中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月24～26日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司與國(guó)家能源局能源節(jié)約和科技裝備司聯(lián)合指導(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合240余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十三屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州召開。
來(lái)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的1011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)，5417位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中245家企業(yè)展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測(cè)認(rèn)證等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
5月26日上午，能建時(shí)代（上海）新型儲(chǔ)能技術(shù)研究院有限公司解決方案經(jīng)理姜華受邀在西北儲(chǔ)能專場(chǎng)分享了主題報(bào)告，報(bào)告題目為《大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站配置與控制關(guān)鍵技術(shù)》。以下是報(bào)告主要內(nèi)容：
姜華：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家，大家上午好！
非常榮幸和大家分享一下大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站配置與控制的關(guān)鍵技術(shù)，今天的專場(chǎng)是西北儲(chǔ)能，西北儲(chǔ)能與今天演講的主題大型儲(chǔ)能是比較匹配的。
我今天匯報(bào)的主題主要從以下4個(gè)方面來(lái)開展：發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)、集成優(yōu)化配置、關(guān)鍵控制技術(shù)、公司簡(jiǎn)介。
1.發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
風(fēng)電、光伏在電源中占比逐漸提高，我們看一下最新的數(shù)據(jù)，到2022年底風(fēng)電、太陽(yáng)能在各類電源中發(fā)電量是14%，裝機(jī)占比30%。剛剛上午也正好看了一個(gè)最新的數(shù)據(jù)，國(guó)家能源局剛發(fā)了一個(gè)公告，截止到今年4月份底，風(fēng)電太陽(yáng)能裝機(jī)的裝機(jī)占比是31%， 4個(gè)月的時(shí)間裝機(jī)即增長(zhǎng)了約1%。當(dāng)然對(duì)于電源在電力系統(tǒng)中的重要性來(lái)說(shuō)，我們更關(guān)心的是它的發(fā)電量。未來(lái)隨著風(fēng)電、光伏為主的新能源增長(zhǎng)，比如到2030年新能源發(fā)電量占比達(dá)到20%以上，2060年50%以上，新能源給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。
電力系統(tǒng)面臨著調(diào)節(jié)性資源的缺失，當(dāng)然調(diào)節(jié)性資源包括很多，不管是調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、爬坡、慣量支撐等，但最缺失的調(diào)節(jié)性資源是調(diào)峰資源，這也是支撐未來(lái)新型儲(chǔ)能發(fā)展，也是未來(lái)西北電力系統(tǒng)最缺失的調(diào)節(jié)性資源。
對(duì)于大型儲(chǔ)能電站，大家會(huì)問(wèn)什么是大型儲(chǔ)能電站，其實(shí)隨著行業(yè)的發(fā)展，也是在不停發(fā)展的。像現(xiàn)在《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB51048-2014），它的定義是30兆瓦及30兆瓦時(shí)以上的儲(chǔ)能電站，那就稱為大型儲(chǔ)能電站。隨著行業(yè)的發(fā)展，相關(guān)規(guī)程規(guī)范的修編，目前大家普遍認(rèn)為是百兆瓦及以上的儲(chǔ)能電站稱之為大型儲(chǔ)能電站。大型儲(chǔ)能電站規(guī)模一般在百兆瓦級(jí)以上，一般采用110kV及以上的電壓等級(jí)接入電網(wǎng)。大型儲(chǔ)能電站應(yīng)用場(chǎng)景是新能源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)為主，西北地區(qū)是我們國(guó)家大型儲(chǔ)能電站建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)，包括青海地區(qū)，我了解的可能有一些，包括未來(lái)其他的省份有單站規(guī)模達(dá)到GWh的儲(chǔ)能電站，正在逐步的落實(shí)建設(shè)。
