11月10-11日，由湖南省能源局指導(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)主辦的“第三屆全國(guó)電源側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用高層研討會(huì)”在長(zhǎng)沙華天酒店召開(kāi)。來(lái)自電網(wǎng)公司、設(shè)計(jì)院、系統(tǒng)集成商等領(lǐng)域的400余人參加了本次研討會(huì)。
會(huì)議期間，南瑞繼保電氣有限公司設(shè)計(jì)院院長(zhǎng)朱曉彤分享了主題報(bào)告《大容量風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行控制方案及工程實(shí)踐》。中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)對(duì)其演講內(nèi)容進(jìn)行了梳理，并在此分享給大家，供大家學(xué)習(xí)、交流。演講內(nèi)容如下：
朱曉彤：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位嘉賓，我報(bào)告題目是《大容量風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行控制方案及工程實(shí)踐》。
電源側(cè)儲(chǔ)能在風(fēng)電大規(guī)模接入的時(shí)候，是可以參與調(diào)峰，調(diào)頻等輔助服務(wù)市場(chǎng)的，國(guó)家最近也出了一些政策，會(huì)議資料里面也都有，就不強(qiáng)調(diào)了，在電源側(cè)加裝儲(chǔ)能是這兩年的熱點(diǎn)，怎能把電源側(cè)儲(chǔ)能的事情做好，我們進(jìn)行了的思考，同時(shí)也依托安徽華能蒙城風(fēng)儲(chǔ)這個(gè)項(xiàng)目把事情展開(kāi)。
簡(jiǎn)單介紹一下項(xiàng)目的情況，安徽蒙城風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合的項(xiàng)目，是按照風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量20%規(guī)模配置，額定容量40兆瓦40兆瓦時(shí)，布置在小澗和許疃升壓站。
這個(gè)項(xiàng)目目標(biāo)是以緩解華東電網(wǎng)調(diào)峰壓力，增加優(yōu)質(zhì)的調(diào)峰資源，配置發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能，參與電力調(diào)節(jié)后的收益，是項(xiàng)目建設(shè)的目標(biāo)，我們按照這個(gè)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。儲(chǔ)能容量是按照母線風(fēng)機(jī)容量20%配置，35KV側(cè)各設(shè)置了考核點(diǎn)，小澗是30兆瓦時(shí)本期一次上齊，許疃站本期10MWh，預(yù)留35KV母線10MWh。
(圖)這是相關(guān)接入站的主接線，按照儲(chǔ)能的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，2.98MWh磷酸鐵鋰電池艙，4X630KW的PCS，2800KVA升壓變構(gòu)成2.5MWh儲(chǔ)能單元。整個(gè)站一共是四個(gè)單元并接接入35kV I段，8單元并接接入35kV II段。
這個(gè)平面布置是儲(chǔ)能設(shè)備是跟風(fēng)廠挨在一起，使用了原來(lái)生活區(qū)預(yù)留的場(chǎng)地，占地43X44平方米。南北豎向布置，安裝規(guī)模30MWh，本期一次上齊。
許疃是10兆瓦-10兆瓦時(shí)的，共設(shè)置了4個(gè)2.5MW模塊化儲(chǔ)能單元，包括3組AC-DC儲(chǔ)能單元。AC-DC+DC-DC儲(chǔ)能單元是業(yè)主自有新技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電池簇的節(jié)能和細(xì)化管理。
許疃也是在預(yù)留場(chǎng)地內(nèi)，按照整體方正布置，從電池布置上做了一些考慮。講到容量的問(wèn)題，剛才湖南綜合能源公司單總強(qiáng)調(diào)了容量的問(wèn)題，是按照電網(wǎng)側(cè)的容量來(lái)考慮，電網(wǎng)側(cè)容量2.5MWh，要達(dá)到80%，直流側(cè)到交流側(cè)，通過(guò)我們計(jì)算也差不多。包括放電深度、電池系統(tǒng)放電效率，PCS其他損耗整個(gè)算下來(lái)直流側(cè)2.985MWh，這是容量問(wèn)題，基本上80%不到一點(diǎn)。儲(chǔ)能艙分系統(tǒng)構(gòu)成，大家都很清楚了，就不多說(shuō)了。
電池倉(cāng)一共20個(gè)電池簇，每個(gè)簇18個(gè)模塊+一個(gè)高壓箱串聯(lián)，儲(chǔ)能艙是20個(gè)電池簇，能量密度還是比較高的。每個(gè)電池模塊是單體電芯。
