中國儲能網(wǎng)訊：2018年10月26日，在北京西國貿(mào)大酒店的2018中國分布式儲能峰會上，中國電力科學(xué)院新能源所儲能應(yīng)用技術(shù)研究室業(yè)務(wù)主管王德順老師帶來“電網(wǎng)側(cè)儲能電站技術(shù)與控制技術(shù)”的綜述。
中國電力科學(xué)院新能源所儲能應(yīng)用技術(shù)研究室業(yè)務(wù)主管王德順：
首先感謝主辦方能夠提供這個平臺，有機(jī)會跟大家在這一起分享，剛才大家都說了，2018年電網(wǎng)側(cè)儲能可以說給儲能行業(yè)帶來很大的模式，我想不管是江蘇的電網(wǎng)側(cè)儲能還是河南的電網(wǎng)側(cè)儲能，實際上都是在變電站或者備用間隔里面分散式接入的，我想也是分散式儲能電站的應(yīng)用模式。我今天跟大家分享的內(nèi)容就是“電網(wǎng)側(cè)儲能電站的接入機(jī)器運行控制技術(shù)”。
主要分四個部分：首先簡單介紹一下，因為上午的時候大概也介紹了一下整個電化學(xué)儲能在全球和我國范圍內(nèi)的裝機(jī)情況，我們關(guān)注的是電網(wǎng)側(cè)儲能的一些應(yīng)用，在全球范圍內(nèi)，可能是在2017年底電化學(xué)儲能裝機(jī)在2.9GW左右，電化學(xué)在電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用只占16%。我國在2017年底的話，電化學(xué)在電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用更少了，只占了3%，實際上只有2%點幾，就是南網(wǎng)投的寶清的儲能站，電網(wǎng)上的應(yīng)用占我國的只有2%點幾。今年從江蘇、河南，包括前段時間湖南，已經(jīng)開始完成招標(biāo)，包括前兩天江蘇的二期，也已經(jīng)掛了公告，可以說我國未來電化學(xué)儲能在電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用，可以說今年底到明年將成為全世界范圍內(nèi)發(fā)展最快，而且裝機(jī)規(guī)模最多的一個國家。
這么多的電化學(xué)電站，在電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用，實際上還有很多問題需要大家探討。首先，規(guī)?；碾娀瘜W(xué)儲能接入了電力系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)的影響，包括接入來之后對電網(wǎng)的適應(yīng)如何，包括電化學(xué)儲能接入之后如何參與我們電網(wǎng)的輔助服務(wù)、如何進(jìn)行控制。另外，接入之后的儲能電站如何優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)小儲能、大作用，發(fā)揮更多的優(yōu)勢。電化學(xué)儲能電站在電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用之后都哪些效果，如何去評價，我也希望通過今天這個報告跟大家做一個交流和分享。
第二部分，主要想介紹一下電化學(xué)儲能電站接入之后對電網(wǎng)的一些適應(yīng)能力以及電網(wǎng)對它的一些功率控制的要求?？梢哉f今年電化學(xué)儲能出來幾個國標(biāo)，這兩個標(biāo)準(zhǔn)出的可以說正當(dāng)時，因為今年2月份正式執(zhí)行，包括可能我們中國電科院后面也會對這兩個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行培訓(xùn)和宣貫，當(dāng)時對儲能電站的接入情況，包括運行的控制規(guī)范，都出了很多，最終后面會介紹到，這個標(biāo)準(zhǔn)制定也是一個發(fā)展的過程，因為定的太早可能有些參數(shù)指標(biāo)定的不太接地氣，不能去指標(biāo)實際的一些工程。另外，如果定的太晚的話，反而影響行業(yè)的一些規(guī)范。這兩個標(biāo)準(zhǔn)出的可以說正當(dāng)時。