還有目前我國(guó)新能源發(fā)展的重點(diǎn)，以沙漠、戈壁、荒漠為重點(diǎn)的大型風(fēng)光基地的建設(shè)，也是“十四五”新能源發(fā)展重點(diǎn)。項(xiàng)目主要集中在內(nèi)蒙、甘肅、青海、寧夏、新疆等西北地區(qū)，國(guó)家已經(jīng)發(fā)布了三個(gè)批次的新能源大基地的名單，相關(guān)項(xiàng)目也已在啟動(dòng)建設(shè)中。電化學(xué)儲(chǔ)能電站為主的新型儲(chǔ)能在大基地項(xiàng)目中重要調(diào)節(jié)性資源，它跟目前大多數(shù)省份按照一定的比例和時(shí)間來(lái)配置儲(chǔ)能的模式不太一樣的，它是以需求為導(dǎo)向的。包括即將發(fā)布的行標(biāo)《新能源基地送電配置新型儲(chǔ)能規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》提出基地項(xiàng)目?jī)?chǔ)能主要布置在輸電線路的送端，提高新能源的利用水平。大基地項(xiàng)目是以多能互補(bǔ)的模式來(lái)建設(shè)，比如說(shuō)西北地區(qū)很多項(xiàng)目一般以風(fēng)光火儲(chǔ)的模式來(lái)建設(shè)。
隨著大型儲(chǔ)能電站的建設(shè)，我們也會(huì)逐步發(fā)現(xiàn)它的一些問(wèn)題，比如說(shuō)儲(chǔ)能設(shè)備及電芯數(shù)量多，運(yùn)維管理復(fù)雜，數(shù)千個(gè)電芯同步控制帶來(lái)的一致性問(wèn)題的突出。PCS數(shù)量多，比如一個(gè)100MW/200MWh的儲(chǔ)能電站為例，電芯以280Ah電芯為例，電芯數(shù)量在22萬(wàn)只左右。電池艙數(shù)量，現(xiàn)在主流20尺液冷艙，單艙3.5兆瓦時(shí)左右，大概在60套。PCS數(shù)量以集中式1725kW為例，大概在60臺(tái)，如果組串式PCS為例，大概500臺(tái)。儲(chǔ)能電站的數(shù)據(jù)量大概在70萬(wàn)左右。隨著大型儲(chǔ)能電站的建設(shè)，不管是設(shè)備數(shù)量還是數(shù)據(jù)量的增多，它相應(yīng)會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題，而且這個(gè)問(wèn)題不僅僅是一個(gè)物理上累計(jì)的問(wèn)題，它會(huì)帶來(lái)倍增式的影響，需要重新考慮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集成和控制。此外，大型儲(chǔ)能電站還會(huì)帶來(lái)直流側(cè)短路電流，消防配置、防火防爆等凸出問(wèn)題。
2.集成優(yōu)化配置
集成優(yōu)化配置相關(guān)的介紹，我們儲(chǔ)能電站發(fā)展的趨勢(shì)，這種大型儲(chǔ)能電站未來(lái)要發(fā)展“低成本、長(zhǎng)壽命、高安全、免維護(hù)、一致性好”的儲(chǔ)能產(chǎn)品，目前發(fā)展趨勢(shì)就是大容量電芯，毫無(wú)疑問(wèn)這兩天大家通過(guò)相關(guān)的展覽肯定了解到，今年下半年到明年280Ah電芯慢慢會(huì)迭代到300-320Ah為主的更大容量電芯。當(dāng)然還有一些其他的像刀片電池、億緯的560Ah等其他電芯產(chǎn)品。電池發(fā)展的第二個(gè)趨勢(shì)就是長(zhǎng)壽命，當(dāng)然長(zhǎng)壽命可能要基于一定的前提條件，包括運(yùn)行方式、運(yùn)行溫度等因素。三是低衰減，大家都知道電池的衰減特性，新款電池延緩電池的衰減。
現(xiàn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，目前以集中式儲(chǔ)能為主，像組串式、集聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。特別是今年大家認(rèn)為是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)折年，隨著電力市場(chǎng)和相關(guān)機(jī)制的不斷健全和成熟，大家從之前更關(guān)注初始投資轉(zhuǎn)為更關(guān)注全壽命周期的性能和成本。液冷溫控技術(shù)由于在集成能量密度、溫度控制等方面有相關(guān)的優(yōu)勢(shì)，也是正在逐步成為主流的選擇，據(jù)了解，液冷系統(tǒng)的設(shè)備價(jià)格與風(fēng)冷設(shè)備已相差無(wú)幾。四是消防安全認(rèn)識(shí)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。今年發(fā)布《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》國(guó)標(biāo)7月1號(hào)執(zhí)行，對(duì)行業(yè)提供了一個(gè)比較好的知道標(biāo)準(zhǔn)，大家也會(huì)更關(guān)注消防的配置，比如說(shuō)Pack級(jí)的消防方案正逐步得到重視。
