3月21日，“2018首屆全國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)在電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中應(yīng)用高層研討會(huì)”在太原理工大學(xué)成功召開(kāi)。

本次研討會(huì)由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)、太原理工大學(xué)、深圳市科陸電子科技股份有限公司、廣東猛獅新能源科技股份有限公司、浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、浙江超威電力有限公司、成都特隆美儲(chǔ)能技術(shù)有限公司、山東圣陽(yáng)電源股份有限公司、陽(yáng)光電源股份有限公司主辦，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司、北控智慧能源投資有限公司、中天儲(chǔ)能科技有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司、北京睿能世紀(jì)科技有限公司、北京國(guó)能伏安節(jié)能科技有限公司、烯晶碳能電子科技無(wú)錫有限公司、萬(wàn)匯通能源科技有限公司、美國(guó)麥克斯威科技有限公司支持，中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)承辦。

在會(huì)議上，麥克斯威（上海）商貿(mào)有限公司運(yùn)營(yíng)工程部經(jīng)理李毅山博士發(fā)表了題為《超級(jí)電容器在儲(chǔ)能調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的應(yīng)用》的主題演講，全文內(nèi)容如下：

李毅山：大家好，今天我要給大家作的報(bào)告是關(guān)于《超級(jí)電容器在儲(chǔ)能調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的應(yīng)用》。關(guān)于儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)或者電廠調(diào)頻的應(yīng)用，今天基本都是在講電池的，超級(jí)電容器在調(diào)頻上應(yīng)該怎么用？它的切入點(diǎn)應(yīng)該是在哪里呢？

這是我今天演講的第一個(gè)主題，這也是基于我個(gè)人的理解，還有國(guó)內(nèi)外的項(xiàng)目，超級(jí)電容器在調(diào)頻上要怎么用。第二個(gè)我想講關(guān)于超級(jí)電容器的特點(diǎn)，因?yàn)槟阋玫秸{(diào)頻上，必須要具備它所需要的特點(diǎn)、功能才可以。第三部分介紹和電池的搭配使用，因?yàn)槌?jí)電容器是功率型的，電池是能量型的，如果我們要獲得一個(gè)比較完善的系統(tǒng)，有時(shí)候要考慮把二者結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。最后簡(jiǎn)單介紹一下麥克斯威公司在調(diào)頻上的案例。

首先是超級(jí)電容器在調(diào)頻上的應(yīng)用，我們傳統(tǒng)上都是用水電、火電來(lái)進(jìn)行調(diào)頻，但是現(xiàn)在由于環(huán)境的因素，這方面的傳統(tǒng)機(jī)組量在減少，新能源比例在上升。新能源有它的隨機(jī)性、可控性，對(duì)于頻率調(diào)節(jié)來(lái)講，其實(shí)是起負(fù)的作用。我們?cè)趺唇鉀Q新能源帶來(lái)的頻率調(diào)節(jié)的問(wèn)題？顯然我們不好再回到老路，也就是用傳統(tǒng)的機(jī)組。即便是用傳統(tǒng)的機(jī)組，傳統(tǒng)機(jī)組還是有一些局限性，包括它的響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)速度、匹配精度。至于新能源，我也看到一些風(fēng)電公司也在考慮怎么進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)、電壓的調(diào)節(jié)。考慮到新能源像風(fēng)電、光伏受天氣影響很大，他們的體量，所以他們?cè)陬l率調(diào)節(jié)上其實(shí)能量還是有限的。還有一種方法就是我們今天在討論的儲(chǔ)能設(shè)備，其實(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)并不是新的東西，我們以前就有用這種抽水蓄能。只不過(guò)今天的儲(chǔ)能系統(tǒng)種類更多，它的技術(shù)比以前有很大的進(jìn)步。今天王總就列出來(lái)，儲(chǔ)能系統(tǒng)上有非常非常多的，還有現(xiàn)在各種各樣的電池，以及我今天講的超級(jí)電容器。