簡單介紹一下，第一個，電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定。主要從電化學(xué)儲能電站到電影的適應(yīng)能力，有功無功控制能力以及電能質(zhì)量等，對電化學(xué)系統(tǒng)做了一個技術(shù)規(guī)定。另外一個標(biāo)準(zhǔn)，就是對上述功能測試的要求，具體如何測試、如何評價它，滿足上市功能，給具體指導(dǎo)的測試規(guī)范。大家也很關(guān)心，今年江蘇投了8個站，這些站是不是都按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)滿足要求了呢，實際目前只是做了內(nèi)部的測試，這些功能都具備，但是按照國家標(biāo)準(zhǔn)的這些能力，包括電影設(shè)計能力、功率控制能力，時機(jī)還只是拿到了PCS的實驗報告，還沒有真正到電站從儲能單元、儲能整站的角度第三方去驗證它。實際驗證這個測試規(guī)范一共有13項測試內(nèi)容，這里面不逐一介紹了。主要是兩個大項：第一，電網(wǎng)適應(yīng)性能力；第二，高電壓穿越能力。這個跟新能源里邊的風(fēng)電、光伏都有類似。
對電網(wǎng)兩說它的功率控制能力還有具體的要求，那邊可以看到功率源，對有無功無功的功率范圍，特別是無功有5%的過載能力，為后期我們儲能電站參與電網(wǎng)支撐的無功電壓調(diào)節(jié)業(yè)提供了一些可用的方案。另外，這個標(biāo)準(zhǔn)里邊還提到了10千伏以上的儲能電站要執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度指令，響應(yīng)時間2秒、調(diào)節(jié)時間3秒，這個指令定的很準(zhǔn)，基本上有些電站超過了這些指標(biāo)，有些比它少，但是這個范圍應(yīng)該是比較準(zhǔn)的，因為之前出的一些標(biāo)準(zhǔn)，有的是200毫秒、有的是20毫秒，都是針對PCS來講的，這個對電站來講有多個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通訊層級，必然有一定的延時，對整個電站來說這個指標(biāo)定的我覺得還是非常合理的。
關(guān)于電網(wǎng)適應(yīng)性里邊的頻率適應(yīng)性，這個簡單過一下，電網(wǎng)的頻率在一定范圍波動的時候，儲能電站不應(yīng)該脫離電網(wǎng)，應(yīng)該適應(yīng)電網(wǎng)的頻率變化、頻率波動。對電壓的適應(yīng)能力，其中有一條，就是低電壓穿越能力，當(dāng)電網(wǎng)的電壓低于一定曲線以下的時候，可以脫網(wǎng)，在這個曲線范圍內(nèi)不應(yīng)該馬上脫網(wǎng)，最開始是根據(jù)光伏，這里面也要求了在電網(wǎng)故障情況下能夠支撐電網(wǎng)一定時間內(nèi)的支撐。高穿標(biāo)準(zhǔn)里面也要求了，實際更多的是在發(fā)電側(cè)直流閉鎖或者故障的時候，新能源電站或者有一些高電壓的問題，也要達(dá)到高穿的功能。
前面介紹就是電化學(xué)儲能電站在電網(wǎng)上的應(yīng)用，包括通用的要求和如何測試評價它。下面我想結(jié)合第三部分內(nèi)容，結(jié)合江蘇電網(wǎng)儲能應(yīng)用的案例，結(jié)合我們參與的工作和掌握的信息，在運行控制就是調(diào)度層面跟大家做一個分析和交流。
大家都知道，在2018年的7月份，江蘇為了按迎冬度夏建了8個儲能站，分散布置、集中控制，大概8個站的情況是這樣的，最小的站只有5兆、最大的24兆，都是兩個小時的容量，所以他也是一個分布式的儲能。實際上在7月底的時候都已經(jīng)投運了，可以說在迎峰度夏發(fā)揮了迎峰填谷的作用，減輕了迎峰的壓力。里面還有其他的功能，包括AGC、AVC，包括一次調(diào)頻以及源、網(wǎng)、荷的應(yīng)急響應(yīng)。下面分別介紹一下。
