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

　　

　　在15日召開的CWP2020創(chuàng)新劇場(chǎng)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(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)站一次調(diào)頻中的應(yīng)用》主題演講。

　　以下為發(fā)言實(shí)錄：陳燁：謝謝大家，今天下午我們是第一個(gè)演講，也由我來給我們下午的報(bào)告做一個(gè)暖場(chǎng)。我跟大家交流的主要是《磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)站一次調(diào)頻中的應(yīng)用》情況，現(xiàn)在整個(gè)風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)大家都已經(jīng)很清楚了，我們現(xiàn)在有2.1億裝機(jī)量，現(xiàn)在整個(gè)光伏、風(fēng)電加起來有20%的裝機(jī)比例，他帶來的一個(gè)問題就是現(xiàn)在這么多的新能源裝機(jī)，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(gè)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(shí)高比例新能源介入的電力系統(tǒng)有兩個(gè)比較重要，一個(gè)是新能源消納問題，第二個(gè)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)。電力系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)的增加達(dá)到對(duì)于新能源高發(fā)的地區(qū)來說主要因?yàn)槲覀冃履茉床▌?dòng)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(cè)試，如果按20%新能源接入的比例，有的地方超過40%，下面這個(gè)圖藍(lán)色是常規(guī)機(jī)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(gè)頻率變化其實(shí)已經(jīng)進(jìn)入到我們的低頻減載區(qū)了，就會(huì)造成一些動(dòng)作，如果新能源比例越來越高就會(huì)惡化，這個(gè)對(duì)我們的新能源接入，如果不具備調(diào)頻能力對(duì)我們電網(wǎng)帶來的很大的挑戰(zhàn)。

　　

　　當(dāng)然國(guó)家隊(duì)整個(gè)電網(wǎng)特別新能源的能力也有深刻認(rèn)識(shí)，2018年開始特別今年7月的《導(dǎo)則》事實(shí)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(chǎng)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(gè)一次調(diào)頻和新能源對(duì)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(jī)來說，我們現(xiàn)在聲饋的風(fēng)機(jī)跟我們的電網(wǎng)頻率結(jié)耦，不能像傳統(tǒng)機(jī)組具備調(diào)頻響應(yīng)應(yīng)能力，不是說不具備，我們從兩個(gè)方面來說現(xiàn)在的風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)部分調(diào)頻功能，第一個(gè)就是我們通過轉(zhuǎn)速度控制，本身我們的轉(zhuǎn)子帶一定動(dòng)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(gè)圖是我們一個(gè)典型兩兆瓦風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)能，如果按照10%的國(guó)標(biāo)要求調(diào)節(jié)動(dòng)能情況，我們看到雖然它有一定能力但是跟風(fēng)機(jī)當(dāng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)直接相關(guān)，如果轉(zhuǎn)速高能力就更強(qiáng)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(shí)現(xiàn)和滿足一次調(diào)頻的指標(biāo)這個(gè)比較有困難。我們另外一方面可以通過機(jī)的夾角控制來控制，當(dāng)然這里面一個(gè)大的能力他向上調(diào)節(jié)不足，因?yàn)楝F(xiàn)在風(fēng)機(jī)還是空曠的情況運(yùn)行，不能有向上調(diào)節(jié)的額外功率，除非讓我們的風(fēng)機(jī)在日常中通過減載方式運(yùn)行，語流出容量完成我們的一次調(diào)頻工作。

　　

