是生物质能等方面,还是存在一定的差异。虽然近几年来全球各个国家都趋向于发展风电,但并非所有的大国都是如此,美国、日本、印度以及我国的光伏装机增速整体上优于风电,这些都是依据自己国内风资源和光照资源的差异来定的。
从我国来看,从2011年开始光伏装机呈现迅速增加的趋势,特别是2013年出台光伏上网标杆电价后,国内光伏行业出现跨越式发展,2017年新增光伏装机高达53GW,光伏界出现爆发式增长。2018年的“531新政”对之前光伏界的膨胀发展进行一个宏观调控,对装机规模进行一定的管控,装机同比呈现下滑趋势。而风电方面来看,我国的风电装机也随着光伏装机的跌宕起伏而起起伏伏,加上市场环境的变化,弃风现象严重,国内的风电主战场一度从三北地区转移至东部地区,无疑是加大了风电开发的难度。从风电以及光伏的整体发展来看,我国这两大清洁能源发展亦步亦趋,没有很明显的政策倾向性,未来这两者的发展的潜在能力相当巨大。
光伏储能和风电储能不同处有:1、储能配置比例不同:因为风电的有效利用小时数高于光伏,所以风电项目的储能配置比例也相应较高;2、耦合方法不一样:储能同光伏在直流侧、交流侧均可耦合,而风电以交流侧耦合为主;3、应用场景不同:风电储能项目为大型风电场的电源侧配套储能,而光伏储能除了大型项目外,工商业用户侧项目、海外户用光储项目也很多。
机会方面:总量上因为未来风电、光伏都是主力能源,且发电占比可能相当,所以配置储能的规模均很大,机会都很多。但光伏储能具备户用、工商业、光储充、光储柴离网项目等多种分布式应用场景,特别是欧美及澳洲的户用光储项目具备较好的收益,所以光伏储能的应用场景更广,相应场景的机会也较多。
逆变器作为储能项目的核心组成,基础原理是什么,您认为储能逆变器、光伏逆变器以及工业变频器有什么共通之处?
储能变流器主要由控制管理系统、功率单元等组成,连接于电池直流侧和电网交流侧之间,承担电能和化学能的双向转换作用。经过控制储能电池的充、放电过程,可实现并网恒功率、恒流、恒压和离网运行等不同的工作模式。
储能变流器与光伏逆变器、工业变频器均属于电力电子科技类产品,在拓扑结构、控制算法等方面均具有相似性和互通性,仅侧重点不一样。储能变流器侧重功率在交直流侧的双向流动;光伏逆变器则是支撑光伏阵列的上限功率点跟踪并向电网输送尽可能多的电能;而工业变频器的基本功能则是输出频率电压可变的电源,驱动电机的工作。但在光伏逆变器工作于无功支撑模式、变频器工作于能量回馈模式时,两者与储能变流器的功能就具有一定的相似性。
通常来说将交流电能转化为直流电能的过程称为整流,把整流功能的电路称为整流电路,把实际整流过程的装置称为整流设备或整流器,与之对应的将直流转换为交流电能的过程称为逆变,把完成逆变功能的电路称为逆变电路,把实际逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。在储能系统中我们一般称之为储能双向变流器也就是我们常说的PCS。
PCS 核心是逆变功率模块和二次控制电路,要求比较高的电力电子技术。技术上的含金量高的部分集中在 IGBT 模块、各种芯片、电子集成印刷电路板以及软件控制算法上。
区别1:PCS 功能复杂,需对电网情况和用电负荷熟悉,适配多型号的电池。与光伏逆变器和风能变流器相比,PCS 除了具有并网的基本功能外,还需具备:蓄电池充放电控制;配合电网实现削峰填谷、调峰调频功能;动态无功支持;电能质量 调节;电网故障时既要实现穿越,还要维持电网稳定;孤网运行功能;作为支撑源,建立微电网。
区别2:PCS 对 IGBT 芯片配置要求相比光伏逆变器更高。光伏逆变器对芯片面积的最小 需求为纯逆变,而储能逆变器需要整流逆变,对续流二极管的载流能力有一定的要求更高, 即需要更大的二极管芯片。
简单来说逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置,大多数都用在把直流电力转换成交流电力。由升压回路以及逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池或者蓄电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压;逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。
而光伏逆变器仅逆变功能,将DC转AC;工业变频器则是AC-DC-AC,整流和逆变同时进行。共通之处在于三者都是电力电子技术,实现交直流转换。但应用领域不相同,相应的软件控制等也不同。
作为变频器厂商,贵公司在储能领域的参与度有多大,贵公司的优势是什么以及怎么样做市场布局,用什么样的战略来开拓储能这块大蛋糕?
