中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國家的1400余位嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院高級工程師李娜女士在“儲能電站暨微電網(wǎng)專場”，以《大容量電力儲能狀態(tài)評估及涉網(wǎng)性能檢測技術(shù)》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
李娜：大家下午好。我們這個單位原來是叫華北電力科學(xué)研究院，今天很高興能有這樣一個機會，讓大家認識我們。
我的匯報分為四個部分，第一是國家風(fēng)光儲示范電站工程概況的介紹，因為我們這個冀北電力公司所處的三北地區(qū)，主要是風(fēng)電比較多，另外還建有國家風(fēng)光儲示范電站這個工程，我們這個儲能專業(yè)也是隨著這個工程的建設(shè)，逐步培育起來的。
接下來是我們這些年來對儲能系統(tǒng)狀態(tài)評估技術(shù)研究成果，還有涉網(wǎng)性能檢測技術(shù)研究成果，最后給大家介紹冀北電科院新能源所的相關(guān)業(yè)務(wù)。首先給大家介紹一下風(fēng)光儲示范電站的工程概況，它的地理位置是坐落于張家口市張北縣境內(nèi)，一期建設(shè)風(fēng)電100兆瓦，光伏40兆瓦，儲能20兆瓦，并配套建設(shè)一座220千伏的智能變電站，二期建設(shè)風(fēng)電400兆瓦，光伏60兆瓦，儲能50兆瓦，這個是在規(guī)劃當(dāng)中。風(fēng)光儲新能源工程建成投運以來，在破解大規(guī)模新能源消納難題方面，以及大容量儲能在新能源電站的應(yīng)用技術(shù)方面，起到了引領(lǐng)示范的作用。
下面給大家重點介紹一下風(fēng)光儲示范電站的儲備系統(tǒng)，目前這個工程已經(jīng)開展了6類電化學(xué)儲能技術(shù)的運行研究以及實證評價，其中包括鋰電池儲能系統(tǒng)是14兆瓦，63兆瓦時，這個是涵蓋了4個鋰電池廠家。液流電池是2兆瓦、8兆瓦時，鉛酸電池儲能系統(tǒng)是2兆瓦時、2兆瓦時，這個也是涵蓋了兩個廠家。超級電容儲能系統(tǒng)是1兆瓦，鈦酸鋰電池儲能系統(tǒng)是1兆瓦，0.5兆瓦時。
我們作為一個省級電科院，我們對風(fēng)光儲進行了定期的測試，這是列出的是我們對風(fēng)光儲示范電站儲能系統(tǒng)某次測試的結(jié)果，它實現(xiàn)了30多萬節(jié)電池的集成應(yīng)用，能量轉(zhuǎn)換效率達到了92%，響應(yīng)速度小于900毫秒，整體出力偏差小于1.5%，而且它設(shè)計的組態(tài)方式就是風(fēng)、光、儲的出力疊加的方式達到了7種，發(fā)揮了儲能系統(tǒng)損失充放電的特性，可以迅速的調(diào)節(jié)風(fēng)光的出力波動，輸出功率波動小于5%/10分鐘，發(fā)電計劃的跟蹤偏差小于3%，基本達到了常規(guī)電源的水平，我們也在這邊列舉了一些國外的先進水平，相比之下風(fēng)光儲示范電站儲能性能還是比較優(yōu)秀的。
針對狀態(tài)評估的指標(biāo)我們也做了一些評價，這是風(fēng)光儲的風(fēng)電分系統(tǒng)，光伏分系統(tǒng)和電池儲能系統(tǒng)的一些狀態(tài)評估指標(biāo)，從儲能系統(tǒng)來看，可用容量達到91.5%，組間一致性偏差小于8%，也是處于領(lǐng)先的水平。