首先介紹一下AGC，迎峰度夏，當(dāng)時做得相當(dāng)于調(diào)峰的功能。AGC實際上在電網(wǎng)應(yīng)用在二次調(diào)頻應(yīng)用的時候，他把8個儲能電站作為8個控制對象，這個是河南不一樣，河南有一個儲能電站的主站，電網(wǎng)和主站通訊，這個是對于8個儲能電站就是8個控制對象這樣來分的。AGC的功率分配，要求儲能系統(tǒng)具備AGC主站的功能，能夠接發(fā)指令、并且優(yōu)化分解、實現(xiàn)SOC儲能單元的優(yōu)化和校準(zhǔn)。調(diào)度層面來講，他對儲能電站之間還有邏輯的關(guān)系，包括AGC的請求，包括AGC是否允許控制，實現(xiàn)矢能以及軟壓板頭切的功能。
大家之前在8月份的時候可能很多都看得到，調(diào)度的角度來看，響應(yīng)速度指標(biāo)是明顯優(yōu)于常規(guī)機(jī)組的，實際真正運行的時候，應(yīng)該是從10月份開始，AGC的調(diào)頻功能已經(jīng)投入進(jìn)來，融合跟火電和燃?xì)鈾C(jī)組進(jìn)行實踐上的配合，響應(yīng)配合儲能的優(yōu)勢，我覺得也是研究的方向，江蘇電網(wǎng)也在這方面進(jìn)行嘗試。包括目前目前AGC指令下2千多個指令不斷的調(diào)，從下載指令的周期，從下載下發(fā)儲能的功率和功率的大小，都會對電站產(chǎn)生一些影響，這些該如何去控制，大家都在嘗試著研究。
另外一個，AVC的功能。AVC在電化學(xué)儲能電站里邊我們知道，河南是在電網(wǎng)側(cè)儲能里是沒加SVG的，江蘇是加了SVG，最終用的時候目前，我們電化學(xué)儲能電站里邊本身具備無功能力，實際這個能力是怎么算的呢？有一個初步的計算，整個電站的無功能力等于電站的無功能力+PCS的無功能力，PCS上面介紹功率源的時候有1.5倍的過載能力，在任何時刻包括有功滿發(fā)的時候都可以產(chǎn)生這樣的能力。比如建設(shè)一個儲能電站，實際運行的時候采用的是SVG優(yōu)先的策略，本身SVG這個能力基本上夠用，PCS在江蘇電網(wǎng)儲能電站里邊應(yīng)用，對于他控制的主站太多了，比如應(yīng)急響應(yīng)，營銷、調(diào)度，所以把它無功能力暫時沒有起用。
還有一個功能，一次調(diào)頻。一次調(diào)頻，當(dāng)然現(xiàn)在在西北電網(wǎng)，在新能源電站里邊也做了很多嘗試，包括從廠站級快速的一次調(diào)頻的反應(yīng)，江蘇電網(wǎng)用的主要是通過PCS本身的一次調(diào)頻能力來實現(xiàn)的，并不是通過EMC，主要目的就是要求要快。實際上一次調(diào)頻里邊對江蘇的電網(wǎng)來講，江蘇作為售端電網(wǎng)，而且也發(fā)生過直流閉鎖的問題，實際對他轉(zhuǎn)速不等于他的死區(qū)包括他的限輔值，都會結(jié)合江蘇電網(wǎng)本身進(jìn)行優(yōu)化的一個設(shè)計，包括去嘗試，包括這些參數(shù)經(jīng)過多次討論，也一直在修訂、在改，該怎樣去做更合適。
另外，有一個源、網(wǎng)、荷的應(yīng)急響應(yīng)，儲能參與應(yīng)急響應(yīng)，湖南也是要求具備這個功能的，江蘇首先是完成了這個功能的驗證，也就是說，源、網(wǎng)、荷在大區(qū)互聯(lián)安控系統(tǒng)里邊，當(dāng)直流閉鎖的時候，當(dāng)大面積有功缺額的時候，有一個快速的響應(yīng)，要求在毫秒級儲能電站能夠在任何狀態(tài)實現(xiàn)滿功率放電，為電網(wǎng)提供一些有功支撐。
實際上這塊跟調(diào)度有什么關(guān)系呢？跟調(diào)度這塊有一些信息的交互，比如說這塊的功能只要部署在地調(diào)，地調(diào)是可以具備這個功能的一些源、網(wǎng)、荷的投入退出的軟壓板的投切功能的，包括一些狀態(tài)。