作为始于1999年,专业研发、制造高压变频器的高新技术企业,东方日立深耕节能环保领域逾23载,在电力电子领域、新能源领域均具有较深入的研究和市场基础。在储能万亿市场大幕逐渐拉开之际,东方日立紧跟市场脚步,组织专业方面技术人才,成立储能产品线,尤其聚焦新能源配储及园区分布式储能等应用场景,全面参与储能领域的市场化竞争。在市场方面,热情参加到五大发电集团、地方发电集团、全国工商业储能项目等的招投标工作,并热情参加全国各大储能论坛、展会等,了解储能市场最新动向。在技术方面,进行储能变流器(PCS)、能量管理系统(EMS)、电池模组、电池簇、交直流系统集成的开发和成套。目前,东方日立正依托东方电气的平台背景和自身多年的技术积累、市场基础,全面布局储能系统上中下游,正逐步形成完整的储能产业链。
禾望电气作为风光储领导品牌,储能产品截止今年将实现GW级出货,产品大范围的应用于发电侧、电网侧、用户侧等场景,在国内外均有应用。
优势:1、研发实力强:禾望致力于电力电子科技类产品的研发,拥有高素质的开发团队,曾获得国家科学技术进步奖、国家能源科技进步奖、深圳市科技进步一等奖等认可;2、产品布局同储能相关度高:禾望电气是风光储领导品牌,其中风电、光伏行业同储能的相关度极高,使得禾望在产品技术、客户获取方面有先发优势。
请问目前在储能系统中,贵企业来提供哪些产品或解决方案?储能产品的趋势是高效化、高集成化、高安全,储能项目的难点和关键点在哪里?
东方日立具备光伏/风电配套储能、火电调频储能、共享储能电站、工商业储能等全场景的储能系统解决方案,可提供直流1000V和1500V等不同的系统配置。拥有自主知识产权的储能变流器(PCS)、变流升压一体机、能量管理系统(EMS)等,储能变流器单机功率涵盖500~1725kW,撬装式变流升压一体机功率最大可达近7MW。同时,还与国内头部电池厂家合作,可提供完整储能直流侧产品,如电池模组、电池簇、电池预制舱等。此外,东方日立还依托多年高压变频器的研发和生产经验,完成高压直挂式储能系统的产品研究开发工作,正在进行第三方认证测试,并将其作为未来主推系列新产品和方案。
目前,储能项目的难点和关键点主要有四个方面。一是系统的安全性,这是储能项目的重中之重,也是储能系统可靠运行的基石。二是国家对储能的政策引导与支持,这必然的联系到储能项目的建设和运营,也必然的联系到投资方的积极性。三是电网公司对储能的系统调度、运行机制和标准化,这一个方面主要影响到整个储能系统的技术发展和技术生态能否健康成长。四是储能项目的成本,目前受新能源汽车市场的快速爆发,电池产能普遍低于市场需求,导致电池成本一直增长,这也是影响储能项目落地和实施的一大关键因素。
我司储能系统解决方案会根据不同应用场景针对性设计契合的储能系统解决方案,目前我司的储能方案主要有0.5C工商业能量型储能解决方案、海外户用储能(5KWH-20KWH)和1C、2C功率型储能解决方案。作为全产业链自主知识产权储能集成商,我司已拥有能量管理系统、电池管理系统、美的智慧云平台、1MW/2.30MWH储能系统和海外户用储能等一系列储能产品。
储能项目痛点,一是商业盈利模式(经济性和储能成本),二是系统的安全性。目前国内储能项目的订单大多源自政策驱动,储能系统参与电价交易的机制还未理顺。我们大家都认为储能产业最大的制约还是经济性问题,虽然政策驱动风光储拉动规模上量,但是目前来看仍缺乏成熟的成本传导机制,商业模式缺位的情况下,并网为目的的强配储能容易转化为价格战,不利于产品质量提升,系统安全及产业的健康发展。
