中國儲能網(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家能源局能源節(jié)約和科技裝備司聯(lián)合指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合240余家機構共同支持的第十三屆中國國際儲能大會在杭州召開。
來自行業(yè)主管機構、國內外駐華機構、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的1011余家產業(yè)鏈供應鏈企業(yè)，5417位嘉賓參加了本屆大會，其中245家企業(yè)展示了儲能產品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產業(yè)鏈。
5月26日上午，能建時代（上海）新型儲能技術研究院有限公司解決方案經(jīng)理姜華受邀在西北儲能專場分享了主題報告，報告題目為《大型電化學儲能電站配置與控制關鍵技術》。以下是報告主要內容：
姜華：各位領導、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儲能電站配置與控制的關鍵技術，今天的專場是西北儲能，西北儲能與今天演講的主題大型儲能是比較匹配的。
我今天匯報的主題主要從以下4個方面來開展：發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)、集成優(yōu)化配置、關鍵控制技術、公司簡介。
1.發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
風電、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年底風電、太陽能在各類電源中發(fā)電量是14%，裝機占比30%。剛剛上午也正好看了一個最新的數(shù)據(jù)，國家能源局剛發(fā)了一個公告，截止到今年4月份底，風電太陽能裝機的裝機占比是31%， 4個月的時間裝機即增長了約1%。當然對于電源在電力系統(tǒng)中的重要性來說，我們更關心的是它的發(fā)電量。未來隨著風電、光伏為主的新能源增長，比如到2030年新能源發(fā)電量占比達到20%以上，2060年50%以上，新能源給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定高效運行帶來了很大的挑戰(zhàn)。
電力系統(tǒng)面臨著調節(jié)性資源的缺失，當然調節(jié)性資源包括很多，不管是調峰、調頻、調壓、爬坡、慣量支撐等，但最缺失的調節(jié)性資源是調峰資源，這也是支撐未來新型儲能發(fā)展，也是未來西北電力系統(tǒng)最缺失的調節(jié)性資源。
對于大型儲能電站，大家會問什么是大型儲能電站，其實隨著行業(yè)的發(fā)展，也是在不停發(fā)展的。像現(xiàn)在《電化學儲能電站設計規(guī)范》（GB51048-2014），它的定義是30兆瓦及30兆瓦時以上的儲能電站，那就稱為大型儲能電站。隨著行業(yè)的發(fā)展，相關規(guī)程規(guī)范的修編，目前大家普遍認為是百兆瓦及以上的儲能電站稱之為大型儲能電站。大型儲能電站規(guī)模一般在百兆瓦級以上，一般采用110kV及以上的電壓等級接入電網(wǎng)。大型儲能電站應用場景是新能源側和電網(wǎng)側為主，西北地區(qū)是我們國家大型儲能電站建設的重點地區(qū)，包括青海地區(qū)，我了解的可能有一些，包括未來其他的省份有單站規(guī)模達到GWh的儲能電站，正在逐步的落實建設。
還有目前我國新能源發(fā)展的重點，以沙漠、戈壁、荒漠為重點的大型風光基地的建設，也是“十四五”新能源發(fā)展重點。項目主要集中在內蒙、甘肅、青海、寧夏、新疆等西北地區(qū)，國家已經(jīng)發(fā)布了三個批次的新能源大基地的名單，相關項目也已在啟動建設中。電化學儲能電站為主的新型儲能在大基地項目中重要調節(jié)性資源，它跟目前大多數(shù)省份按照一定的比例和時間來配置儲能的模式不太一樣的，它是以需求為導向的。包括即將發(fā)布的行標《新能源基地送電配置新型儲能規(guī)劃技術導則》提出基地項目儲能主要布置在輸電線路的送端，提高新能源的利用水平。大基地項目是以多能互補的模式來建設，比如說西北地區(qū)很多項目一般以風光火儲的模式來建設。