這是升壓變流艙的布置圖，包含負(fù)荷開(kāi)關(guān)室、變壓器室、變流器室，結(jié)構(gòu)比較緊湊，空間布置通過(guò)三維的設(shè)置，最終的布置非常集約化。
設(shè)計(jì)過(guò)程和施工過(guò)程，是從5月初啟動(dòng)開(kāi)始設(shè)計(jì)，通過(guò)整個(gè)5月完成從初設(shè)到施工移交，6月初就施工開(kāi)始，8月底項(xiàng)目通過(guò)安徽電網(wǎng)的驗(yàn)收，從設(shè)計(jì)角度來(lái)講給我們時(shí)間也不多。
6月3號(hào)剛剛開(kāi)始正式簽訂合同，有些工作實(shí)際上是提前進(jìn)行了，到8月27號(hào)2個(gè)月不到的時(shí)間，整個(gè)工程通過(guò)了電網(wǎng)的并網(wǎng)驗(yàn)收。我們公司是做整體的EPC，設(shè)計(jì)階段和設(shè)備生產(chǎn)在廠內(nèi)各種協(xié)調(diào)做起來(lái)相對(duì)比較順，才可以短時(shí)間內(nèi)快速的實(shí)施完成。當(dāng)時(shí)業(yè)主也說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目確實(shí)只有你們能夠這么短時(shí)間內(nèi)達(dá)到他們的預(yù)期要求，他們的預(yù)期是8月底一定要并網(wǎng)。
下面是在這個(gè)項(xiàng)目中做的一些創(chuàng)新工作的考慮。
控制模式這是大家關(guān)心的，風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行怎么控制，總結(jié)來(lái)說(shuō)有兩個(gè)模式，一是調(diào)度直調(diào)儲(chǔ)能模式，相當(dāng)于是大負(fù)荷又是電源;二是調(diào)度統(tǒng)調(diào)模式，對(duì)風(fēng)場(chǎng)來(lái)看，儲(chǔ)能和風(fēng)場(chǎng)指令內(nèi)部協(xié)調(diào)控制。
風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行的方式下，電網(wǎng)調(diào)度對(duì)這種有什么需求?從調(diào)度的需求來(lái)說(shuō)，風(fēng)儲(chǔ)發(fā)電的EMS功率系統(tǒng)要滿足電網(wǎng)調(diào)度的要求，希望參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓，這是電網(wǎng)側(cè)帶來(lái)的要求。用戶側(cè)的需求，是要在安全運(yùn)行的前提下，提高風(fēng)電資源利用率，風(fēng)電場(chǎng)出力性能滿足“兩個(gè)細(xì)則”要求，追求最大發(fā)電效益。所以控制必須要安全，在整體約束的情況下首先要保證是安全運(yùn)行的，然后優(yōu)先滿足調(diào)度的要求，等電網(wǎng)側(cè)的需求滿足了，而系統(tǒng)又可用性的情況下，發(fā)電側(cè)再多做一些功能提高經(jīng)濟(jì)效率，比如說(shuō)減少棄風(fēng)等。
分兩個(gè)層面考慮控制，穩(wěn)態(tài)，正常運(yùn)行的情況下，考慮三個(gè)模式，一是減少棄電的控制模式，有些地方風(fēng)場(chǎng)還有消納的問(wèn)題，限電的時(shí)候要控制儲(chǔ)能充電，湖南晚上風(fēng)場(chǎng)出力比較大，到了白天反而少了，正好是晚上充電，白天可以放電，其實(shí)還可以再更狠一點(diǎn)，風(fēng)場(chǎng)滿出力的情況下，通過(guò)儲(chǔ)能提高風(fēng)場(chǎng)的收益;二是風(fēng)功率預(yù)測(cè)補(bǔ)償模式，有的時(shí)候不限電，風(fēng)場(chǎng)每天會(huì)提供風(fēng)功率預(yù)測(cè)曲線，這個(gè)調(diào)度也會(huì)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行考核，可以通過(guò)儲(chǔ)能把曲線跟預(yù)測(cè)的一致，通過(guò)這種方式減少考核的扣款。三是AVC模式，儲(chǔ)能系統(tǒng)參與到無(wú)功電壓控制，提高整站無(wú)功調(diào)節(jié)能力，可替代部分SVG容量，節(jié)省建設(shè)成本，這也是提高風(fēng)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的手段。
講完穩(wěn)態(tài)控制，就要提到快速響應(yīng)。風(fēng)場(chǎng)希望參與到電網(wǎng)的一次調(diào)頻，甚至是緊急功率支撐模式和緊急電壓支撐模式，控制系統(tǒng)快速做響應(yīng)，對(duì)技術(shù)要求水平是比較高的。我們考慮的優(yōu)先級(jí)是儲(chǔ)能快速控制系統(tǒng)優(yōu)先于穩(wěn)態(tài)下，實(shí)現(xiàn)方式是配置儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制器，通過(guò)并網(wǎng)點(diǎn)電壓頻率，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能。當(dāng)然這個(gè)要跟調(diào)度或者是實(shí)際的需求進(jìn)行匹配，到了一個(gè)省有很多的儲(chǔ)能站的時(shí)候，就可以做電網(wǎng)的緊急功率支撐。