　　當(dāng)然會(huì)帶來兩個(gè)問題，一個(gè)是我們整個(gè)風(fēng)機(jī)控制是機(jī)械的，所以響應(yīng)速度來說是有一定的困難的，另外一個(gè)很重要的云梯是我們長(zhǎng)期的風(fēng)機(jī)在10%的的備用容量減載方式運(yùn)行的話，對(duì)我們風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)期帶來的經(jīng)濟(jì)損失比較大。這些都是我們風(fēng)機(jī)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(gè)問題呢？很多人提到儲(chǔ)能，儲(chǔ)能作為能量源由它配套做調(diào)頻。一次調(diào)頻的儲(chǔ)能跟我們常規(guī)接觸到的調(diào)峰儲(chǔ)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?guó)問題，調(diào)峰調(diào)頻對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)來說有兩個(gè)主要點(diǎn)有很大區(qū)別，第一個(gè)就是充放電拼刺，對(duì)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(gè)對(duì)于我們現(xiàn)在以化學(xué)電池、鋰電池為代表的儲(chǔ)能電池來說使用壽命有很大壓力，第二個(gè)持續(xù)時(shí)間并不長(zhǎng)，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(shí)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(chǔ)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(chǔ)能跟分機(jī)機(jī)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(jī)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(gè)儲(chǔ)能裝置提供一個(gè)功率支撐或者能量源，當(dāng)不能滿足要求的時(shí)候由我們儲(chǔ)能系統(tǒng)支撐，這樣可以使我們的風(fēng)機(jī)在更多時(shí)候有個(gè)東風(fēng)況的短時(shí)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(gè)就是恢復(fù)期品此跌落的問題，這個(gè)對(duì)電網(wǎng)影響比較大，因?yàn)槲覀兊膬?chǔ)能裝置在恢復(fù)期可以提供一個(gè)支撐，所以可以比較好的解決這個(gè)問題，比較容易能夠使我們的機(jī)組恢復(fù)更快的MPPT的運(yùn)行模式。

　　

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

　　

　　這個(gè)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(gè)圖藍(lán)色的線不做控制，綠色是轉(zhuǎn)組的控制，最后一個(gè)是轉(zhuǎn)組協(xié)調(diào)的。這個(gè)我們可以看到，如果通過組協(xié)同，他頻率下降的最低點(diǎn)有一個(gè)很好的提升，第二點(diǎn)我們可以看到低于整個(gè)二次跌落可以很好的解決，所以我們看仿真，實(shí)踐的數(shù)據(jù)來看，鳳儲(chǔ)協(xié)同的方式可以完成我們風(fēng)電一次調(diào)頻的國(guó)家的要求，同時(shí)我們通過轉(zhuǎn)組控制和儲(chǔ)能方式結(jié)合，我們的機(jī)組就不需要進(jìn)行控制，這樣也可以在很大程度上避免風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)上的長(zhǎng)期損失，另外我們也可以幫助機(jī)組更快恢復(fù)他的使用狀態(tài)。另外我們說飛輪儲(chǔ)能壽命非常長(zhǎng)，它的壽命和便利性在很多工況下來說跟我們風(fēng)電機(jī)組的十用來說有很強(qiáng)的契合性。

　　

　　這是一個(gè)我們飛輪儲(chǔ)能技術(shù)簡(jiǎn)單介紹，有很多專家對(duì)飛輪儲(chǔ)能比較了解，有很多朋友接觸的也不多，飛輪儲(chǔ)能是一種物理儲(chǔ)能的方式，通過動(dòng)能和電能之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行能量存儲(chǔ)，跟我們傳統(tǒng)機(jī)組非常像，傳電發(fā)電機(jī)組就可以看成一個(gè)巨大的飛輪，也是通過能量轉(zhuǎn)換來實(shí)施。對(duì)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(jī)電能變動(dòng)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(dòng)能向外輸出，是一個(gè)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(gè)永四磁四電機(jī)部分，這個(gè)跟下面是同抽的，因?yàn)橐鲭p向轉(zhuǎn)換，沖向是通過電動(dòng)機(jī)來運(yùn)行由高速到低速的運(yùn)轉(zhuǎn)形成充電，放點(diǎn)就會(huì)切換把動(dòng)能向外輸出。里二第二是飛輪儲(chǔ)體，高強(qiáng)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(chǔ)存體可以達(dá)到一個(gè)很好的存儲(chǔ)過程。