隨著大型儲能電站的建設，我們也會逐步發(fā)現(xiàn)它的一些問題，比如說儲能設備及電芯數(shù)量多，運維管理復雜，數(shù)千個電芯同步控制帶來的一致性問題的突出。PCS數(shù)量多，比如一個100MW/200MWh的儲能電站為例，電芯以280Ah電芯為例，電芯數(shù)量在22萬只左右。電池艙數(shù)量，現(xiàn)在主流20尺液冷艙，單艙3.5兆瓦時左右，大概在60套。PCS數(shù)量以集中式1725kW為例，大概在60臺，如果組串式PCS為例，大概500臺。儲能電站的數(shù)據(jù)量大概在70萬左右。隨著大型儲能電站的建設，不管是設備數(shù)量還是數(shù)據(jù)量的增多，它相應會帶來很多問題，而且這個問題不僅僅是一個物理上累計的問題，它會帶來倍增式的影響，需要重新考慮系統(tǒng)的設計、集成和控制。此外，大型儲能電站還會帶來直流側短路電流，消防配置、防火防爆等凸出問題。
2.集成優(yōu)化配置
集成優(yōu)化配置相關的介紹，我們儲能電站發(fā)展的趨勢，這種大型儲能電站未來要發(fā)展“低成本、長壽命、高安全、免維護、一致性好”的儲能產品，目前發(fā)展趨勢就是大容量電芯，毫無疑問這兩天大家通過相關的展覽肯定了解到，今年下半年到明年280Ah電芯慢慢會迭代到300-320Ah為主的更大容量電芯。當然還有一些其他的像刀片電池、億緯的560Ah等其他電芯產品。電池發(fā)展的第二個趨勢就是長壽命，當然長壽命可能要基于一定的前提條件，包括運行方式、運行溫度等因素。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)行拓撲結構，目前以集中式儲能為主，像組串式、集聯(lián)型拓撲結構也正得到越來越廣泛的應用。特別是今年大家認為是儲能產業(yè)的轉折年，隨著電力市場和相關機制的不斷健全和成熟，大家從之前更關注初始投資轉為更關注全壽命周期的性能和成本。液冷溫控技術由于在集成能量密度、溫度控制等方面有相關的優(yōu)勢，也是正在逐步成為主流的選擇，據(jù)了解，液冷系統(tǒng)的設備價格與風冷設備已相差無幾。四是消防安全認識行業(yè)關注的重點，也是一個難點。今年發(fā)布《電化學儲能電站安全規(guī)程》國標7月1號執(zhí)行，對行業(yè)提供了一個比較好的知道標準，大家也會更關注消防的配置，比如說Pack級的消防方案正逐步得到重視。
一致性是影響儲能系統(tǒng)安全和性能的重要指標，以一個典型的風冷儲能單元為例，一個電池簇由360個電芯串聯(lián)，一個電池陣列由12個電池簇來并聯(lián)。毫無疑問，它面臨簇內一致性和簇間環(huán)流的問題，這也是我們儲能行業(yè)需要重點解決的一些問題。我們如何來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行電壓、內阻等指標的檢測，采用組串式、集聯(lián)型等拓撲結構；電池是一個電化學反應的機理，溫度對化學反應的過程，包括它的結果肯定不一樣的。一個電池艙，不管是液冷還是風冷，如何來提升它的溫度一致性控制水平，不管是風冷還是液冷都面臨著溫度均衡控制的難題，比如說風冷一般保證10℃左右的溫差水平，液冷保證3左右的溫差水平； BMS的主動或被動均衡、保護等也是提升一致性的主要措施，此外，優(yōu)化運維手段和配置也是提升一致性的重要手段。
今年國家能源局發(fā)布了防止電力生產事故25項重點要求，這個標準是電力行業(yè)非常重要的管理規(guī)定，也是首次把電化學儲能納入反措的規(guī)定。這里提到儲能單元直流回路、電池簇回路應配置直流開斷設備。之前安全國標提到配置斷路器，但其隨著集中式拓撲結構并聯(lián)數(shù)量的提高，直流側面臨短路電流增大并超過直流斷路器的開端能力的問題，后來改成直流開斷設備。目前像集中式儲能主要通過熔斷器來實現(xiàn)它的保護作用。二是具備簇級隔離保護功能，現(xiàn)在集中式儲能，很多都是單個電池出故障的即把整個儲能單元切除，這對精細化管理非常不好的。三是磷酸鐵鋰電池，大家都知道應配置可燃氣體探測裝置，特別是氫氣和一氧化碳，因為它的熱失控析出最主要的可燃氣體，超過設定閾值時聯(lián)動斷開設備間級和簇級直流開斷設備。通風系統(tǒng)應采用防爆型。最后提到滅火系統(tǒng)應滿足撲滅電池明火且不復燃的要求，這個也是電池熱失控主要的機理，也是一個難點的問題，文件主要是提到模塊級消防驗證的要求。
