8月22-24日，由國家電投&融和元儲、新型儲能產業聯盟、風光儲百人會、中國風光儲網等單位聯合主辦的2022中國國際光儲充產業大會（簡稱：金磚光儲充論壇）在常州香格里拉大酒店圓滿閉幕。本屆大會設置“論壇峰會+展示臺展示”，既有企業細致入微的分析，也有行業專家為市場發展提出的設想與方案，助力落實國家提出的“碳達峰、碳中和”戰略目標要求，積極助力構建“雙循環”新發展格局。
 

 

陽光電源股份有限公司 南京研究所所長 夏彥輝出席論壇并發表主題演講——《光儲充換檢一體化電站關鍵技術》 。

 

大家好！陽光電源在光伏和儲能領域都有不錯的業績和市場占有率。充電樁領域，我們在深圳有一個專門的子公司，所以陽光電源的“光儲充”一體化電站里面，核心的“光儲充”設備都是自產的。在這個領域我們也有自己獨特的見解。

 

昨天開閉門會的時候，業界的各位領導都在吐槽“光儲充”電站還沒有經濟性，甚至有些媒體發給我的采訪問題直接提問，對于光儲能和充電樁哪一個最優先降本？我們的觀點是，不要過分地把精力花在降本上，降本對于行業的傷害蠻大的。

 

我們評估未來3~5年，這個行業會迎來爆發式的增長。截止到今年6月底，全國純電動汽車保有量是810萬臺，預計到2025年也就是三年以后，這個保有量要增長到2300萬臺。由此可以看到，這個行業的發展后勁很足。

 

在沒有經濟性的情況下，我們更應該沉下心來把精力和時間花費在關鍵技術的研究上，特別是在一體化電站的經濟優化運行上。下面關注一下電站關鍵性的技術，我的報告分為四部分：分別是起源、初探、挑戰和展望。

 

第一，起源。

 

政策方面，從國家、省、市三級政府非常支持“光儲充”電站一體化建設和商業化運營。

 

回顧一下發展歷程，電動車從出身以來就有兩條技術路線，一條是充電，以特斯拉為代表，發展出來的專用品牌的超充站，后來又發展到了標準化充電站，再到今天的“光儲充”電站。另一條以運營車輛和家庭轎車為主要服務對象的換電技術路線，比如蔚來的品牌換電站。換電過程中又發展出充換電一體化電站。今天直接演化到“光儲充換檢”五大功能為一體的電站。它的定義是，集可再生資源接入、能量存儲、電動汽車充電、電動汽車換電、電動汽車檢測服務五大功能于一體。最重要的是要有一個綜合管理系統，實現里面的協調優化運行，才能達到它的經濟性。它可以協同配網、可再生資源、儲能系統、換電系統、充電設施，形成微網智能化場景。它可以消納新能源，延緩電網增容擴容、充電站建設，還包括電動汽車的檢測，虛擬電廠V2G這些商業模式。如圖是一體化電站的結構，包括配電設施、光伏發電系統、儲能系統以及充電樁負載和換電電池組。它可以平抑沖擊性負荷、減少配電增容費用，促進分布式新能源消納，實現對電網負荷的削峰填谷，提高電站的運行效益。

 

二，初探。

 

我們梳理了三個領域，九大關鍵技術。分別從規劃配置、優化運行、運行控制和運營交易三個層面九大關鍵技術一一講解一下。

 

一，要做好充電站的充電負荷預測，這也是解決目前充電樁的使用率偏低的主要痛點的關鍵技術，而且對于儲能的配置也是一個重要的輸入條件。充電站的負荷預測它與傳統的變電站負荷預測有很大的區別，它的充電負荷在時間和空間上存在很大的不確定性的特點。從單車的充電負荷影響因素，到整個站的充電負荷的影響因素，以下是我們羅列的影響因素。

 

二，充電負荷預測方面，一個是模型驅動，其次是數據驅動。具體的不再詳細敘述，但是未來需要將兩大技術路線進行融合，也就是說物理模型和數據聯合驅動，提高充電站負荷預測的精度。

 

三，儲能容量優化配置，容量和功率。新電池電芯最近兩三年在漲價，特別是從山東到廣東沿海省份，這兩年峰谷電差價一直在拉大，我們判斷在未來幾年內儲能會迎來爆發式增長。我們提出了雙重優化的配置模型，上層解決儲能怎么定容的問題，包括一體化電站儲能的容量和儲能的功率。它的輸出作為下層如何使用，就是充放電的輸入，它的目標是運行成本的最優，決策的變量是電量儲能的充放電曲線，考慮儲能在全生命周期的經濟性評估。如圖是儲能容量優化配置的技術路線圖以及約束條件，最后輸出一個優化方案，包括儲能容量、儲能功率、儲能充放電策略與配網的功率交換，年系統年費支出IRR以及SCR。

 

四，動力電池梯級利用方面，特別是在換電站領域，可以通過BMS對電池進行檢測，對于SOH狀態低于80%的電池，可以從電動汽車上退役下來，作為一體化電站里面儲能的補充，降低電站的投資成本和運營成本。目前動力電池利用的關鍵技術有動力電池的性能評估，包括容量的測試，內阻的特性和倍率性能測試。梯級利用技術包括電池篩選和配組技術。在原一體化電站系統的基礎上增加電池管理器和梯級利用儲能系統。

 