不同的儲(chǔ)能設(shè)備的特點(diǎn)是不一樣的，我這邊給出來(lái)這個(gè)圖紙是給出了功率和能量。不同的儲(chǔ)能設(shè)備的功率和能量是不一樣的。此外，我們還要考慮到其他的特點(diǎn)。比如你的運(yùn)行溫度怎么樣，因?yàn)橄裰袊?guó)的地域跨度是很大的，有的地方是極寒，有的是極熱，你能否適應(yīng)這么大的環(huán)境條件呢？還有，你的響應(yīng)速度是一個(gè)很重要的因素。還有，你的效率是否足夠高？此外，我們還要再考慮安全性。大家在講到儲(chǔ)能設(shè)備，尤其在講到電池上的應(yīng)用，一個(gè)很重要的因素就是安全性。還有一個(gè)因素是成本，你的成本到底多少，價(jià)格多少，這些方方面面綜合起來(lái)都會(huì)影響儲(chǔ)能系統(tǒng)的選擇。并不見(jiàn)得就只有一種電池，或者電池里面的某一類是適合電力系統(tǒng)或者適合調(diào)頻的應(yīng)用，我們要綜合來(lái)看。

講到調(diào)頻，可以看到，在不同的階段，像一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的時(shí)間跨度是不一樣的。當(dāng)然，機(jī)組本身還有一個(gè)慣性響應(yīng)，慣性響應(yīng)的時(shí)間會(huì)更短。如果是二次調(diào)頻的話，就會(huì)更長(zhǎng)的時(shí)間。超級(jí)電容器在哪里可以用？它是功率型的，如果強(qiáng)制要求在二次調(diào)頻AGC上使用，我個(gè)人認(rèn)為是不合適的。不論是哪一種方式來(lái)進(jìn)行調(diào)頻，響應(yīng)速度是非常重要的，如果能夠很快地響應(yīng)，能夠輸出大的功率，把頻率給恢復(fù)，這是最重要的。超級(jí)電容器正好具有這樣的特點(diǎn)，它是一種大功率的儲(chǔ)能設(shè)備。所以我個(gè)人認(rèn)為，超級(jí)電容器，如果是在調(diào)頻上面，前幾秒鐘，甚至一兩分鐘的時(shí)候，超級(jí)電容器還是有可能性的，還是可以用在調(diào)頻上的。

前段時(shí)間，我收到澳大利亞的需求，他們說(shuō)澳大利亞的光伏廠有技術(shù)要求，如果你這個(gè)光伏廠容量超過(guò)5MW的話，就必須要匹配一定的儲(chǔ)能設(shè)備，它的時(shí)間要求其實(shí)是很短的，只要求6秒鐘，從容量來(lái)講，要求超不過(guò)50%。它這個(gè)時(shí)間很短，但是功率很大。有一個(gè)項(xiàng)目剛開(kāi)始是考慮電池，但是后來(lái)他發(fā)現(xiàn)，如果用電池的話，成本太高，受不了，所以他后來(lái)就聯(lián)系我們。他當(dāng)時(shí)說(shuō)得很簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@個(gè)對(duì)光伏廠的要求是高功率、短時(shí)間，這正好是超級(jí)電容器的特點(diǎn)。所以他們認(rèn)為超級(jí)電容器在光伏廠頻率條件上是非常合適的。這個(gè)項(xiàng)目我現(xiàn)在也在評(píng)估。

如果超級(jí)電容器要用在調(diào)頻上，如果用在前面短時(shí)間的，秒級(jí)的，還是有可行性的。包括一些火電廠，如果你的要求是前面幾秒鐘的高功率響應(yīng)，也是有可能的。還有上海的洋山深水港，這種場(chǎng)合，超級(jí)電容器也是有作為的。

接下來(lái)我想介紹一下超級(jí)電容器和我們公司的產(chǎn)品，為什么超級(jí)電容器可以用在短時(shí)間的調(diào)頻？因?yàn)槌?jí)電容器更多是一種物理性質(zhì)的儲(chǔ)能，它的充放電都是通過(guò)電解離子的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它具備小電阻、大功率的特點(diǎn)。此外，它的壽命很長(zhǎng)。我們講到壽命其實(shí)是兩點(diǎn)：一種是循環(huán)的，另外一種是直流壽命。超級(jí)電容器在這兩方面的優(yōu)勢(shì)都是很明顯的。我們講循環(huán)壽命，典型的就是100萬(wàn)次，至于直流壽命典型是10年，但是我們往往做的項(xiàng)目都是15年，20年的也會(huì)有。超級(jí)電容器的壽命是很長(zhǎng)的。它的運(yùn)行維護(hù)相對(duì)來(lái)講是比較簡(jiǎn)單的，你可以把它認(rèn)為是幾乎免維護(hù)的產(chǎn)品。我們?cè)诔?jí)電容器的應(yīng)用包括在電力系統(tǒng)上的應(yīng)用還是有很豐富和可靠的經(jīng)驗(yàn)的。