隨著梯次利用電池的發(fā)展，目前國網(wǎng)公司從2011年開始，就開始布局梯次利用電池相關(guān)的研究，這邊的表格里面列的是從2013年到2015年3個百千瓦級梯次利用電池儲能系統(tǒng)小的示范系統(tǒng)。隨著2016年國網(wǎng)公司有一個青島薛家島充換電站，它今年達到退役條件的電池有18兆瓦時，因此在這樣一個契機下，國網(wǎng)公司確定將薛家島退役的這批電池，應(yīng)用于風(fēng)光儲示范電站的二期建設(shè)，但是它是分批次建設(shè)，這一批次預(yù)計建設(shè)9兆瓦時。
我們作為技術(shù)服務(wù)單位，為了先期探索梯次利用電池儲能系統(tǒng)的工程化技術(shù)路線，也是在今年建設(shè)了1.2兆瓦時的梯次利用電池儲能系統(tǒng)，作為一個先期探索的實驗系統(tǒng)，已經(jīng)在風(fēng)光儲示范電站投運，這是現(xiàn)場的照片，我們對它進行了一些跟蹤測試，表明它的性能是可以適用于電力儲能應(yīng)用的。
以上是風(fēng)光儲示范電站的工程概況。
下面給大家分享一下儲能系統(tǒng)狀態(tài)評估技術(shù)的研究成果。這是一個狀態(tài)評估的方法框架，首先我們考慮的是對于整個儲能系統(tǒng)，從可靠性和發(fā)電性能的雙重緯度指標(biāo)下，去評價它的整體性能，如果整體性能出現(xiàn)問題的時候，再采用逐層評級的方法，去評估各個電池簇的狀態(tài)評估。評估指標(biāo)我們依據(jù)電池的類型不同，給它設(shè)計了不同的指標(biāo)，這里列舉的是鋰電池儲能系統(tǒng)的一些評估指標(biāo)。為了實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的現(xiàn)場評估，我們也研發(fā)了現(xiàn)場檢測裝置。
在風(fēng)光儲示范電站我們建立了基于可靠性核發(fā)電性能雙重指標(biāo)緯度的設(shè)備狀態(tài)評估體系，在儲能系統(tǒng)方面，使用可電量指標(biāo)表征發(fā)電能力，使用設(shè)備故障頻次指標(biāo)表征可靠性。當(dāng)這兩個指標(biāo)出現(xiàn)問題的時候，我們會接著往下面去評估。
針對不同的電池類型，我們設(shè)計出了不同的狀態(tài)評估體系，研制了移動式儲能系統(tǒng)檢測和缺陷診斷系統(tǒng)，使用我們這一整套的方法，可以使儲能單元的可用容量大幅提高，最主要的是它可以大大的節(jié)省維護的時間和人力成本。
這個圖是我們設(shè)備的照片，我們研發(fā)的這個設(shè)備特別的適合風(fēng)光儲示范電站多類型、多廠家的應(yīng)用場合，兼容多種通訊協(xié)議，并且能夠自定義充放電的流程，結(jié)果也可以溯源，是很適合在電站里進行性能評估和檢測的，這個是我們早期研制的設(shè)備，目前我們已經(jīng)針對梯次利用電池儲能系統(tǒng)，開發(fā)了第二代的現(xiàn)場診斷裝置。
這是我們在風(fēng)光儲示范電站的狀態(tài)評估應(yīng)用案例，對風(fēng)光儲電站C001單元的某一臺變流器進行現(xiàn)場測試之后，發(fā)現(xiàn)它可用容量為標(biāo)稱容量的65%，從狀態(tài)評估指標(biāo)上來看，電壓一致性比較差。針對現(xiàn)場檢測的需求，我們也不是單純的去給它做充放查找它的異常單體，而是為了節(jié)省時間設(shè)計了一組實驗工況，能夠在短時間內(nèi)獲取電池的剩余容量、能量，一致性參數(shù)、功率性能、還有內(nèi)阻性能等等，所有這些狀態(tài)評估指標(biāo)和維護用的參數(shù)。通過我們對一組實驗之后，就可以定位系統(tǒng)里面所有的異常單體，讓維護人員對異常單體進行補件或者更換備品之后，可用容量提升至標(biāo)稱容量的92%，而且電壓一致性明顯好轉(zhuǎn)。
