2023-07-28 16:24:39
7月24日，第二届中国新型储能产业高质量发展大会暨第二届全国虚拟电厂技术高层研讨会召开，聚焦新型储能行业发展热点问题，为新型储能高质量规模化发展赋能助力。
(资料图片仅供参考)
在论坛现场，中国电力科学研究院技术战略研究中心副主任赵强发表了名为《低惯量电力系统储能应用探究》的主题演讲。
赵强：感谢组委会的邀请，这些年新能源的大规模接入对电网造成了很多影响，这是我近期做的一些工作，和大家探讨一下。
双碳目标将导致未来电力系统电源结构的变化，我在很多新闻中看到报道，由于新能源的接入挤占了传统火电的空间，导致系统转动惯量下降，实际上很多人对惯量的物理意义缺乏基本的认识。
我们看一个物体，假如说是直线运动，惯量是什么？惯量就是质量M，那是它固有的特性，如果一个物体是旋转运动，那它的转动惯量取决于这个机组的质量和它的半径，所以一台发电机组投产了，他的转动惯量就不会改变了，电网增加再多的新能源，也不会导致电网转动惯量下降，除非说你增加新能源的同时，强制要求火电退役，否则全网的转动惯量是不会下降的。所以不能简单说新能源增加就导致转动惯量下降，因为转动惯量是旋转刚体，其大小是由质量和半径决定的。
我自己做了一个统计，对1950年一直到2060年电网惯性时间常数做了预估，不见得完全准确，但可以看出趋势变化。从2010年左右往后，电网惯性时间常数越来越低，预计到2060年，大概到3左右。实际上，欧洲电网惯性时间常数的下降远远早于我们，1996-2016年，欧洲电网惯性时间常数从8s下降至6.6s，丹麦从8s直接下降到3.2s，这也将是未来我国电网的趋势，但应该是到2050年，2060年才能出现。
低的惯性时间常数会导致什么情况呢？我预估了一个时间点，就是2040年，2040年之前我个人判断主要是新能源消纳问题，主要矛盾是中短时间尺度电力平衡，2040年之后挑战就比较多了，既有新能源消纳+电力保供+频率稳定，主要矛盾是中短时间尺度电力平衡和长周期电量平衡。2040年是我个人预判的时间，主要是按照中电联统计数据，按火电厂寿命30-35年，从2035年开始国内火电厂将会大量的退役，当然肯定有部分的火电有延寿。
那么储能的作用是什么？储能可以实现不同时间尺度电力电量平衡，下面是我做的算例：
1、储能能提高新能源的消纳。
2、不同地区效果不同。西北新能源比较多，华东地区没有多少新能源，配储能肯定是不同地区有不同地区的特点。
3、我看网上还有很多的声音，觉得这个储能的利用率太低了，目前只有12%左右，我谈一点我个人的认识，储能不创造能量，只是一个媒介，如果是光伏或者是风电我认为利用率越高越好，因为创造新的能量和价值，而储能是搬移的手段，如果目前一个地区一个电网你的储能的利用率达到50%，那我只能说明你这个地区，你这个电网的规划设计是有问题的，先天是不合理的。你需要50%的时间利用这个储能，那储能坏了你怎么办？这一块就不能保障供电安全了？单纯用这个利用率来表示储能的作用，我觉得值得商榷。
现在大家一直都在说，随着电网惯量的下降，出现功率缺额后频率初始下降频率增大，频率最大偏差增大，但实际上惯量大小是不影响频率稳态值的，这是系统专业的大佬人物安德森在1990年发表的一篇文献，可以看到最开始的时候，惯量低的系统最低频率更低，下降率也更陡，现在很多专家说转动惯量下降了怎么办？我们要给电网上虚拟惯量，我谈一下自己的个人看法。
1、是否应该缺什么补什么？未来高占比的新能源火电机组少，转动惯量少了，是否就应该缺什么补什么？你那个时候基本系统特性都变了，你能否换一个思路来解决问题？你用一个固有的思路缺什么补什么，缺转动惯量就必须补转动惯量么？
2、是否能补得上？可以算一算退役的火电机组转动惯量有多大，是天文数字级别的，你依靠虚拟惯量你能补上这个天文数字吗？
3、是否具有经济性？现在的火电厂具有的转动惯量是免费给大家的，机组设计出来发电必然需要一个大轴转动，大家从来没有为这个转动的大轴提供的旋转惯量付钱，这是免费的附加送给你的东西，现在附加送给你的大轴退役了，你说要花很多钱上虚拟惯量，这经济吗？
4、是否会导致新的问题？大量电力电子装置装了也许会导致新的振荡问题。实际上想解决频率问题很简单，依靠储能，平衡掉小部分不平衡功率，如果从工程上采用储能而不是虚拟惯量更合适，。
我做了一个简单的仿真，结论就是储能可以非常有效地提高系统的频率的最低点，系统惯性时间常数越小，作用越显著。
谢谢大家！