這里比較了一下超級(jí)電容器的特點(diǎn)會(huì)給它帶來(lái)哪些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。如果我們用在大功率、短時(shí)間上，其實(shí)你需要的超級(jí)電容器是比電池少的，這就轉(zhuǎn)化成體積會(huì)小、重量也會(huì)更少，這些都會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的好處。他們也有美國(guó)的例子，如果我用了超級(jí)電容器，可以有效地減少前期的投資成本和后期的運(yùn)行維護(hù)成本。我想提一下運(yùn)行溫度，我們是零下40-65度，這點(diǎn)是可以覆蓋中國(guó)從南到北的所有區(qū)域。

這是我們公司的產(chǎn)品，最左邊的是單體，右邊的是模塊，在儲(chǔ)能系統(tǒng)上用的最多的是右下角的48V模塊。雖然48V模塊現(xiàn)在在市場(chǎng)上用得很多，但是我個(gè)人認(rèn)為，在今天的電力系統(tǒng)里，這個(gè)48V買快還不是很合適，因?yàn)樗碾妷哼€是比較有限制的，它錯(cuò)48V，它的一些保護(hù)、監(jiān)控相對(duì)來(lái)講是比較簡(jiǎn)單的。有可能你在公交車上是可以的，但是如果我把系統(tǒng)做大的話，這樣的監(jiān)控保護(hù)就滿足不了電力系統(tǒng)大規(guī)模的應(yīng)用。所以，我個(gè)人認(rèn)為，超級(jí)電容器如果要用在電力系統(tǒng)上，超過(guò)調(diào)頻，需要往哪方面走？一是單體的電壓等級(jí)要抬高，單體的單位容量要往上走。同時(shí)，我們從模塊的角度上也要把電壓抬升上去。這兩點(diǎn)上去以后，我們可以取得更高的容量、更高的功率密度。

此外，從監(jiān)控的調(diào)度上，或者單體的電壓平衡或者保護(hù)上也應(yīng)該再進(jìn)行改進(jìn)。從通訊的角度、連接的角度，就會(huì)更人性化、更簡(jiǎn)單。我們希望你做的東西要能夠更容易地把它累積起來(lái)，能夠擴(kuò)大化、擴(kuò)展化，這也是我們新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)方向。

超級(jí)電容器還是要接入到系統(tǒng)當(dāng)中，這張圖就是簡(jiǎn)單描述了一下超級(jí)電容器怎么接入到電網(wǎng)當(dāng)中。基本上來(lái)講，我們超級(jí)電容器要跟PCS接，如果要接到更高電壓等級(jí)之后，通過(guò)變壓器接到電網(wǎng)，或者接到電廠上去。對(duì)于超級(jí)電容器，要有能量管理的系統(tǒng)。對(duì)于超級(jí)電容器，他自己還要有其他方面的管理。比如你是否需要充電設(shè)備、放電設(shè)備來(lái)維護(hù)，是否需要熱管理。當(dāng)你這個(gè)規(guī)模大了，單體的數(shù)量上去了，模塊的數(shù)量上去了，你怎么保證我里面單體的溫升，還要保證單體的溫差。這其實(shí)是很關(guān)鍵的，尤其是在大規(guī)模的應(yīng)用上。

此外，安全性也是很重要的，包括防火，這也是一個(gè)很重要的點(diǎn)。所以說(shuō)，我們可以看到，當(dāng)你的規(guī)模小和規(guī)模大，在用起來(lái)的時(shí)候，你的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理其實(shí)是很不一樣的。

我這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)除了畫(huà)超級(jí)電容器，還畫(huà)了一個(gè)電池。在某些場(chǎng)合它是大功率、短時(shí)間，所以你用超級(jí)電容器沒(méi)有問(wèn)題。但是有些場(chǎng)合需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，那你超級(jí)電容器又做不了，你可以考慮把電容器和電池合在一起。

我簡(jiǎn)單比較一下超級(jí)電容器和電池的區(qū)別。雖然說(shuō)電池種類很多，但是它們都有一些共性，或者說(shuō)它們跟超級(jí)電容器相比，都有一些好的地方和不好的地方。比如它的響應(yīng)時(shí)間（工作時(shí)間），超級(jí)電容器更多是在秒級(jí)或者分鐘級(jí)，電池可以更長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；運(yùn)行溫度，超級(jí)電容器比電池會(huì)好；從壽命來(lái)講，無(wú)論是直流或者循環(huán)，超級(jí)電容器都會(huì)做得比電池好。如果我們把二者結(jié)合起來(lái)的話，就可以在功率和能量上面，很好地滿足系統(tǒng)的要求。