五，充電樁功率精細化控制。把充電樁當成一種柔性的可調節的負荷，參與電網的需求響應，削峰填谷以及參與電網的穩定控制。比如配電網的負荷過載，變壓器和線路的重載，以及電壓穩定問題，甚至有些地方出現了頻率的穩定問題，對于不同的充電站里面的充電負荷，對電力系統的穩定影響因素和敏感度是不同的，甚至同一個充電站里面不同的充電樁當前的運行狀態和電池SOC的狀態，可調節的容量對于電網的貢獻度也是不同的。

 

六，儲能充放電功率優化控制。需要考慮的影響因素是，負荷預測數據以及光伏發電功率數據，以及當前的需量功率，當前的實時節點電價，我們開發出來一個最優求解器，通過優化的目標、考慮約束條件，包括電池SOC容量限制、電池需求限制，電網要求不能反充電到電網，最終求解出來未來一天內每15分鐘儲能如何運行。如右圖是儲能優化以后的仿真結果，能夠明顯地降低對電網的影響以及對電網需量電費額外的費用。

 

七，參與電網調頻/調壓。左邊是電力系統頻率擾動的動態過程，三個時間尺度分別是慣量、一次調頻和二次調頻，這三個時間尺度去支撐電力系統的頻率穩定。在正常階段，光伏和儲能可以為電力系統提供慣量支撐，在一次調頻階段，也就是在1~30秒時間尺度內，充分利用光伏和儲能的調節速度快的特點，快速響應頻率的變化。二次調頻階段，可以利用綜合管理系統，調整充電樁的功率。

 

如圖是參與調頻和調壓的技術路線，從配網到“光儲充”一體化電站，到每個電動車到儲能系統怎么分解電網的有功和無功的需求、電網的頻率和電壓的調節需求，既要考慮電動車車主的充電需求，他希望在進來時刻的SOC和離開時刻電量的需求，還要考慮儲能的安全極限。

 

八，運營交易層面，第一個關鍵技術是充電定價的實時電價傳遞，目前一體化電站運行模式比較單一，主要收入來源是充電服務費。未來它的定價主要受制的因素是競爭對手的策略和投資回報期望，以及用戶對于充電價格的敏感度。運營高峰期的高電價成本并沒有實時向用戶進行傳導，充電服務費目前較為單一，有的地方是峰谷定價模式。自從2020年后，運營商自主定價權限在放開。我們需要考慮怎么定價的因素，包括投資成本、運營成本以及投資收益的期望。我們傳遞的目標想一個是增加光伏自用比例，降低用電成本。二是購電成本向充電用戶實時傳導，特別是未來我國電力在用能側加速推進以后，這也是非常迫切要去做的，增加電站的盈利空間。三是收取汽車充電服務費，儲能充放電電價收益，參與輔助服務市場，能夠實現盈利模式的多元化。

 

如圖是實時電價的策略模型，它考慮了資本要素、土地要素、勞動要素以及資本家要素，形成了通過價格手段，引導電動汽車充電行為的價格傳導的模型。通過這個模型，一個是引導電動汽車有序地充電，其次能夠激發車主參與V2G，響應電網輔助服務的需求。通過實時電價的傳遞，能夠為用戶提供決策的依據。

 

九，以智慧綜合能源系統模式運營。在“光儲充”一體化電站里面，車主在充電半小時到一小時的等待區，怎么提供電站的收益？比如電動車過來充了50度電，充電服務費3毛一度，充電的費用盈利也就15塊錢，如果在充電站里面實現了多元化經營，比如賣一杯咖啡的收益都比充電的費用高很多，所以要考慮服務區內多種經營，多種用能的需求，特別是用冷用熱的負荷。

 

十，以虛擬電廠方式參與輔助服務市場。最近虛擬電廠炒得比較火熱，很多股票連續一星期漲停，在市場上評估我們國家虛擬電廠年市場容量在800~1000億左右。如圖，這里面羅列了美國、英國以及我國目前在分布式能源儲能和需求側響應的市場現狀。    

 

“光儲充”一體化電站就是典型的虛擬電廠，如果我的容量不夠大，不夠參與虛擬電廠的門檻，我們就可以作為一個虛擬電廠運營商的聚合對象，參與交易中心的報價。如果我的電站負荷容量足夠大的話，我自己就是一個聚合商，去參與虛擬電廠的輔助服務市場，贏取額外的收益。

 

第三，挑戰。

 

我們認為，目前主要存在的問題還是在檢測方面。電池檢測方面存在很大的技術壁壘，包括標準的缺失、適用范圍的制約，以及數據來源的受限。

 

第四，展望。
 

展望一下未來，市場容量，隨著電動汽車保有量的不斷增多，預計到2025年一體化電站市場容量將達到100億，到2030年市場容量能達到1000億。技術發展的去向，包括汽車驅動系統檢測、換電標準化，不同廠家的電動車能不能實現電池的互換。其次是配網協同、智能微電網虛擬電廠這些商業模式。第三是綠電，如圖在本地建光伏的話，受限于當地的條件，可能就能裝一百多千瓦，還不如一個充電樁的需求，怎么實現遠端綠電的消納。還有綠證、碳證的交易，陽光電源抱著比較開放的心態，我們判斷目前“光儲充”一體化電站目前處于黎明前的黑暗時代，在座各位一起努力，提高新能源消納，助力雙碳目標實現，體現企業的真正價值。