開(kāi)展了全三維的設(shè)計(jì)，因?yàn)橹饕切驹瓉?lái)的預(yù)留場(chǎng)地比較小，我們通過(guò)三維的設(shè)計(jì)，在更加緊湊情況下，碰撞的隱患可以避免，同時(shí)布局更加合理，從初設(shè)到施工都是三維設(shè)計(jì)，包括各個(gè)專業(yè)，水工結(jié)構(gòu)都開(kāi)始做全三維的設(shè)計(jì)。
通過(guò)三維設(shè)計(jì)，總平布局方面，優(yōu)化了PCS艙進(jìn)線的模式，采用模塊化設(shè)計(jì)，布局上面考慮合理的布局，電纜路徑最少，成本最優(yōu)。檢修方面模塊化方式更加適合檢修。
大家目前都很關(guān)心效率問(wèn)題，在項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了精準(zhǔn)的能效監(jiān)控系統(tǒng)，首次在大型儲(chǔ)能站實(shí)現(xiàn)了能效精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，能效節(jié)約下來(lái)都是錢。在儲(chǔ)能站各個(gè)回路，包括輔助用電回路、充放電主回路，額外設(shè)計(jì)了很多交流電表、直流電表、分流器等。通過(guò)優(yōu)化的設(shè)計(jì)，只增加了0.1%的投資，這非常容易接受。后面做儲(chǔ)能效能分析的時(shí)候可以做能效控制方面的改進(jìn)。
調(diào)試方面，全面保障電池本體安全，聯(lián)合調(diào)試系統(tǒng)化調(diào)試方面做了很多工作，直流側(cè)增加了相關(guān)的項(xiàng)目，使得調(diào)試更加完善。
下面介紹一下儲(chǔ)能系統(tǒng)四個(gè)主要產(chǎn)品的特點(diǎn)，因?yàn)楹玫捻?xiàng)目離不開(kāi)好的產(chǎn)品。
PCS，我們采用的是電網(wǎng)級(jí)可靠設(shè)計(jì)，是跟電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備同架構(gòu)，同時(shí)跟很多電池也有配合的經(jīng)驗(yàn)，我們還有比較有特色的故障錄波，方便故障分析，儲(chǔ)能那么多電池，如果沒(méi)有很好的數(shù)據(jù)展示要找問(wèn)題是非常困難的。
PMS，率先實(shí)現(xiàn)快速功率控制，毫秒級(jí)延時(shí)，全站功率響應(yīng)30到60毫秒，滿足緊急情況下電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能電站的要求。
儲(chǔ)能站的監(jiān)控也是很大的難點(diǎn)，比如含有大量的模塊的溫度信息，相關(guān)數(shù)據(jù)要上來(lái)，對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)是很大的挑戰(zhàn)，我們本來(lái)就做大的新能源集中監(jiān)控，都是一體化考慮，聯(lián)合運(yùn)行的話儲(chǔ)能系統(tǒng)在站端是一體化的，同時(shí)還有一體化的集中監(jiān)控平臺(tái)，我們很多新能源企業(yè)也在使用集中監(jiān)控，對(duì)于所有的場(chǎng)站監(jiān)控更加如魚(yú)得水了。目前來(lái)看，監(jiān)控平臺(tái)最大的特點(diǎn)是大容量的存儲(chǔ)，許疃已經(jīng)超過(guò)4萬(wàn)點(diǎn)，小澗已經(jīng)超過(guò)12萬(wàn)點(diǎn)，隨著需求的增加，還會(huì)大量的增加，需要強(qiáng)大的系統(tǒng)把信息送上來(lái)。
BMS，是核心的控制部分。我們采用原生的IEC61850通訊，高效傳輸、快速響應(yīng);有系統(tǒng)在線診斷，電池及系統(tǒng)異常預(yù)警，豐富數(shù)據(jù)記錄等功能。
總結(jié)和展望部分，一是新能源快速發(fā)展的背景下怎么發(fā)揮更大的作用，我們也會(huì)進(jìn)一步深入研究風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合控制，充分發(fā)揮儲(chǔ)能作用。
儲(chǔ)能的安全性和綜合效率，加大研究電池BMS系統(tǒng)監(jiān)控及故障退出系統(tǒng)，火災(zāi)分區(qū)消防方案，以及各個(gè)消防手段的應(yīng)用研究，最大限度保證儲(chǔ)能電站的安全性，相信通過(guò)合理的配置和設(shè)計(jì)，一定可以在效率方面有所提升。
和創(chuàng)新非常重要。到2050年，海上浮動(dòng)能力將占所有海上風(fēng)電的三分之一。