這里列出來(lái)我們公司在超級(jí)電容器用在電力系統(tǒng)上的應(yīng)用。除了我們今天討論的頻率調(diào)整，還有一些其他方面的應(yīng)用，比如像風(fēng)廠、光伏廠功率輸出波動(dòng)比較大，如果用了超級(jí)電容器的話，就可以有效地屏蔽這些快速變化的功率輸出。像現(xiàn)在很多工廠，對(duì)電能質(zhì)量要求比較高，他擔(dān)心會(huì)有電壓驟降或者電壓突破。

如果你要想把這個(gè)時(shí)間拉長(zhǎng)，就可以把電池加進(jìn)去，我們叫電容器和電池的混合系統(tǒng)。它除了做前面的事以外，還可以把這個(gè)時(shí)間做得更長(zhǎng)、更好。

最后，我介紹一下我們公司，還有我們公司在調(diào)頻上的應(yīng)用。我們公司是一家美國(guó)公司，它的總部在加州圣地亞哥，成立于1965年，主要是從事超級(jí)電容器和高壓電容器。因?yàn)槌?jí)電容器的生產(chǎn)和其他家不一樣，所以我們現(xiàn)在還有一個(gè)業(yè)務(wù)，把我們的超級(jí)電容器應(yīng)用到電池上面。這樣的好處是能夠把電池能量密度提高。這也是我們現(xiàn)在在做的一件事情。

至于我們的業(yè)務(wù)，除了在電力系統(tǒng)里面，還包括公交車、小汽車、工業(yè)系統(tǒng)、電子等等。在超級(jí)電容器領(lǐng)域里，麥克斯威是做得最好，但是還有一家做得不錯(cuò)，應(yīng)該算行業(yè)里第二、第三的位置。我們?nèi)ツ晔召?gòu)了一家超級(jí)電容器企業(yè)。之所以這樣做，就是這兩家有各自的特點(diǎn)。我們是一個(gè)全球的公司，總部在美國(guó)，當(dāng)然在歐洲、中國(guó)也有相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，包括工廠。其實(shí)我們的單體和模塊的組裝生產(chǎn)都是在國(guó)內(nèi)。

應(yīng)用有很多種，像風(fēng)電、軌道交通。軌道交通里，當(dāng)這個(gè)列車進(jìn)站和離站的時(shí)候，對(duì)電網(wǎng)的電壓和頻率的沖擊其實(shí)是蠻大的。所以我們也有一個(gè)項(xiàng)目是在美國(guó)費(fèi)城的，它是針對(duì)于列車的進(jìn)站、離站對(duì)電網(wǎng)的沖擊做的一個(gè)項(xiàng)目。

這里看兩個(gè)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，一個(gè)是國(guó)外的，一個(gè)是國(guó)內(nèi)的。第一個(gè)項(xiàng)目是用在光伏廠里面的，因?yàn)楣夥艿?nbsp;天氣影響大，輸出波動(dòng)會(huì)很大，所以當(dāng)時(shí)考慮用超級(jí)電容器作為功率輸出。此外，他們還想削峰填谷，這個(gè)時(shí)間比較長(zhǎng)，超級(jí)電容器沒(méi)辦法做，所以他們用了電池。其實(shí)他們的初衷是想純粹用電池，但是如果用電池的話，成本、體積和重量會(huì)太大。后來(lái)他們?cè)u(píng)估了超級(jí)電容器和電池，發(fā)現(xiàn)前期的投資成本可以減少至少15%，后來(lái)他們運(yùn)行的維護(hù)成本估計(jì)下來(lái)可以減少30%。

第二個(gè)例子是國(guó)內(nèi)一個(gè)風(fēng)廠的，也是頻率功率的波動(dòng)，超級(jí)電容器用的56V模塊，它的功率是1MW，時(shí)間是2min。除了超級(jí)電容器，他還用到了電池，兩種不同類型的電池，都是兆瓦時(shí)的級(jí)別。超級(jí)電容器和電池并不是互不相容的，在很多場(chǎng)合它們其實(shí)是可以共存。

今天我的匯報(bào)就到這里，大家后續(xù)還有什么問(wèn)題，或者對(duì)超級(jí)電容器感興趣，可以跟我聯(lián)系。謝謝大家！