一致性是影響儲(chǔ)能系統(tǒng)安全和性能的重要指標(biāo)，以一個(gè)典型的風(fēng)冷儲(chǔ)能單元為例，一個(gè)電池簇由360個(gè)電芯串聯(lián)，一個(gè)電池陣列由12個(gè)電池簇來(lái)并聯(lián)。毫無(wú)疑問(wèn)，它面臨簇內(nèi)一致性和簇間環(huán)流的問(wèn)題，這也是我們儲(chǔ)能行業(yè)需要重點(diǎn)解決的一些問(wèn)題。我們?nèi)绾蝸?lái)提升它的一致性水平呢，可以從它的制造工藝，比如電池的篩選，包括采用同一批次電池并進(jìn)行電壓、內(nèi)阻等指標(biāo)的檢測(cè)，采用組串式、集聯(lián)型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；電池是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，包括它的結(jié)果肯定不一樣的。一個(gè)電池艙，不管是液冷還是風(fēng)冷，如何來(lái)提升它的溫度一致性控制水平，不管是風(fēng)冷還是液冷都面臨著溫度均衡控制的難題，比如說(shuō)風(fēng)冷一般保證10℃左右的溫差水平，液冷保證3左右的溫差水平； BMS的主動(dòng)或被動(dòng)均衡、保護(hù)等也是提升一致性的主要措施，此外，優(yōu)化運(yùn)維手段和配置也是提升一致性的重要手段。
今年國(guó)家能源局發(fā)布了防止電力生產(chǎn)事故25項(xiàng)重點(diǎn)要求，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是電力行業(yè)非常重要的管理規(guī)定，也是首次把電化學(xué)儲(chǔ)能納入反措的規(guī)定。這里提到儲(chǔ)能單元直流回路、電池簇回路應(yīng)配置直流開斷設(shè)備。之前安全國(guó)標(biāo)提到配置斷路器，但其隨著集中式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并聯(lián)數(shù)量的提高，直流側(cè)面臨短路電流增大并超過(guò)直流斷路器的開端能力的問(wèn)題，后來(lái)改成直流開斷設(shè)備。目前像集中式儲(chǔ)能主要通過(guò)熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)它的保護(hù)作用。二是具備簇級(jí)隔離保護(hù)功能，現(xiàn)在集中式儲(chǔ)能，很多都是單個(gè)電池出故障的即把整個(gè)儲(chǔ)能單元切除，這對(duì)精細(xì)化管理非常不好的。三是磷酸鐵鋰電池，大家都知道應(yīng)配置可燃?xì)怏w探測(cè)裝置，特別是氫氣和一氧化碳，因?yàn)樗臒崾Э匚龀鲎钪饕目扇細(xì)怏w，超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)聯(lián)動(dòng)斷開設(shè)備間級(jí)和簇級(jí)直流開斷設(shè)備。通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用防爆型。最后提到滅火系統(tǒng)應(yīng)滿足撲滅電池明火且不復(fù)燃的要求，這個(gè)也是電池?zé)崾Э刂饕臋C(jī)理，也是一個(gè)難點(diǎn)的問(wèn)題，文件主要是提到模塊級(jí)消防驗(yàn)證的要求。
在西北地區(qū)這種大型儲(chǔ)能電站，特別是沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)的項(xiàng)目常常面臨環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題，比如高海拔、低氣溫、強(qiáng)風(fēng)沙、強(qiáng)腐蝕，我們要采取相關(guān)的措施來(lái)提高儲(chǔ)能設(shè)備在環(huán)境中適應(yīng)性水平。
3.關(guān)鍵控制技術(shù)
和大家分享一下大型儲(chǔ)能電站關(guān)鍵的控制技術(shù)，特別是大型新能源場(chǎng)站配建儲(chǔ)能，面臨風(fēng)光儲(chǔ)，甚至風(fēng)光火儲(chǔ)之間聯(lián)合調(diào)度控制的一些難點(diǎn)。之前很多新能源配建儲(chǔ)能項(xiàng)目?jī)H僅是把風(fēng)電、儲(chǔ)能、光伏物理上擺在一起，這其實(shí)不是真正意義的新能源配建儲(chǔ)能項(xiàng)目。新能源與儲(chǔ)能的聯(lián)合使用的難點(diǎn)在于控制、調(diào)度等協(xié)同方面，現(xiàn)在很多項(xiàng)目會(huì)建設(shè)聯(lián)合調(diào)度控制中心或聯(lián)合調(diào)度控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)協(xié)同控制和對(duì)外的調(diào)度運(yùn)行的方式。比如說(shuō)它接受調(diào)度主站指令，怎么把指令分到各個(gè)區(qū)風(fēng)光儲(chǔ)單元的執(zhí)行，不管是AGC、AVC、一次調(diào)頻等，協(xié)調(diào)風(fēng)電、光伏和儲(chǔ)能的運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)友好互動(dòng)和高效支撐，大幅提升發(fā)電效率和可靠出力水平?，F(xiàn)在不管是輔助服務(wù)還是現(xiàn)貨市場(chǎng)，這種項(xiàng)目一般基于實(shí)現(xiàn)不同的目標(biāo)策略，比如建立多個(gè)目標(biāo)函數(shù)，以收益最大、頂峰、風(fēng)光儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)、減少棄風(fēng)棄光等目標(biāo)，基于這些目標(biāo)函數(shù)建立不同的運(yùn)行策略。