上面是我們針對常規(guī)鋰電池的評估，針對梯次利用電池，我們是基于我們在實驗室里面對梯次利用電池長期的研究，去讓它循環(huán)，去看它每一個狀態(tài)評估參數(shù)的變化程度。去挑選了我們這一批次的梯次利用電池狀態(tài)評估的敏感參數(shù)，設(shè)計到我們現(xiàn)場診斷裝置里面，并且針對梯次利用電池儲能電站要進行電池之間橫向?qū)Ρ鹊男枨?，以及這次實驗和上次實驗歷史值縱向?qū)Ρ鹊男枨?，我們把這個設(shè)備里面新增了數(shù)據(jù)分析的功能，可以指導(dǎo)梯次利用電站的維護和檢修。
我們這套狀態(tài)評估體系，不僅包含儲能系統(tǒng)，而且風(fēng)電廠、光伏電站的狀態(tài)評估和發(fā)電性能的提升以及缺陷的診斷，都有一個很好的應(yīng)用，從2012年開始研究，2013年已經(jīng)把軟件輔助決策系統(tǒng)部署在風(fēng)光儲示范電站，到目前為止這里列舉了一些我們完成的業(yè)績，也是大大提升了風(fēng)光儲示范電站的發(fā)電性能。
下面說一下我們主要的業(yè)務(wù)方向，涉網(wǎng)性能的檢測。作為電科院我們常規(guī)開展的儲能系統(tǒng)的相關(guān)實驗，一個是整體性能的實驗，包括儲能電站及的效率或者是處理性能，以及出力相關(guān)的相關(guān)測試，另外是并網(wǎng)性能測試，包括功率類的，保護能力，電能質(zhì)量，連續(xù)運行能力等等，另外是業(yè)主比較關(guān)心的電池系統(tǒng)的狀態(tài)評估指標(biāo)，包括充放電能量，能量效率，還有一致性，SOC估算準確度等等這些性能。
目前我們所已經(jīng)取得認證的參數(shù)，在并網(wǎng)檢測方面，時間類的有充放電響應(yīng)時間，充放電調(diào)節(jié)時間，充放電轉(zhuǎn)換時間，功率類的有功的控制，無功的控制，有功無功組合、過載等等這些功率類的測試，還有效率實驗，電能質(zhì)量，充放電能量的測試，還有能量效率這八項參數(shù)現(xiàn)在已經(jīng)獲得了認可。
這里列舉的是我們一些檢測的業(yè)績，從2014年開始，我們對國內(nèi)的大約20家的先進儲能示范系統(tǒng)做了獨立的第三方性能驗收和評價，給他們出具了比較權(quán)威的報告。另外我們也長期跟蹤了風(fēng)光儲示范電站的9臺磷酸鐵鋰電池、2臺新型鉛酸電池，1臺鈦酸鋰電池、4臺液流電池的電池系統(tǒng)性能驗收及儲能單元并網(wǎng)驗收，這些都是我們的檢測業(yè)績。
除了涉網(wǎng)性能以外，我們還擁有風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)實驗室，與儲能相關(guān)的是包括檢測平臺，常規(guī)的電池實驗我們都可以做。電池級、模組級還有循環(huán)性能測試等等都是符合標(biāo)準要求的。另外比較有特色的是，我們擁有基于RTLAB的儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)半實物仿真平臺，深入開展電力儲能在新能源電站、高壓輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)等不同應(yīng)用場景下的容量配置及運行控制技術(shù)。
這個是我們在實驗室里面，近期做的一個薛家島充換電站電池模組的實驗，右邊這個圖是我們把里面比較優(yōu)秀的單體和比較差的單體拿出來，比較它各個性能是如何變化的。
