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南京国臣 李忠:碳中和背景下光储直柔的产业机遇与挑战

北极星输配电网  来源:北极星输配电网    2021/6/8 19:21:11  我要投稿  

北极星输配电网讯:“自从碳达峰、碳中和提出来以后,电被放到了一个前所未有的高度,这对我们学电的人来说是一个重大的利好,电在国外一个夕阳产业,如今却突然变成了一个朝阳产业。”

——南京国臣直流配电科技有限公司总经理 李忠

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南京国臣直流配电科技有限公司总经理 李忠

为推动配电网科研成果落地实施,推进数字化配电技术创新发展,增进学术交流与合作,北极星电力网联合国网江苏省电力有限公司电力科学研究院于2021年6月8-9日在江苏省南京市举办以“数字化转型·建绿色配电网”为主题的“第二届智能配电网建设研讨会”。北极星电力网、北极星学社APP对会议进行了全程直播。

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李忠:自从碳达峰、碳中和提出来以后,电被放到了一个前所未有的高度,这对我们学电的人来说是一个重大的利好,本来以为电在国外一个夕阳产业,但突然变成了一个朝阳产业。电是一种最通用的能源形式,既可以从大自然中的能源转换过来,同时又可以很灵活的转成我们所需要的其他能源,比如光、热、冷、动能等。电有很多特性,比如快速传输,对不学电的人来说,他很难理解电是光速传播的。

能源的生产、消费转型的重点被放到电的生产转型和消费转型上面,电的生产转型肯定是煤电要压,把新能源发电的占比要提升,这个提升有两个含义,一个是装机容量要提升,第二个是装了还得用,要真正的发电和利用。

从终端消费能源的形式来讲,要把现有的电能在终端使用占比,从现在的27%左右,未来要提高到50%,甚至50%以上,这肯定是一个很大的转型。从我们使用电的角度来讲我们一定要跟电网,跟新能源做一个互动,而不是你想用多少就用多少,必须根据电网的实际情况来做。

现在提出来的规划,未来十年,我们每年光伏的装机容量在7000到9000万千瓦,三年以后现有的光伏装机容量将翻一倍,可以粗略的算一下光伏每年的产值在4000亿左右,这个量是非常巨大的。更大的市场是在配电和用电侧,储能、充电桩、新能源、新能源家电未来是一个很大的增长点,这一块的产业会相当大,把现有很多用电的方式、形式、设备都要更新一遍。

传统的新能源大面积的圈地,然后铺光伏板,把光伏发出来的电发出去,本地无法消纳的时候就建特高压,国网要承担很大的建设费用。

带来几个问题,未来还有没有这么多的空地?显然不可能,对用地的审批非常难,现在大家都在抢资源。

电网如何消纳新能源,并保持电网稳定?当新能源占比已经达到很高比例的时候,整个发电功率就是一个靠天吃饭的东西。当再叠加上充电桩等大功率的波动性的随机负荷以后,电网的平衡能力将受到严重的考验,一旦这种平衡失去,电网就被瓦解。我觉得3060对电网的挑战是最大的。

谁来投钱?随着电力体制的深化和改革,电网必须得向社会公布,我们为了消纳这么多的新能源,投了多少钱来消纳。现在发展新能源的时候,成本算的是光伏的组件。而电网为了消纳,究竟花了多少钱,核算到每瓦多少钱,这应该是非常巨大的。电网需要认真的去核算,未来电网真的变成了一个市场竞争的公司,就不仅仅承担过多的社会责任了,这个时候电网要发出我们自己的声音。让新能源发电企业承担它的消纳成本。

上面三个问题导致了未来发展新能源必须得改变思路。在2018、2019年的时候,清华大学江亿院士提出了光储直柔的概念。江院士也是这次中国科学院规划3060路线中第一个课题的牵头人。他当时提出了光储直柔的概念,这里面光是指分布式屋顶光伏,他是搞建筑的,在全国范围内做了很多调研,他认为分布式光伏可以大面积解决未来占地的问题。储指分布式的储能,现在储能的价格虽然有点高,但是储能的降价是必定的,这个趋势是没有办法改变的,当然储能不光包括电化学储能,甚至可以储机械能、储热、储冷等。我们在北方调研,几乎每家每户都有电动农用三轮车,而且它的电量都挺大,为将来利用储能奠定了一个基础。这里面核心的技术就是直,指柔性直流配电技术。柔是什么?柔就是要让用电和发电、储能协调起来,让我们整个发电、用电和配电的成本做到最小,它是站在整个系统层面上来讲的,而不是站在某一个中间环节讲的。

光储直柔包括系列的设备,如:直流型光储变换器,保护测控(这里面比较难的就是测量,电表的计量目前还很困难),交直列并网设备,交直流配电柜。还有就是新能源电器,柔性直流电器,它根据光伏的发电的情况,灵活自主的调节现在的用电功率,尤其像空调、热水器等具有柔度的电器。

近几年我们做了五六十个项目,做下来以后,对我们来说更加坚定了光储直柔的技术路线。光储直柔跟传统的技术来比,优势还是比较明显的,这个方向没有错,它可以大规模的安装,现在基本上是整个县域的在建,电网的资产,利用率也会提高,农网变压器的空载率是很高的。扩容调度的压力多可以节省,商业模式也可以多样化。电网公司可能觉得不想让别的厂家来参与,我觉得其实已经势不可当了,各方的参与对电网来说应该是一个好事,电网要消纳那这么多的新能源,压力是非常大的,用目前的技术手段和商业模式是很难胜任的。

现在主要从几个方面着手:工业,围绕降低用电成本、提高供电可靠性,或者改善供电质量;市政商业建筑,围绕低碳绿色建筑;在农村,跟着党中央的大帽子走,就是美丽乡村,乡村振兴,提升老百姓实际的收入;而电网侧,更多强调的是消纳海量的新能源。

核心技术可以大致分为:电压等级及拓扑结构研究,系统故障分析与保护研制,直流漏电检测与防护技术,高效拓扑及协调控制技术,直流灭弧及柔性电器研究,可靠性设计及运维检修。

在2017年国际供电会议做了一个全球的调研,调研认为低压直流在十年内可以形成一个万亿美元的市场,这个市场还是比较大的,现在尝鲜的时候觉得很困难。

近年参与较多的城镇示范项目,其建筑改造起来非常麻烦,而且光伏可利用面积比较少。因此我们把重点放到农村去,当然在农村整个协调不仅仅是一个技术的问题,还有政策、商业模式方方面面都要去协调。刚开始政府和村民都不理解,我们就把废弃的窑洞租下来,基于此做了一些示范,把老百姓家里面的电器能直流化都进行了直流化,基本已经达到我们当时建设的目标,离批量化的应用,中间还要协调很多的商业模式。

我想总结一下,碳中和是人类的一场自发的革命,势不可当,作为我们个人或者企业来说,必须要顺应潮流。光储直柔恰恰又是整个碳中和一条切实可行的路线,是一个重大的发展机遇。我想通过我们自身的努力,同时也呼吁广大有志于共同参加这项工作的,打造一个完整的生态,一定能够让光储直柔在碳中和革命中发挥巨大作用。


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