因為江蘇電網(wǎng)最開始做的時候也是提高功率能力不足的優(yōu)化，當(dāng)時我們也做了一個研究，就是說我怎么優(yōu)化控制使用這個電站SOC運行范圍最小、功率最低的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)功率能力不足的一個支撐的情況下，使他的SOC和運行和功率最小，我們做一些研究，就是說紅色部分實際上是必須要儲能做放電的，支撐電網(wǎng)供電能力的不足。在下面這個陰影部分面積都可以充電，在這里面充電的時候如何去充？充多大的功率能夠?qū)崿F(xiàn)SOC最小呢？我們做一些研究，通過一些優(yōu)化算法，最終得出一個最優(yōu)。八可以看到，這個是優(yōu)化的一個結(jié)果，右邊增加調(diào)度實際的曲線，跟這個基本上吻合，實際上用沒有用這個算法，基本上能夠吻合的。他是我們?nèi)绾瓮ㄟ^優(yōu)化控制實現(xiàn)最小的運行區(qū)間解決同樣的功率提升，從而對儲能電站的優(yōu)化運行，包括運行壽命都提高一些優(yōu)化和提升。
黑啟動，現(xiàn)在有這樣一個問題，相當(dāng)于要求當(dāng)時有這個功能，據(jù)我了解目前黑啟動還沒有真正去嘗試，因為涉及到實驗一些調(diào)動的管理，還有技術(shù)問題引起的，包括引起的過載對PCS沖擊和限制，包括多個儲能電站里邊多個PCS的升壓或者并壓穩(wěn)定的問題，這塊可能后期還需要去嘗試。
最后一塊，電網(wǎng)側(cè)儲能電站的評價，因為這塊我覺得也很重要，今年也出來一個標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該在明年2月份正式執(zhí)行。他化學(xué)儲能電站包括電網(wǎng)電站，我們通過電網(wǎng)租賃的方式實現(xiàn)電網(wǎng)管理，目前江蘇來做也好或者河南來做也好，沒有真正的管理辦法。比如我們抽水蓄能80年代末就有了，他有一定的考核要求，目前來說這塊還沒有做，實際這個標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出來了，主要關(guān)注，一個是電量指標(biāo)，一個是能效，能效大家也比較關(guān)心，目前我們運行的數(shù)據(jù)應(yīng)該是從PCS在達(dá)到88%—91不左右不同電站還有。還有一個就是，是點呂，跟集裝箱、環(huán)境溫度都有關(guān)系，綜合效率可能在80—85%都有?？煽啃砸彩且粋€重要的指標(biāo)，這邊不展開了。
最后，結(jié)合我們參與的這些工作，包括個人的一點思考。
我還是從運行控制方面去理解，首先，調(diào)度運行應(yīng)該結(jié)合電網(wǎng)的區(qū)域特性。江蘇有江蘇的特性，它包括一次調(diào)頻，包括它的AGC，包括有些指標(biāo)，都應(yīng)該結(jié)合不同的特性來定制不同的指標(biāo)要求。包括江蘇不同的地點，江蘇的鎮(zhèn)江是供電能力不足，江蘇馬上前兩天貼出來的那個公告，淮安他們是解決新能源消納，都應(yīng)該定制不同的控制指標(biāo)要求。另外，黑啟動這塊，現(xiàn)在招標(biāo)條件都能滿足去應(yīng)標(biāo)，真正去做的也不是說多難的事情，這個事情還要探索證明可行性，摸索整個方法出來。
最后一個，還是剛剛提到的，電站的一些運行能效，可靠性能指標(biāo)是很重要的關(guān)鍵性能運行指標(biāo)，我們電網(wǎng)側(cè)儲能實際是通過租賃的方式來實現(xiàn)電站管理的，目前沒有這些考核機(jī)制、管理辦法，實際上對整個電網(wǎng)、對儲能電站租賃方式下的儲能電站的管理還沒有形成閉環(huán)，我想批投運的電化學(xué)儲能電站電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用還沒有這么細(xì)，上午的時候俞總也說了，江蘇規(guī)劃了9GW的儲能，這么大的量上來如何去評價它，我的租賃費付給經(jīng)營者了，如何能體現(xiàn)對電站的成效、電網(wǎng)管理的成效，這些管理辦法要結(jié)合運行成效的指標(biāo)、可靠性的指標(biāo)進(jìn)行管理，這樣才能真正意義上由電網(wǎng)來管理儲能電站，發(fā)揮更多的電網(wǎng)關(guān)注的功能和作用。
我分享的內(nèi)容就這么多。謝謝各位專家！
