江苏厚景科技有限公司创始人兼董事长宋鸿景先生分享《直流微电网在新型电力系统中的核心价值与实践》。
以下为现场速记:
宋鸿景:感谢各位领导、各位专家!今天非常荣幸能有机会跟大家在这里分享未来能源变革的关键,直流微电网在新型电力系统中的价值与实践,今天处在世界能源转型和“双碳”目标的关键点上,现在处于能源深刻变革的关键时期,汇报有几个方向:
第一,高比例新能源并网条件下面对的行业挑战。
第二直流微电网怎么颇具。采用什么技术架构。
第三是实践应用。
第四是战略展望。
第一个是新能源高比例并网,截至2026年6月30日目前电力总装机量40.4亿千瓦,风光新能源占了19.51亿千瓦时,新能源作为半壁江山的主力项,预测2030年会超过50%,这个节奏还会提前。传统的新能源作为能源的补充,今天作为主力,传统的火电集中供电由源随荷动转向今天的源网荷储,新能源装机比例面临一个问题,今天的火电机组虽然采用最新技术的改造,调峰降到15%—20%,市面上接近30%—35%,逼近当前火力发电机的极限,再往下低会导致电网不稳定。单纯的火电和新能源的并网比例已经到达了极限程度。
再来看一组数据,刚才讲了新能源装机容量半边天,48.3%,但是从上半年6月30日用电的数据来看,上半年全国总用电5.1万千瓦时,其中风光用电2.15千瓦时,半壁江山的发电量只有24.6%,工商业自发自用率65%—75%,光伏和风电发的很多能量没有真正用在负荷消纳端,消纳是一个重要的问题。今天分布式能源的爆发式增长,已经超过了消纳的升级速度。
总结起来三大核心矛盾,一是电源结构的矛盾第二是火电调节的矛盾,第三是消纳的矛盾,过去把传统的集中调度转变为本地的源网荷储的胁从,就地消纳,从而解决分布式电网波动消纳的问题。这是传统的交流电网的存在挑战。
接下来看看直流微电网,怎么解决当前消纳和分布式的痛点,直流微电网作为新型电力系统的细胞单元,既有极致的能耗,减少了多次AC转DC的环节,整体能耗提升,第二,高可靠性供电,有多元的供电,光伏储能充电桩设备之间的维持设备安全性,直流并网更简单,我只需要直流电压保持一致可以快速并网。第三,特色是特别适合多元协同的概念。第四是经济价值,我们把风电消纳再提高一个部分,这种情况下相当于提高了整个投资收益。
这地方列了两个经典的价值,第一个,英伟达提出800伏的直流条件下,从综合效率、能耗,数据中心原来AC转DC,经过了很多次转化,这是根据台达最新在数据中心的核心价值,节能、降耗、高可靠性领域。
第二部分是施行,保证负载的不掉电,通过设备构建提升可靠性,从根本上解决多能融合之间并网较电同频同向斜坡的问题,更重要的是电力设施的安全气囊。
关键是怎么实现目标,就是技术架构。第一是光储直柔标杆产品和生态基石,第二储能也可以接到母线上,包括充电桩,右边借助配电375,包括小风扇,包括笔记本,统一连到母线上,再跟电网通过AC转DC实现,这个地方普通的工商业大部分是380,通过并网柜,形成微网的解决方案。有几个特色,开放式自组网,首先设备不依赖于通信建立组网的技术,没有通信条件下,这些设备通过自己维持运行,通信是有一定的缺陷性,掉线了之后要保证设备可靠性,极简的系统,一站式解决方案,如果直流微电网本身提高能效,10千伏转到380一侧还是有一个共性变压器,假设说建立全直流的电压组,很多厂家今年固态变压器非常热,如果建立数据中心,必须匹配光伏、储能甚至直流配电照明,因为企业里面还有电梯、空调、照明这些负荷设备,这些设备也要建,截至现在,除了变压器没有商业化,已经建立了全直流的产品完整解决方案。
底层架构怎么来,分成三个架构,第一个部分是终端层,物理设备,包括核心的电子设备变换器,第二是边缘层,局部微网做的快速设备,第三层就是刚才协鑫领导提到的AI算法的能源管理系统,实现负荷的智能管理等等,可以实现精细化管理和收益最大化,我的边缘控制器可以保证底层可靠性和稳定性,这是整个云边端三层架构体系,构成微电网的底层架构。