随着电力市场化的进程持续推进,储能成本在电力体系各环节中的传导将更顺畅,储能投资将由“政策因素推动”向“自身经济性驱动”转变。
禾望在储能领域,有3大类主打产品:PCS、PCS一体机、户外储能一体机。
1、PCS包含3款,分别为2.4~3.45MW/1500V机型、500及630kW/1000V机型、50~80kW组串PCS,其产品亮点分别为:①1500V PCS采用高效的散热专利技术,保障产品夏季户外高温条件下运行可靠性;充放电切换响应速度快;最高转换效率99%。②1000V PCS功率密度高,多机并联为一体机运维空间大,节约箱体成本。③组串式PCS可实现电池单簇管理,集中控制。后续会促进扩展组串PCS功率范围和电压等级,1000V方向推出100kW PCS,1500V方向推出200kW+ PCS。
2、PCS一体机,产品亮点为厂内集成、车板交货,省去现场安装及部分通讯调试工作;
3、户外储能一体机,产品最大的亮点在于数字化、智能化。户外储能一体机可以配置4G无线模块,配合云平台可做到远程数据查看和运行控制,依托智慧互联网,打造智慧能源系统,降低项目人工与运维等投入成本,提升后期收益。此外,设备整柜内置电池、PCS、BMS、控制器等,集成度高,体积小,节省占地空间;还具有支持1.5倍过载1min、噪音低、模块化设计、IP54防护等级等优势,满足多种应用场景的现实需求。
储能项目的关键点:1、安全性,主要是直流侧电池的温度控制及消防;2、电池的一致性管理;3、系统的软件控制、通讯协调等。
功率器件是储能逆变器的核心部件,当前芯片供应紧张,价格持续上涨,对贵公司有哪些影响?
在当前疫情以及国际形势严峻的背景下,不单是储能变流器,整个储能系统包括BMS、EMS等设备国外品牌的控制芯片、功率器件等,均在供货周期、价格等方面出现不同程度的影响。但是我公司储能变流器的控制管理系统核心芯片和功率器件均选用市场供货量大,通用性强的品牌和型号,且长期备有库存,所以对我公司储能变流器的生产供应暂时没影响。
此外,东方日立正实施关键芯片的国产化替代工作,并推出了全国产化芯片的第五代控制管理系统,其MCU、FPGA、AD、DA等多种关键芯片均选用国内最优质的替代产品。同时也在积极地推进国产高压大功率IGBT、IGCT等功率器件的验证与大批量试用。因此,即使未来国外品牌的芯片、功率器件出现供货困难问题,我公司也可以迅速使用替代方案,不受芯片断供影响。
储能是一个全球性话题,尤其是欧洲的新能源发展相对成熟,需求巨大,请问贵公司市场主要在哪里,是否在海外布局,目前的市场表现如何?
合康新能作为刚刚进入新能源产业的新兵,依托美的集团品牌影响力,强大的研发创新体系和合康新能自身的开发团队,尤其是美的集团的海外营销渠道和生产布局,合康新能已在北美、欧洲、日韩等海外地区建立户用储能的服务中心,北美裂相机、欧洲单相机和三相机等均已相继或即将上市,并在意大利和德国已取得良好的市场表现。未来我们的户用储能产品将会促进打通与美的智慧家电方案的融合,为更为C端用户构建场景化方案,提供最佳体验的全屋智能家居及服务。
近两年,在技术发展和政策引导的双重驱动下,能源行业进入绿色转型的关键阶段。储能作为未来几年的重要赛道,慢慢的变成了众多变频器厂商重点发力的一个拓展方向。
如今,储能的风口已至,一些技术领先的变频器厂商正在强势崛起。我们始终相信,随着储能市场逐步走向成熟,变频器厂商必将通过创新技术和更高品质的产品打开市场,迎来广阔的发展良机。
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