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蓄势待发的储能调频市场
  • 2017-08-16 15:13:40
  • 浏览:734
  • 来自:新能源趋势投资

储能行业很早就存在,相对新的点在于未来的趋势、空间有所变化。现在移动储能已经走进我们的生活。储能业务也造就了很多公司,比如用铅酸电池做基站的储能。大家更关注现在这个时间点是因为可再生能源发展快,包括电改、峰谷电价差在提高等,进一步打开储能市场。特斯拉布局新能源汽车最引人关注,但是同时也有发电端的Solarcity,还有储能业务Powerwall是清洁能源发电和清洁用电的连接点。未来人的延伸可以延伸在汽车上,更加长远的布局是实现车上清洁能源发电、清洁能源储电和清洁能源用电的一体化。

我们如何看行业

储能行业很早就存在,相对新的点在于未来的趋势、空间有所变化。现在移动储能已经走进我们的生活。储能业务也造就了很多公司,比如用铅酸电池做基站的储能。大家更关注现在这个时间点是因为可再生能源发展快,包括电改、峰谷电价差在提高等,进一步打开储能市场。特斯拉布局新能源汽车最引人关注,但是同时也有发电端的Solarcity,还有储能业务Powerwall是清洁能源发电和清洁用电的连接点。未来人的延伸可以延伸在汽车上,更加长远的布局是实现车上清洁能源发电、清洁能源储电和清洁能源用电的一体化。

首先,储能行业是相对很新的行业,但是行业很早就已存在,只是未来的趋势、空间有所变化。我们现在的手机、电脑、新能源汽车等都有电池储能,这是移动的储能。

第二,储能业务也造就了很多公司,如南都电源、圣阳股份,用传统的电池——铅酸电池卖给移动、联通等做基站的储能。虽然行业早就存在,为什么大家更关注现在这个时间点?是因为可再生能源发展快,包括电改、可再生能源出力固化等,进一步在扩大储能市场。

第三点是大家都关注的特斯拉,特斯拉布局新能源汽车是最引人关注的事情,但是同时,也有发电端的Solarcity,还有Powerwall是清洁能源发电和清洁用电的连接点。未来人的延伸可以延伸在汽车上,实现车上清洁能源发电、清洁能源储电和清洁能源用电,这是更加长远的布局。

储能、调频分析重点

1、储能

顾名思义,储能是能量的储存,实际上储能不仅应用在电网当中,比如储氢,氢的来源是很多样的,最后到下游的燃料电池、新能源汽车,这中间是和电网没有关系的,但是储能在电网中的应用场景和应用市场是最大的。我们认为,储能是有一定的需求,但是需要政策来引导。我们从发电、输配电、用电等方面讲储能进行了一个应用场景的划分,简单来看发电端有六种应用场景,输配电三个,用电侧则分为五个部分,还有一个部分是新能源汽车,随着未来新能源汽车的发展以及V2G的出现,也可以实现新能源汽车和电网的联动,此时可以将新能源汽车看成是一个移动储能装置。

我们根据适用场景的不同,将相对更加适合的场景和不同的技术做了一个储能的连连看,但是这不是说在其他方面就不能使用某种其他的储能方法。

2、调频

从原理角度来看,首先是发电机:包括发动机、发电机和控制系统。我国的发电机大部分是同步发电机,其中转子产生旋转磁场,定子切割磁场来发电,因此发电机的频率和转子是一致的。转子转速变化是根据原动机输出的机械功率和发电机的电磁功率是否平衡来匹配的。如果电磁功率大于机械功率,系统频率会下降。

用户在实际使用过程中不会去考虑电厂的频率,从这个角度说,电力系统运行的原则是发电端通过负载来调节,有多少负荷,调整多少发电量,频率才得以保持平衡。

从能量的角度说,发电机在发电少的情况下,电力系统会瞬时从发电机组的转动势能中汲取能量,这就会导致发电机组转轴的速度变慢。反之,发电多余负荷,会把多余能量转移到转子的势能上,频率会上升。系统中,同步发电机有惯量,惯量越小,频率变得越快。所以需要一定量的发电机组保持在线,来使频率变动不要过快。我国的频率是50Hz,大电网的可容纳误差是±0.2Hz,如果负荷变化很快而超过范围,发电机组会出现脱网,发电端会因此导致连锁反应,电网会崩溃。从这个角度看,风电、光伏是有劣势的,因为他们不提供系统惯量,使得电网系统越来越容易触发0.2Hz的标准,系统可靠性变弱,这也是大家弃风弃光的主要原因。以光伏为例,现在采取虚拟同步发电机的技术,通过电子变流器接入电网。电子变流器和传统的同步发电机的区别包括快速的动态响应、较小的过载能力、低转动惯量和低短路容量的特性,对电网的稳定性产生难以忽视的影响。传统的同步发电机有比较优良的特性,天然有优势,要借鉴传统实现逆变器电网的友好接入。

对于电网来说,发电端的供给和用电端的需求必须保持实时平衡,由于实际过程中,用户无序的使用以及发电端新能源发电的波动性特征使得电网无法保证真正的实时平衡,通过调节供需可以使得电网能在较小的范围内波动,从而达到相对平衡的状态。以发电机切机导致频率降低为例,目前三时间段框架是应用较为普遍的平衡机制:在大量机组切除后的30s内,发电厂通过机组惯性和调速器响应来控制频率偏移,自动抑制频率衰减,此时是一次调频;在30s~10min的期间内,以调频器为代表的二次调频设备介入调频,此为二次调频,二次调频是我们说的电网的辅助服务,是可以产生收益的;第三个时间段从第5min开始,资源的经济调度通过5min实时情况提供三级控制机制,此时进行三次调频。