　　

　　本身我們是一個(gè)高速的所以我們需要一個(gè)軸承支撐，最先進(jìn)的叫磁懸浮的軸承，所以在運(yùn)行過程中在一個(gè)巡撫過程中高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)看到外面是一個(gè)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(gè)飛輪產(chǎn)品的主要部件。當(dāng)然我們需要一個(gè)功率變換器把我們電機(jī)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(jìn)行相關(guān)接入。

　　

　　給大家說微控新能源公司，我們是國(guó)家高新企業(yè)，在中德（沈陽）高端裝備園在2018年收購(gòu)美國(guó)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?yàn)榇蠹以瓉韺?duì)他的理解都是非常有特點(diǎn)，技術(shù)很先進(jìn)，但是造價(jià)非常貴用起來很困難，但是現(xiàn)在隨著國(guó)產(chǎn)化逐步推薦，現(xiàn)在整個(gè)飛輪產(chǎn)品造價(jià)應(yīng)該降到非常有競(jìng)爭(zhēng)力的區(qū)間了。現(xiàn)在在全球部署量也超過2000臺(tái)，在軌道交通、電力、工業(yè)、醫(yī)療各個(gè)領(lǐng)域都有很成熟的業(yè)務(wù)。

　　

　　這個(gè)是我們一個(gè)產(chǎn)品的基本形態(tài)，右邊就是我們產(chǎn)品的一個(gè)圖，標(biāo)準(zhǔn)柜體方式，這一臺(tái)飛輪最高可以做到4500千瓦輸出功率，長(zhǎng)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(gè)跟我們家冰箱差不多的，是一個(gè)集成度非常高的產(chǎn)品，這個(gè)可能跟大家傳統(tǒng)對(duì)于飛輪比較笨重、龐大的認(rèn)知還是有一些不一樣的地方。我們的這個(gè)轉(zhuǎn)速非常高，37000（），另外一個(gè)本身飛輪是一個(gè)純物理儲(chǔ)能方式，也不存在任何火災(zāi)、爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)，所以安全性比傳統(tǒng)的化學(xué)儲(chǔ)能有自己的優(yōu)勢(shì)，我們也提供了很多CNAS、UL、CR等第三方認(rèn)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(gè)是我們傳統(tǒng)的化學(xué)電池不具備的，所以這點(diǎn)也是對(duì)我們控制來說更優(yōu)勢(shì)的一點(diǎn)。

　　

　　這是我們?cè)诮衲耆プ龅囊粋€(gè)我們儲(chǔ)能系統(tǒng)用于新能源一次調(diào)頻的示范項(xiàng)目，這是國(guó)網(wǎng)的規(guī)模化風(fēng)機(jī)調(diào)頻性能關(guān)鍵技術(shù)研究的一個(gè)項(xiàng)目，在國(guó)電龍?jiān)达L(fēng)電發(fā)力有限迥四右玉老千殺風(fēng)電廠，混合儲(chǔ)能的技術(shù)，應(yīng)用于整個(gè)新能源場(chǎng)站調(diào)頻的項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目我們一期使用1兆瓦的飛輪加4兆瓦鋰電池，同時(shí)解決一次調(diào)頻輸出的問題，這個(gè)還是采用集中式的儲(chǔ)能部署方式。我們想如果說我們跟風(fēng)機(jī)的結(jié)合這種儲(chǔ)能加風(fēng)機(jī)的分布式部署，因?yàn)樗梢愿玫陌l(fā)揮整個(gè)我們機(jī)組已有的動(dòng)能條件，這樣其實(shí)我們的儲(chǔ)能的配置的比例就可以大幅下降，這個(gè)來說對(duì)于整個(gè)從我們不管是對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)還是對(duì)于風(fēng)機(jī)廠商來說，從產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)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?cè)贓2-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。

　　

　　（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）