下面給大家介紹一下我們冀北電科院新能源所的業(yè)務(wù)。從專業(yè)的重點研究方向來說，我們是分為三個組，一個是并網(wǎng)組，風(fēng)電組還有儲能及太陽能發(fā)電組。并網(wǎng)組也是電科院的主要業(yè)務(wù)，它主要研究的問題就是電力電子化，電力系統(tǒng)新型穩(wěn)定問題分析語控制，大規(guī)模新能源運行特性評價、大規(guī)模新能源集群控制及調(diào)度，新能源接入柔性直流電網(wǎng)適應(yīng)性、大規(guī)模新能源并網(wǎng)消納機市場政策等方面的研究。
風(fēng)電組主要開展的是場站機組的并網(wǎng)控制及檢測，還有維護、精益化運行維護等業(yè)務(wù)。儲能和太陽能組也是光伏并網(wǎng)控制技術(shù)及檢測，還有光伏電站的故障診斷，還有并網(wǎng)驗收這些都可以做。儲能系統(tǒng)剛才給大家介紹了，我們的主要業(yè)務(wù)也就是去做它的運行控制，故障診斷，運維這方面的業(yè)務(wù)。
從能力及業(yè)務(wù)方面，我們在電網(wǎng)側(cè)主要是有五大專業(yè)能力：第一、大規(guī)模新能源集群鼓掌機理分析及仿真驗證；第二、新能源運行特性分析語并網(wǎng)性能評價；第三、新能源發(fā)電實測建模與半實物仿真；第四、大規(guī)模新能源集群優(yōu)化調(diào)度控制；第五、新能源消納能力預(yù)測。
在發(fā)電側(cè)我們具備：第一、新能源設(shè)備/場站并網(wǎng)性能測試及性能提升；第二、新能源設(shè)備和電站性能測試、評估與性能提升；第三、第三方評估的能力；第四、電力儲能應(yīng)用資訊及第三方檢測；第五、風(fēng)光資源預(yù)測與評估服務(wù)；第六、提供新能源技術(shù)經(jīng)濟分析咨詢。
我們與風(fēng)光儲示范電站之間我們?yōu)樗麄兲峁┤轿坏募夹g(shù)服務(wù)，生產(chǎn)方面我們?nèi)粘５尿炇諏嶒?、抽檢實驗，還有性能優(yōu)化，這些都是我們?nèi)粘５纳a(chǎn)工作。
科技方面我們每年都會聯(lián)合申報一些大型的科技項目，去解決風(fēng)光儲示范電站生產(chǎn)實踐中遇到的問題。
目前我們正在開展的重點業(yè)務(wù)，在這里列了七條，和我們儲能相關(guān)的主要是虛擬同步機技術(shù)研究與示范工程的支撐，也是和風(fēng)光儲示范電站的虛擬同步機工程相互支撐的研究方向。第三個是大規(guī)模動力電池梯次利用技術(shù)深化研究及運行示范，這個也是為風(fēng)光儲示范電站正在建設(shè)的9兆瓦時梯次利用電站做配套的研究。第三就是大型風(fēng)電廠智能運維關(guān)鍵技術(shù)研究及示范，這個也是我們開展的重點方向。
以上是我們冀北電科院的介紹，以及我們的分享，非常感謝大家，如果有任何需要交流的，歡迎與我們聯(lián)系，謝謝。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
發(fā)言人簡介：
李娜，國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院高級工程師，國家電網(wǎng)公司實驗室“風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)實驗室”儲能試驗區(qū)負責(zé)人，從事電力儲能與電網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)研究；自國家風(fēng)光儲示范電站建成以來，長期跟蹤儲能系統(tǒng)運行情況。多次參與國內(nèi)儲能工程第三方性能驗收。
