中國儲能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月26日上午的“儲能電站與技術(shù)應(yīng)用（四）“專場，江蘇電機(jī)工程學(xué)會儲能專委會秘書謝珍建在會上分享了主題報告《電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用實踐及展望》，以下為演講實錄：
謝珍建：各位嘉賓，上午好！下面我講一講電網(wǎng)側(cè)儲能電站的實踐應(yīng)用。去年鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲能取得了一定的成果，在鎮(zhèn)江儲能的基礎(chǔ)之上，我們最近也做了一些工作，今天把前面做的一些工作跟大家做一個交流和分享。
當(dāng)前，儲能在電網(wǎng)的應(yīng)用側(cè)重引領(lǐng)，江蘇儲能在電力領(lǐng)域應(yīng)用走的還是比較快的，在這個基礎(chǔ)之上，為了更好的去推動我們儲能的一些應(yīng)用和實踐，在江蘇電機(jī)工程學(xué)會的指導(dǎo)下成立了儲能專業(yè)專委會，希望以這樣一個平臺來推動我們不管是電網(wǎng)側(cè)還是電源側(cè)、用戶側(cè)的儲能更廣泛應(yīng)用。
下面正式開始我的分享，第一部分，介紹一下電網(wǎng)側(cè)儲能的應(yīng)用背景。
在江蘇電網(wǎng)應(yīng)用儲能，著重契合于自身的發(fā)展。這兩年江蘇推進(jìn)能源變革，推動蘇州建設(shè)能源變革典范城市，對江蘇電網(wǎng)來講最大的變化是什么呢？是不管是在電源側(cè)、還是在我們的用電側(cè)，能源生產(chǎn)和消費(fèi)都在向清潔低碳轉(zhuǎn)型。在這樣一個能源轉(zhuǎn)型的背景下，對電力系統(tǒng)來講，其實就有很大的清潔電力的消化壓力，在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的過程當(dāng)中，存在運(yùn)行安全、能效提升的迫切需求，儲能在這個里面可以更好的發(fā)揮作用。
儲能為什么在這個時間點(diǎn)開始推廣應(yīng)用？儲能發(fā)展了很多年，從2010年之前就開始在研究。但實際上，最關(guān)鍵的成本問題，儲能要在電力系統(tǒng)里應(yīng)用的問題，成本只有低到了一定階段才具備商業(yè)化的可能，電網(wǎng)里面用的時候也是一樣的，在這樣的背景下他能否替代我們傳統(tǒng)的一些電力設(shè)施來保證和優(yōu)化我們電網(wǎng)的發(fā)展，儲能的成本下降給我們在電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。從產(chǎn)業(yè)鏈來講，無關(guān)是從國家五部委還是江蘇省能源局，其實都有產(chǎn)業(yè)推動的一些需要，也印發(fā)了大量的政策措施來推動，主要標(biāo)志還是2017年國家能源局的文件推動。從江蘇電力公司來講，從我們建設(shè)電網(wǎng)主要是服務(wù)于電網(wǎng)安全，目前我們已經(jīng)做了一個大規(guī)模源、網(wǎng)、荷的友好互動系統(tǒng)，但是友好互動系統(tǒng)的資源在哪里？以前我們在用戶上面去找，這個經(jīng)濟(jì)可用的用戶側(cè)資源其實是有限的，而且比較分散，在此基礎(chǔ)之上需要通過儲能來對可調(diào)控資源進(jìn)行補(bǔ)充。通過儲能的應(yīng)用，可以提升我們電網(wǎng)的瞬時、短時和時段三個能力，來提高電力系統(tǒng)的安全水平。同時，為推動儲能的應(yīng)用，江蘇公司內(nèi)部充分調(diào)動資源，協(xié)調(diào)公司相關(guān)部門按照職責(zé)分工都來參與儲能應(yīng)用的研究。
第二部分，鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲能的實踐。這個部分我們簡單回顧一下。
