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中國電力科學(xué)研究院技術(shù)戰(zhàn)略研究中心副主任趙強(qiáng)發(fā)表了名為《低慣量電力系統(tǒng)儲能應(yīng)用探究》的主題演講。

趙強(qiáng)：這些年新能源的大規(guī)模接入對電網(wǎng)造成了很多影響，這是我近期做的一些工作，和大家探討一下。

雙碳目標(biāo)將導(dǎo)致未來電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)的變化，我在很多新聞中看到報道，由于新能源的接入擠占了傳統(tǒng)火電的空間，導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量下降，實(shí)際上很多人對慣量的物理意義缺乏基本的認(rèn)識。

我們看一個物體，假如說是直線運(yùn)動，慣量是什么？慣量就是質(zhì)量M，那是它固有的特性，如果一個物體是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，那它的轉(zhuǎn)動慣量取決于這個機(jī)組的質(zhì)量和它的半徑，所以一臺發(fā)電機(jī)組投產(chǎn)了，他的轉(zhuǎn)動慣量就不會改變了，電網(wǎng)增加再多的新能源，也不會導(dǎo)致電網(wǎng)轉(zhuǎn)動慣量下降，除非說你增加新能源的同時，強(qiáng)制要求火電退役，否則全網(wǎng)的轉(zhuǎn)動慣量是不會下降的。所以不能簡單說新能源增加就導(dǎo)致轉(zhuǎn)動慣量下降，因?yàn)檗D(zhuǎn)動慣量是旋轉(zhuǎn)剛體，其大小是由質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的。

我自己做了一個統(tǒng)計，對1950年一直到2060年電網(wǎng)慣性時間常數(shù)做了預(yù)估，不見得完全準(zhǔn)確，但可以看出趨勢變化。從2010年左右往后，電網(wǎng)慣性時間常數(shù)越來越低，預(yù)計到2060年，大概到3左右。實(shí)際上，歐洲電網(wǎng)慣性時間常數(shù)的下降遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于我們，1996-2016年，歐洲電網(wǎng)慣性時間常數(shù)從8s下降至6.6s，丹麥從8s直接下降到3.2s，這也將是未來我國電網(wǎng)的趨勢，但應(yīng)該是到2050年，2060年才能出現(xiàn)。

低的慣性時間常數(shù)會導(dǎo)致什么情況呢？我預(yù)估了一個時間點(diǎn)，就是2040年，2040年之前我個人判斷主要是新能源消納問題，主要矛盾是中短時間尺度電力平衡，2040年之后挑戰(zhàn)就比較多了，既有新能源消納+電力保供+頻率穩(wěn)定，主要矛盾是中短時間尺度電力平衡和長周期電量平衡。2040年是我個人預(yù)判的時間，主要是按照中電聯(lián)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按火電廠壽命30-35年，從2035年開始國內(nèi)火電廠將會大量的退役，當(dāng)然肯定有部分的火電有延壽。

那么儲能的作用是什么？儲能可以實(shí)現(xiàn)不同時間尺度電力電量平衡，下面是我做的算例：

1、儲能能提高新能源的消納。

2、不同地區(qū)效果不同。西北新能源比較多，華東地區(qū)沒有多少新能源，配儲能肯定是不同地區(qū)有不同地區(qū)的特點(diǎn)。

3、我看網(wǎng)上還有很多的聲音，覺得這個儲能的利用率太低了，目前只有12%左右，我談一點(diǎn)我個人的認(rèn)識，儲能不創(chuàng)造能量，只是一個媒介，如果是光伏或者是風(fēng)電我認(rèn)為利用率越高越好，因?yàn)閯?chuàng)造新的能量和價值，而儲能是搬移的手段，如果目前一個地區(qū)一個電網(wǎng)你的儲能的利用率達(dá)到50%，那我只能說明你這個地區(qū)，你這個電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計是有問題的，先天是不合理的。你需要50%的時間利用這個儲能，那儲能壞了你怎么辦？這一塊就不能保障供電安全了？單純用這個利用率來表示儲能的作用，我覺得值得商榷。

現(xiàn)在大家一直都在說，隨著電網(wǎng)慣量的下降，出現(xiàn)功率缺額后頻率初始下降頻率增大，頻率最大偏差增大，但實(shí)際上慣量大小是不影響頻率穩(wěn)態(tài)值的，這是系統(tǒng)專業(yè)的大佬人物安德森在1990年發(fā)表的一篇文獻(xiàn)，可以看到最開始的時候，慣量低的系統(tǒng)最低頻率更低，下降率也更陡，現(xiàn)在很多專家說轉(zhuǎn)動慣量下降了怎么辦？我們要給電網(wǎng)上虛擬慣量，我談一下自己的個人看法。

1、是否應(yīng)該缺什么補(bǔ)什么？未來高占比的新能源火電機(jī)組少，轉(zhuǎn)動慣量少了，是否就應(yīng)該缺什么補(bǔ)什么？你那個時候基本系統(tǒng)特性都變了，你能否換一個思路來解決問題？你用一個固有的思路缺什么補(bǔ)什么，缺轉(zhuǎn)動慣量就必須補(bǔ)轉(zhuǎn)動慣量么？

2、是否能補(bǔ)得上？可以算一算退役的火電機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量有多大，是天文數(shù)字級別的，你依靠虛擬慣量你能補(bǔ)上這個天文數(shù)字嗎？

3、是否具有經(jīng)濟(jì)性？現(xiàn)在的火電廠具有的轉(zhuǎn)動慣量是免費(fèi)給大家的，機(jī)組設(shè)計出來發(fā)電必然需要一個大軸轉(zhuǎn)動，大家從來沒有為這個轉(zhuǎn)動的大軸提供的旋轉(zhuǎn)慣量付錢，這是免費(fèi)的附加送給你的東西，現(xiàn)在附加送給你的大軸退役了，你說要花很多錢上虛擬慣量，這經(jīng)濟(jì)嗎？

4、是否會導(dǎo)致新的問題？大量電力電子裝置裝了也許會導(dǎo)致新的振蕩問題。實(shí)際上想解決頻率問題很簡單，依靠儲能，平衡掉小部分不平衡功率，如果從工程上采用儲能而不是虛擬慣量更合適，。

我做了一個簡單的仿真，結(jié)論就是儲能可以非常有效地提高系統(tǒng)的頻率的最低點(diǎn)，系統(tǒng)慣性時間常數(shù)越小，作用越顯著。

原標(biāo)題：中國電力科學(xué)研究院技術(shù)戰(zhàn)略研究中心趙強(qiáng)：低慣量電力系統(tǒng)儲能應(yīng)用探究