同步发电机组的热能、机械能、电能的转换过程比较缓慢,但是如果用储能装置,化学能和电能转换时间更短,储能+VSG技术结合了储能的快速响应和传统发电机组惯量的特性,会使得电网的频率得到快速平衡。储能(特别是电化学储能)调频速度快,容量可调,因此成为非常好的调频资源。平均来看,储能调频效果是水电机组的1.7倍,燃气机组的2.5倍,燃煤机组的20倍以上,理论上最好的调频效果与最差的调频效果之间可以相差近8000倍。实际应用中,投入前K2和K3的平均值分别在1.4和1.5左右,投入后上升到1.5和1.6左右,Kp值从2.98上升到3.2左右,后期通过进一步优化使得Kp值提升到接近5,体现了储能在调频方面性能优越。

调频市场空间巨大,调频的需求大约是总装机容量的2%左右,我们测算全国存量调频规模大约在33GW左右,我们得出年新增调频需求在1.5-2GW左右。

调频的经济性远超削峰填谷:IRR可达11%,回收期在是5年左右。未来随着新能源在电源中占比的进一步提高,以及电力市场进一步深化,开放辅助服务市场,调频的需求也将进一步释放。将同一储能应用到不同的场景中,通过多种场景叠加能够获得更多的收益,进一步缩短投资回收期。

观点分享

关注点1:电厂调频的市场周期、市场空间及发展趋势

科陆电子:跟发电厂来推,两三年时间内市场会完成,因为它对电厂的影响很大,一旦第一批再有5-10个左右的电厂上,那么对其他电厂的压力非常大,认证的时间就会大大缩短。电厂基础级别的市场空间是有限的,到一定程度上就要优中选优。一些电池储能项目生命周期大概八年的时间。

关注点2:选择锂电池的成本会不会降低?和铅酸电池的区别?

科陆电子:实质是投资成本评估问题。各个厂家存在差异,建议以度电成本衡量每一种电池。招标是以容量为单位,后续的风险就要自己承担。若招标,承诺可用部分,企业的风险相对较小,没有人对所有的电池都了解。对商业应用,剔除不确定部分,只要求承诺可用部分,以后储能更多的是卖放电的服务,作为投资者顾虑比较低。

关注点3:储能主要用锂电池?

科陆电子:铅酸也有,高原等地区还是用铅酸电池,起步成本更低一点。

关注点4:峰谷电价差

科陆电子:试点地区电改在朝着需求侧响应方面调整,投放响应政策时,政策反应需要过程,如果峰谷电价实时调整后会把电价打的更碎。

猛狮科技:电网方面得到的观点是认为电价差会扩大,电价不一定会上涨,随着售电放开,有可能出现负电价的出现,对用户侧来说经济性可能会更好。

关注点5:新能源汽车起量是储能的一个节点?

科陆电子:对于电动汽车的发展,按照2015、2016年中石化、中石油成品油消费来看,大约3/4用于交通。折算电动汽车一度电跑多少公里,再将燃油表观消费总数折算成电,大概占全国发电量的十分之一,那么如果用峰谷来做,不用增加发电容量就可以满足。如果按2020年达到500万辆来算,离刚才所说的十分之一还是差的很远,即使到2020年,所有充电桩换成V2G桩,对电网影响也不大。

关注点6:风光电的发电项目投资回收期较长,为什么一天之内不可以多次充放电,提高设备使用率?如何降低成本?

科陆电子:光伏白天弃光送不上去,风电相对平一点,但是晚上更高,输电网有空隙的时候往上送,做了几个风电的需求模型时间长一点的只有一次。风电、光伏储能的真正价值在于提升比例,比例提高的话同样的电网能够多一倍的输送能力。对当地来说,风电、光伏是没有能力消化的,如甘肃、青海等都是送电的大省。现在10%储能改变光伏、风电输送能力只能以提升稳定性为主。成本方面,每个企业计算方法不统一,现在度电成本在4-5毛钱左右,大家再将成本争取降到3毛钱,意味着把系统的价格降到1.5元/Wh。可以参考光伏,但是储能的量还没起来,成本还有下降空间。

信达证券新能源与电力设备团队:乐观认为在新能源汽车量起来,再加上建立起回收体系之后,有可能成本会超过想象。锂电池储能成本2毛多是完全可能的,3-5年能看的到。光伏效率已经提高,包括技术变化都远超预期。

关注点7:售电

信达证券新能源与电力设备团队:售电跟储能相关,在电改的推动下,产生了一些新的变化。售电是一个抓手,不是途径,只是一个动作,不是承载硬件的环节。市场化节奏低于预期,售电还没有完全落地,目前来说电改红利释放还大部分局限在行业内,我们预计未来各个方面都会深度参与。

这次的重点是储能,售电是作为服务的。这个问题涉及电改,售电方面首先电改的核心是保障电网系统的稳定性和可靠性,在此基础上,改进上下游,提升系统效率,降低电价。另外电改还需要明确的一点是我们到底走什么模式的现货市场,是双边交易市场还是强电力库市场?从海外经验来看,美国是双边交易市场,这个市场下要有售电。如果是走澳大利亚的路线,由于强电力库模式下只有统一的批发价格,那就没有售电公司存在的必要。首先要确定现货市场模式,才能进一步发展。另外售电本身更应该关注增值服务,未来在需求侧响应部分才是售电侧的公司更应该努力去做好的。对于大型工业用电,能够直接和上游谈判,如果是户用,家庭不具备谈判能力,这里售电侧能够做服务。

【责任编辑:liuchang】
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