综合智慧能源系统解决方案及项目案例
余德启 上海电气电站集团太阳能发展创新中心副主任
特别感谢华北电力大学给我这样一次机会，跟线上的各位领导，专家作一个交流和汇报。我这里简单介绍一下我们上海电气在综合能源领域的一些，关于能源的一些理解和思考，包括相应的案例跟各位做一些分享。前面几位专家也做了非常好的报告，我也做了很详细的学习和交流，后面找机会我们可以做进一步的沟通和交流。
(资料图片)
我的报告主要是三大块，一个是关于我们对综合能源应用场景的理解。首先我们看一下，因为我们上海电气是做能源装备出身的，我们一百年来，我们上海电气历史可以追溯到1902年，我们去年是120周年，今年是121周年，我们一直视装备制造业作为我们的家底。
这里我简单从能源装备的角度来说，包括原来的工作履历，从电站工程的系统集成角度来作一些交流和分享。
第一个从宏观政策角度来讲，我们中国新能源产业可以说是日新月异，尤其包括我们华电的邢总介绍了整个国家能源政策的背景情况。第一个，我们看一下，尤其以风电和光伏为代表的新能源技术，大规模技术创新，基本上每年，一两年会有一个大规模的技术创新和迭代。目前我们光伏产业应该是在全球是独占鳌头的背景。
我中间有一张图，比如我们这里面所谓的光伏技术，如果大家关注到我们光伏技术发展的话，目前都是在所谓的从单晶的pork技术向N晶技术转变，所谓的第三代HJT（音）技术，它的效率提升的很快。刚才也有专家提到，比如说现在的电池大概转化率22%，在电池端的话，大概是在，像pork电池应该转化效率是4点多，现在我们新的比如说异质结所谓HJT的电池技术，在实验室里头转化效率达到26.81，叠加到我们比如说未来的钙钛矿，整个电池转化效率会达到30%以上。
那目前我们实际上在行业里边，做产业化应用的电池，目前主要是从原来的单晶pork向N晶的TOPCon和异质结的方向发展。我们看下来，当前的电池里边技术构成主要还是pork为主，现在占到80%以上。但是今年往N晶方向的转变，为什么向N晶转变，其实就是更高效，尤其我们异质结技术，它的电池效率更高，这也是我们通过技术的迭代提升，让我们新能源效率提升，包括成本的降低，这是关于光伏的。
另外一块关于风电的，风电也是随着平价国家的政策，补贴政策全部退坡，风电和光伏都是要平价上网，未来的降本都是往大型化的方向发展，平均每三个月有一个新的机型下线，我们做了一些统计，这是简单讲一下我们的新能源技术的迭代是非常快的。
但是，这里边目前从发电量占比来看，其实我们目前国家能源，我们电力发电量每年以火电为主。比如2022年的统计数据，基本上大概将近70%是由火电供应的，这也是我们国家火电作为我们能源的压舱石，我们上海电气也是在清洁火电里边是全球领先的。比如我们超超超临界技术在国内是40%多的市场。但是我们如果走向未来的话，在双碳背景下新能源势必还会要稳定的发展，这个是我们看到未来的一个发展趋势的预测。比如到2030年我们碳达峰，2060年前碳中和，这里面我们非化石能源的占比将逐步提高。因为新能源以风光不稳定性还是极大解决消纳的问题，也就是说我们对于理想能源的，刚才专家也提到，我们上个月国家开会讲到16字方针，我这里简单做个分享，至少有四个维度，第一个安全、稳定、经济和低碳。这里边我们所谓承担基础负荷的，比如连续可靠供应的主力电源的，同时还有能源要清洁就是低碳化，这两个既然作为集合能源，又能够作为长期的清洁能源，这个也是未来新能源努力的方向。
当前我们从能源生产端，随着我们光风生物质，包括碳捕捉技术，包括高效清洁火电技术，实际上在我们能源生产端新能源技术的融合。
第二在能源消费端，我们目前新的材料，新的工艺，包括数字化，包括智慧控制技术，包括我们在最终的终端，在工业、交通、建筑等领域的工业终端要提高我们的用能效率，一个在生产端把我们的效率提升，更加地低碳。第二我们能源消费端提高我们的用能效率，同时推进我们电力化替代，包括关于需求侧的响应，包括今天有些专家更多地侧重在所谓的综合能源服务，在需求侧的一些技术的突破。
第三个，在我们整个系统集成层面，包括要融合我们新型储能，智能电网，大数据、人工智能、数字化等等、物联网等方面，让我们整个能源系统更加智慧，可以做相互协调的。总的来说，其实我们给大家梳理一下我们未来的能源发展，我们当前以化石能源为主要做清洁化。