在西北地區(qū)這種大型儲能電站，特別是沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)的項目常常面臨環(huán)境適應性問題，比如高海拔、低氣溫、強風沙、強腐蝕，我們要采取相關的措施來提高儲能設備在環(huán)境中適應性水平。
3.關鍵控制技術
和大家分享一下大型儲能電站關鍵的控制技術，特別是大型新能源場站配建儲能，面臨風光儲，甚至風光火儲之間聯(lián)合調度控制的一些難點。之前很多新能源配建儲能項目僅僅是把風電、儲能、光伏物理上擺在一起，這其實不是真正意義的新能源配建儲能項目。新能源與儲能的聯(lián)合使用的難點在于控制、調度等協(xié)同方面，現(xiàn)在很多項目會建設聯(lián)合調度控制中心或聯(lián)合調度控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)對內協(xié)同控制和對外的調度運行的方式。比如說它接受調度主站指令，怎么把指令分到各個區(qū)風光儲單元的執(zhí)行，不管是AGC、AVC、一次調頻等，協(xié)調風電、光伏和儲能的運行機制，實現(xiàn)對電網(wǎng)友好互動和高效支撐，大幅提升發(fā)電效率和可靠出力水平?，F(xiàn)在不管是輔助服務還是現(xiàn)貨市場，這種項目一般基于實現(xiàn)不同的目標策略，比如建立多個目標函數(shù)，以收益最大、頂峰、風光儲協(xié)調互動、減少棄風棄光等目標，基于這些目標函數(shù)建立不同的運行策略。
對于電力交易，我們要挖掘它的輻照度、風速、溫度、濕度等氣象信息和歷史數(shù)據(jù)進行風電、光伏的發(fā)電預測，提高預測精度。結合發(fā)電預測、電價信息、負荷信息、儲能狀態(tài)等相關性指標，分析多元信息對電力市場價格的影響，實現(xiàn)現(xiàn)貨市場價格的精準預測并制定相關運行策略。
能量管理系統(tǒng)，我們常說的EMS，它滿足GWh儲能電站全景承載、運行可觀可控。200MWh儲能電站相關信息70萬，那GWh的儲能電站幾百萬的數(shù)據(jù)量，對于計算機監(jiān)控系統(tǒng)，大量的數(shù)據(jù)給監(jiān)控系統(tǒng)帶來巨大的挑戰(zhàn)。包括數(shù)據(jù)采集、轉發(fā)、存儲等?，F(xiàn)在很多大型儲能電站，不僅滿足調度的一些要求，還要滿足大數(shù)據(jù)中心、區(qū)域調度管理中心的管理方面要求，這個對能量管理系統(tǒng)的挑戰(zhàn)還是比較大的。
智能分析系統(tǒng)，之前去過一些儲能電站調研，當?shù)剡\維人員反饋不知道怎么運維，一方面大多數(shù)運維人員對儲能電站運營經(jīng)驗也不多，另一方面，大型儲能電站設備多、占地面積大、設備多、數(shù)量多，同時報警信心也多，特別是像BMS，各種報警讓運維人員手足無措。這時候我們可以通過一套高級運算的只能運檢系統(tǒng)來對儲能電站進行輔助的運維管理。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)在一些高級的機器學習，AI等方面，對儲能系統(tǒng)故障進行提前的診斷。智能分析系統(tǒng)也是契合了今年國家能源局提出的能源行業(yè)數(shù)字化智能化相關的一些要求的體現(xiàn)。
最后介紹一下大型儲能電站數(shù)字孿生方面的應用，數(shù)字孿生在國網(wǎng)公司變電工程上已經(jīng)有多年應用，在儲能行業(yè)也是非常實用的技術，它簡單來說就把物理實體比如電池、PCS，通過虛擬空間的型式進行展現(xiàn)，可以實現(xiàn)從最早期的設計，包括建設到運維，到退役全壽命周期的管理，提升儲能電站的安全水平和運維效能。
4.公司簡介
最后簡單介紹一下能建時代公司，我們公司去年成立，是由電力規(guī)劃設計總院控股，寧德時代、中能建相關單位參股的國有控股合資公司。我們公司定位面向能源創(chuàng)新前沿的儲能核心產品和系統(tǒng)解決方案供應商，致力于成為新型儲能領域國內領先、國際一流的“專精特新”科技創(chuàng)新企業(yè)，我們還有一個小愿景，做最了解電力系統(tǒng)的新型儲能咨詢研發(fā)企業(yè)。