對(duì)于電力交易，我們要挖掘它的輻照度、風(fēng)速、溫度、濕度等氣象信息和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)電、光伏的發(fā)電預(yù)測(cè)，提高預(yù)測(cè)精度。結(jié)合發(fā)電預(yù)測(cè)、電價(jià)信息、負(fù)荷信息、儲(chǔ)能狀態(tài)等相關(guān)性指標(biāo)，分析多元信息對(duì)電力市場(chǎng)價(jià)格的影響，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)并制定相關(guān)運(yùn)行策略。
能量管理系統(tǒng)，我們常說(shuō)的EMS，它滿足GWh儲(chǔ)能電站全景承載、運(yùn)行可觀可控。200MWh儲(chǔ)能電站相關(guān)信息70萬(wàn)，那GWh的儲(chǔ)能電站幾百萬(wàn)的數(shù)據(jù)量，對(duì)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，大量的數(shù)據(jù)給監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。包括數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)等?，F(xiàn)在很多大型儲(chǔ)能電站，不僅滿足調(diào)度的一些要求，還要滿足大數(shù)據(jù)中心、區(qū)域調(diào)度管理中心的管理方面要求，這個(gè)對(duì)能量管理系統(tǒng)的挑戰(zhàn)還是比較大的。
智能分析系統(tǒng)，之前去過(guò)一些儲(chǔ)能電站調(diào)研，當(dāng)?shù)剡\(yùn)維人員反饋不知道怎么運(yùn)維，一方面大多數(shù)運(yùn)維人員對(duì)儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)也不多，另一方面，大型儲(chǔ)能電站設(shè)備多、占地面積大、設(shè)備多、數(shù)量多，同時(shí)報(bào)警信心也多，特別是像BMS，各種報(bào)警讓運(yùn)維人員手足無(wú)措。這時(shí)候我們可以通過(guò)一套高級(jí)運(yùn)算的只能運(yùn)檢系統(tǒng)來(lái)對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行輔助的運(yùn)維管理。另一方面，它還有一套非常重要的功能，基于一些大數(shù)據(jù)分析，包括現(xiàn)在一些高級(jí)的機(jī)器學(xué)習(xí)，AI等方面，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)故障進(jìn)行提前的診斷。智能分析系統(tǒng)也是契合了今年國(guó)家能源局提出的能源行業(yè)數(shù)字化智能化相關(guān)的一些要求的體現(xiàn)。
最后介紹一下大型儲(chǔ)能電站數(shù)字孿生方面的應(yīng)用，數(shù)字孿生在國(guó)網(wǎng)公司變電工程上已經(jīng)有多年應(yīng)用，在儲(chǔ)能行業(yè)也是非常實(shí)用的技術(shù)，它簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就把物理實(shí)體比如電池、PCS，通過(guò)虛擬空間的型式進(jìn)行展現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)從最早期的設(shè)計(jì)，包括建設(shè)到運(yùn)維，到退役全壽命周期的管理，提升儲(chǔ)能電站的安全水平和運(yùn)維效能。
4.公司簡(jiǎn)介
最后簡(jiǎn)單介紹一下能建時(shí)代公司，我們公司去年成立，是由電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院控股，寧德時(shí)代、中能建相關(guān)單位參股的國(guó)有控股合資公司。我們公司定位面向能源創(chuàng)新前沿的儲(chǔ)能核心產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，致力于成為新型儲(chǔ)能領(lǐng)域國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流的“專精特新”科技創(chuàng)新企業(yè)，我們還有一個(gè)小愿景，做最了解電力系統(tǒng)的新型儲(chǔ)能咨詢研發(fā)企業(yè)。