再下一步我们清洁能源要形成规模化，我们要实现多种能源资源的融合，这里边包括不同能源品种之间的融合。这里边我们也看到一些相应的省份，比如山西制定了五个一体化的能源综合规划，这个实际上就是说当前处于我们新能源蓬勃发展，但是还需要传统能源来作为支撑的，传统能源也需要降碳，实际是相互融合发展的过程。
我们今天主要的主题所谓的综合能源，就是来解决，这个问题来实现不同能源形式之间的协同优化，将我们源端、储能，包括网端，荷端，从不同的环节提升我们能源更加综合。从广义上讲，综合能源系统，这里边大家提到的源网荷储的大项目，只要涉及两种能源形式以上的，基于不同的应用场景可以细分出来很多局部的综合能源的系统，这是我们第一个对于综合能源概念的梳理。
第二个，汇报一下我们上海电气对综合能源解决方案的理解。一个是从目前的综合能源场景日趋多元化，这里边提出了更高的要求。比如我们原来单体的比如说电源，可能就是独立的系统。比如我们单体的火电厂，通过电网到最后，到我们终端用户。未来实际上是一个耦合性的，比如说我既有电的需求，也有热的需求，也有水的需求，也有气的需求等等，这里边就需要我们实现对于不同的子系统之间做一个多样的需求的满足。
我们为此上海电气构建了一个综合能源解决方案的平台，因为上海电气旗下产业板块比较多，除了我们，比如我所在的电器集团，还有核电板块，储配电，包括环保，还有风电，包括我们现在新成立的新能源专门做项目投资开发的。包括我们下面还有很多设计院，包括我们收购了天沃科技，它底下也有一个设计院，我们目前已经把集团内的工程设计资源，包括各个装备企业里边现在做了一个所谓的解决方案平台的搭建，我们可以来集合不同的装备技术的资源，包括基于装备做一些应用集成的方案。
我们根据不同的细分场景，结合上海电气装备优势，从我们装备延伸我们更多的装备，包括原来传统火电的装备，还有现在新能源装备，比如我们的风电、太阳能，包括我们的光热，光伏，包括我们的储能，包括我们锂电储能，液流储能，包括压缩工具储能，我们在储能领域来说涵盖的产业还是比较宽泛的，我们从化学储能到机器储能都有产业布局。包括我们对制氢储氢，从氢能板块，实际上我们也是从我们核心装备技术着眼针对不同应用场景下的需求给出相应的解决方案。比如我们目前国家能源大基地，包括分布式能源系统，包括户用的能源系统。
这里边简单举个例子，因为涉及的内容比较多，所以由于时间关系简单举个例子，等会儿还有一个片子跟大家做个汇报。比如我们围绕光储，或者光伏+的方向。比如我们综合能源目前切入了异质结，我们原来上海电气在光伏里边更多的是在VPC，包括投资角度来说我们做的一些项目。包括当时在迪拜的时候做了迪拜的光热，光伏，包括国内还做了很多这种项目，我们原来从VPC来说，目前我们综合能源切入了异质结的双B制造了。我们着眼于更新一代的电池技术，刚才我也介绍了整个光伏的技术发展。目前我们在南通成立了第一家工厂，我们品牌叫恒曦光伏，目前在推进异质结电池和产线的建设。同时我们也在布局未来的异质结+叠加的，比如说钙钛矿和有机物等等新的光伏技术。
我刚才也做了铺垫，光伏的技术迭代得非常快。我们上海电气是基于我们对于工程的理解，我们基于从产品端到全场景的解决方案。包括我们跟火电的融合，比如现在火电厂有这么多电，我们实际上通过引入我们光伏现有厂区的一些场地，我们可以搭建光伏来提供工厂用电，包括储能的调频我们都有很多这样的方法。包括我们的光热，光伏，加上光热等等不同的形式，其实是未来耦合不同的场景打造最优化的均化电价，或者最好的投资回报。
另外一个，比如我们基于氢能，结合我们能源装备制造，我们电解槽的生产，生产电解槽，同时高蒙压缩机，包括储氢罐我们上海电气都提供一些相应的产品。同时我们还有化工设计能力，我们收购了山西化工业，结合我们能源装备包括工程设计，可以提供从氢，氯氢，我说的氯氢，前面风电光伏氯氢自储家用全产业的核心装备，以及关于绿电制氢到后端的跟化工结合，或者自储加一体，包括燃料电池也有布局，是一个系统性的解决方案。
这里边我们有一个简单的小视频，可能这个网络不好，跳过这个视频。