能源管理系统我就不介绍了,刚才嘉宾讲了很多这个部分。这个是一个产品整体的图片,现在分布式微网有几种应用场景,第一个可以放在屋顶上的,IP65的,集中在60和120,跟现在交流的比较匹配,可以说跟现在交流阻力无缝对比,第二是集中式的解决方案,这种解决方案基本上到0.5个平米500千瓦的功率密度,通过多模块堆叠,图片上的这种,很多个模块,包括光伏、储能、AC转DC等等,做成标准化统一尺寸,通过模块的选择来适应不同的工程场景。
刚刚提到一个问题,直流微电网怎么可靠,电力设备都有风险,怎么做的?有几个方面,第一,从期间选型的角度,采用车规级的产品,第二,热模型,这个设备能够支持40度到80度都不会停机,实现任何情况下,恶劣情况下维持最大的待载能力,第三,单个模块坏掉了怎么办,即使坏掉了,我这个模块实现在线维护,即插即用,现在所有的模块都可以在线维度不断电,因为直流电网一旦上来之后要检修和停电客户是非常不允许的,我们的产品设计之初这方面做了非常多的功课,甚至这个模块采用露脸式的场景,有很多灰时间长会堵住进风口,这种情况下定期巡检的时候可以看到这个设备是不是风机堵住了,我用普通的吸尘器就可以解决掉,不用厂家专门维护。
下一个部分是应用案例,从交流到直流能源的革命,重建能源架构的体系,目前我们主要用在零碳建筑,一个小的建筑楼宇,采用全直流供电,第二是关于园区部分,很多园区目前交直流混合微网局部做了交流局部做了直流。零碳交通,交通行业是非常适合智能微网的应用场景,光伏、储能、充电桩天然是纯直流的东西,为什么要交流取电,光伏的电直接用于充电桩,比传统的高很多,第二,光伏场景整体的线也是节约成本的环节,算力中心肯定是未来的主要方向,算力系统英伟达服务器,全球都在往算力靠。
总结交流化直流微电网,减少直流转化的路径,把光伏、储能、充电桩等多能融合,作为新型电力系统推动消纳。
我们有一些现场,比如说数字化的研发中心,安徽零残专家楼,包括深圳沙井供电局,90%以上采用绿电,多余的电量,光伏的电直接负载消耗,负载用不了的时候存在储能里面,储能里面存在消耗不掉的情况下回到交流电网实现余电的消耗,系统用起来节能效果还是比较明显的。尤其在苏州奥莱维研发中心,加了直流之后可以做调光,可以最大地节约能效。
在机场做了一些探索,今年我们有非常多头部的项目,也在推直流这个方向,这个地方在无锡机场商用二期项目里面伤了部分的光储直柔,现在做的没有公开,单机容量超过3GW采用全直流,航站楼、空调、照明全部全直流。第二关于高铁站也是非常好的应用场景,包括充电设施。右边是深圳的彩虹桥光储充一体化解决方案,这几个场景都是比较热门和主力的,尤其在新建的场所考虑新型电力系统结果全直流的供电解决方案。
最后一部分是战略展望,包括前面的专家提了很多挑战和标准,虽然已经有团标了,但是团标仅仅是团标,有标可用但是无标可依,包括市场机制、投资回报不清晰等等,依靠单一的电价结算方式。未来的趋势,包括AI模型这部分的算电协同提高经济收益,第二,虚拟电厂。第三,商业变革,直流微电网短期来说成为不了一种趋势,但是它可能会成为一种场景,比如说在刚刚讲的光储充一体化,重卡换电、数据中心、矿山以往可能会出现生态链的整合,战略的部分建议,我们是一个比较开放的,希望加快体系建设跟产学研深度协同,刚才提到现在人才比较缺乏做新型电力系统,包括和地方政府合作,直流微电网很大一部分需要政府支持,我们也希望作为一个技术的引入方跟地方政府合作,我们提供技术,地方政府提供场景,共同协作战略的合作。
最后我简单介绍一下我们公司,我们公司是2022年底成立,今年才第四年,公司整个是专注于直流微电网零碳解决方案,构建了全站的自主研发能力。公司拥有完整的研发、生产、制造体系,核心骨干也有十多年来自头部一线企业。
最后我们公司的愿景,希望能成为直流微电网的一个行业头部的供应商,我们对客户的价值,其中一条是开放协作,不管是跟高校的合作还是跟地方政府的合作,我们希望达到一个共同进步的目标。
感谢大家!