第三个重点讲一下我们相应的有些典型性的案例，因为案例比较多，我挑了一些比较有代表性的。第一个，这个是我自己做的，我带团队做的，在迪拜95万千瓦光伏项目现场，我们做了光伏储能智慧微电网的项目。同时它也是作为我们上海电气在海外的光伏包括储能产品的一个亮点，以及我们解决方案的展示中心。这里边在我们项目部门口里边大概有940平的面积，我们搭建了光伏，其实这里边包括了，融合了VPC的技术，所谓的上一代单晶技术，pork技术，包括当前主流市场的单晶pork。
当时这个项目其实我们在2022年就开始推荐建设，那时候已经是二型技术在海外比较流行了，包括我们迪拜的四期，那个项目我们是从2018年开始建设，但是我们投标的技术方案组建就是二型组建，所以在我们示范项目里我们把PConN型两种不同的技术路线产品都在我们这个项目上做一些比较和测试应用。
那关于支架系统我们也有跟踪支架，跟踪支架跟双面组件，跟N型双面组件组合，我们固定支架跟pork组合，实际上我们针对不同的光伏技术路线，在我们这个项目里面都覆盖到。同时我们研发了我们清洁机器人，当然储能系统里边是我们锂电储能系统，是我们上海电气自己生产的磷酸铁锂的电芯。
这是有一个小视频，这里边我们基本上是把，刚才提到了所有P型的，N型的路线都有覆盖，这个视频好像播不了。没有关系，我还是用嘴说，本来是用一个视频非常好的来呈现的。
上面中间我们有三排采用了N型组件，所谓的N型组件它的效率是更高的，因为它是背面有反射，因为中东沙漠地区，在这个项目里边比较难的点的是，迪拜是一个高温高湿高风沙的环境，因为我们项目在迪拜沙漠里建的，所以风沙特别大，温度是很高的，我在迪拜的时候，最高大概是50多度，夏天比如晚上三十五六度太常见了，所以它这个温度很高。
对于光伏来讲，如果温度高的话，它的发电能力就会下降，所谓的温度系数，温度越高发电出力就会降低，这个是未来我们为什么做异质结，异质结对于温度，性能很好，温度特别高的时候，我衰减比较低。比如pork，包括现在TOPCon温度衰减比异质结要高。在这里，我们在这样高温高湿高风沙的环境下搭建了基于不同的技术组合，我们也是为了测试一下比如两头的，两端的属于固定式的，支架是不动的，这里边我们采用单面的pork的组件，我们测试一下它的发电性能。同时中间做了三排跟踪支架，它根据太阳每天的变化，始终会自动跟踪，始终是这样地朝向太阳，提高整个发电性能。同时我们在端部加装了清洁机器人，包括有四台固定式的清洁机器人，支架是固定式的，还有三台是跟踪式机器人，组件是可移动的，我们有三台这样的机器人。北面集装箱是40尺的标准集装箱，这里边有我们一千瓦时的锂电池。同时我们所有的控制系统EMS，就是本地的能源管理系统都集中在我们集装箱里边。
侧面还有我们的柴发系统，这个项目它的难点有以下几个方面可以跟大家做个分享。因为这个项目大家可能说得比较多的是，在国内更多的还是并网型的项目。如果你所谓微电网这个电网系统还是跟电网来连接的，从系统调整来说相对容易实现，因为我们可以借助我们国家电网给他提供电网调频，电压频率实际上是可以保证的。针对完全离网型的项目调试这个是比较难的。首先你保证它整个小的网架的稳定性，这个需要我们做很详细的设计，比如我们储能的能力，或者整个EMS调度的能力。
这个项目在我们原来的供电系统，原来的供电系统全部是柴发的，因为那个时候我们在沙漠里边建电站的话，实际上没有电网接入，我们完全是柴油发电机供电，这个能耗是非常高的，也不环保，我们一方面为了测试我们光伏的系统集成技术，包括我们储能产品在高温高湿高风沙环境下的产品性能，包括我们的EMS，机器人的性能，所以我们搭建了这套系统。这里边要求我们在EMS里开发了智能的EMS系统，根据不同的工况自动优化策略来监督整个网架的稳定性，因为它完全是离网型的系统。就是他内部，比如说我们内部，我们光伏储能跟柴发内部实现循环确保24小时供电不间断。
那这里面所谓的有两个模式，一个叫PQ模式，一个叫VSG模式，所谓的PQ模式，就是我们把柴油发电机作为主电源，利用它提供整个的电压和频率，以及网架的自身稳定性，我们光伏和储能接进去，柴发是不能停的，停的话整个网架频率和电压就发生了变化，这是一种模式，严重依赖于柴油发电机。
第二个模式我们是比较有核心技术的，就是我们所谓VSG模式，用了虚拟同步机的模式，用我们的储能系统来做支撑，你柴油发电机关了也没关系，我的储能系统来稳定和支撑的，这对我们EMS能源管理系统提出了非常高的要求，所以我们这个在基于这两种模式下都可以自动的切换。
还有我提到了对于场地是有限的，我们更多的是提升我们的发电，在我们储能集装箱也都是布置了光伏组件。
这是一个典型的运行曲线，红色是我们整个办公室的负荷，我们可以看出来时间，早上比如从大概八九点的时候，大家上班到晚上五六点整个负荷的变化。我们光伏，绿色是光伏的处理，实际上是非常典型的处理状态，我们在白天的时候，我们光伏优先给储能系统充电，给储能系统充满之后我们余电补充办公室的负荷。你看这个时候，我们柴发基本上不需要工作，除非紧急情况下我们才会把柴发启动。
另外，在晚上的时候，我们储能来供电，因为晚上负荷比较少，柴发都是停运的，避免柴发在低负荷下运行。白天比如说负荷特别高的时候，我光伏装机不够需要启动柴油发电机作为补充，大概是这样的一个模式，我们基本上实现了完全的无人值守全自动化的运行。这个其实也是我们的上海电气自己开发的智慧运维的平台，在我们这个项目上也做了应用，我们所有的数据都集中在云端，在上海电气新型智慧能源管理系统云平台上，我们远程都可以看到的。
第二项简单分享一下目前我们在刚刚做完的项目，第一期大概三年前做好了，就是工业区第一期有风光储充一体化的项目。我们前两年在这个基础上，又加上了我们氢能的应用场景，比如加上我们的碳电解水制氢，同时燃料电池发电，我们目前这个项目已经建成了，目前也是作为我们关于电解槽制氢系统的测试平台，也有很多客户，包括很多电解槽厂家来到我们这里做一些测试工作，这也是我们关于绿氢制储加上光伏一体化的一些验证情况。
第三个案例，刚才也分享到过，大家关心也了解到我们在迪拜做了全球最大的光热和光伏耦合项目，这个也是当年创建了平均化电价最低光热电价世界纪录。当时这个怎么做的，也是一个多能融合的概念。我们白天一个是我们光伏供的常用电，让我们的光热热量储起来，更多供晚上的发电，这样可以让我们集热系统少布置一点集热，提高我们的经济性。这个项目我们上海电气积累了非常丰富的工程设计，包括设备制造的工程施工调制的实验。目前我们在储热方面可以覆盖到从常规的集热系统，我们有自己的塔式进场技术，包括人源储热，换热，到后端的跟成熟火电一样我们气势发动机（音）是上海电气的专长。
第四个案例是我们目前最近推进的在吉林白城，也是上海电气自己投资的，基于风电，包括耦合生物质做甲醇一体化的示范项目，目前也在有序推进当中。实际上就实现了新能源的自发自用就地消纳，也是吉林单体容量最大的一个绿色项目，也是目前东北地区首个生物制替换的，替换绿色甲醇的一个项目。
最后简单跟各位报告一下我们上海电气能源产业的版图，大家知道比较多的是我们上海电气在原来传统的火电，煤电、核电、燃机、风电包括输配电。目前我们其实也在切换所谓的新能源，我们提出来所谓的4+X里边的4，就是风光储氢的赛道。更多的我们瞄准所谓的能源装备，太阳能我们重点发展，除了光电之外，就是我们的光伏异质结，我本人也在筹备我们这个光伏公司，光伏异质结未来技术和市场的开发工作。风电我们已经是上市了。
第二就是我们的储能，刚才也提到了，比如我们有锂电储能，液流储能，都是我们自己的技术，这是化学储能。还有我们的机械储能，压缩空气，压缩空气储能，包括飞轮储能，都是我们针对不同的应用场景，不同的时间段短时，或者长时的，包括刚才说的光热储能，我们针对不同的应用场景有一些装备以及相应的一些系统集成方案。
另外我们氢能，我刚才也说我们制储+一体化的，我们从装备到系统集成方案。同时我们也做了一个资源开发，包括新能源解决方案的示范平台，我们新能源发展有限公司，也是去年刚刚成立的，它的目的一个是做资源开发，第二，更大的使命是把我们上海电气，基于我们传统装备，新能源装备一些好的产品其技术做示范。
总的来讲，我们上海电气要发挥我们自己的能源装备集团综合优势，构建全方位的新型电力系统。实际上发挥我们传统的，比如说我们在煤电、燃机核电传统优势基础上大力发展我们的风光储氢的这样新能源核心装备。也是基于我们综合能源解决方案的平台，在源网荷储未来能源一体化的背景下我们打造不同的源网荷储，包括控制端，打造我们的系统集成创新方案，以及我们目前在推进的，关于数字能源版图，我们目标是基于我们的新型智慧工业互联网平台构建我们数字能源版图，加强与客户从单体到系统的对接做我们客户的能源管家。以上就是我的介绍，谢谢大家。
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