鎮(zhèn)江儲能在應(yīng)用的時候他的驅(qū)動力，主要是當(dāng)時鎮(zhèn)江東部分區(qū)供電能力不足，需要快速的形成供電能力，需要采用電儲能的這種比較靈活、比較快速布局的這樣一種方式。為了解決供電能力的問題，在選型時，要求儲能能夠跟負(fù)荷特性的用電曲線匹配，能夠通過他的削峰填谷的作用減少我們斷面輸電的瓶頸，分析后采用的兩個小時系統(tǒng)。從儲能電站設(shè)備選型來說，主要包括采用磷酸鐵鋰電池、預(yù)制倉布置方案，采用單母線分段接線，主要一二次設(shè)備放入預(yù)制倉等等。
那么鎮(zhèn)江儲能應(yīng)用后發(fā)揮的作用怎么樣呢？儲能在鎮(zhèn)江電網(wǎng)應(yīng)用，要服務(wù)于電網(wǎng)安全，首先是要把它放在源、網(wǎng)、荷系統(tǒng)里面，快速的響應(yīng)。源、網(wǎng)、荷系統(tǒng)的功能主要是響應(yīng)特高壓直流發(fā)生故障，發(fā)生故障以后電網(wǎng)頻率快速的會跌落到最低點(diǎn)，這個時間可能就十幾秒鐘，在十幾秒鐘里面出現(xiàn)的巨大功率缺額能夠及時調(diào)用的資源有限。儲能的響應(yīng)時間效果，大家看右邊這張圖，能夠在60毫秒以內(nèi)，就能夠?qū)崿F(xiàn)滿充到滿放的轉(zhuǎn)換。從整個儲能電站來講，實際測試發(fā)現(xiàn)，在100毫秒以內(nèi)，整個站就能夠?qū)崿F(xiàn)從充電到放電的轉(zhuǎn)換。接入到源、網(wǎng)、荷、儲系統(tǒng)以后，因為要從主站指令，再加上通信的這樣一些延時，整個系統(tǒng)的響應(yīng)時間在350毫秒，這個響應(yīng)速度對系統(tǒng)的頻率支撐就非常有效了。（PPT）左邊這張圖是一個儲能參與緊急控制系統(tǒng)的架構(gòu)，整體來講儲能是作為整個源、網(wǎng)、荷、儲系統(tǒng)很重要的資源。
再來看看儲能在頂峰運(yùn)行方式下的作用。剛才講到鎮(zhèn)江儲能建設(shè)是因為供電能力不足，就是說在用電高峰的時段能不能把最大用電時關(guān)鍵斷面的潮流降下來。右邊這張圖展示的就是儲能尖峰時段的頂峰效果，從儲能開始放電到儲能放電結(jié)束，受電曲線的發(fā)生了變化。上面藍(lán)色的實際上是實際的用電曲線，下面那個是考慮儲能以后用電的曲線，相當(dāng)于是在尖峰時段用電出現(xiàn)了減少。鎮(zhèn)江的儲能是分布式布置方式，所以從調(diào)控來講，需要把這些分布的儲能要進(jìn)行聚合，把不同功率、不同狀態(tài)的儲能進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控，跟我們斷面的約束要進(jìn)行關(guān)聯(lián)，來實現(xiàn)快速的功率控制，以上是在夏季高峰時段運(yùn)行的一個方式。
夏季高峰以后，其他的時段怎么運(yùn)行呢。電網(wǎng)側(cè)儲能的運(yùn)行設(shè)了優(yōu)先級，第一級，就是前面介紹過的，納入到源、網(wǎng)、荷、儲事故應(yīng)急響應(yīng)，這個是最快的，也是優(yōu)先級最高的。第二級，就是一次調(diào)頻，就是說電網(wǎng)在響應(yīng)頻率下降的時候，電網(wǎng)本身的一次調(diào)頻能力不足，通過儲能電站來響應(yīng)一次調(diào)頻的功能，這個作用對電網(wǎng)的支撐是非常有效的。在之后才是納入我們的AGC，通過儲能電站參與電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)以后，讓他響應(yīng)ACE的信號進(jìn)行控制，對我們CPS指標(biāo)的考核其實是非常有好處的。下面做了一些CPS指標(biāo)的對比，效果是比較明顯的。
關(guān)于一次調(diào)頻效果，有一個案例，上半年核電機(jī)組發(fā)生故障損失百萬千瓦機(jī)組，系統(tǒng)的頻率就快速的下降，右邊那張圖做了一個對照，上面那個功率上升的比較快的就是儲能電站的響應(yīng)曲線，頻率下來之后儲能電站很快的就響應(yīng)起來了。下面那兩張對比的曲線，實際上是常規(guī)火電廠的出力響應(yīng)曲線，可以看得出來火電廠的響應(yīng)曲線和儲能電站的響應(yīng)曲線差異比較大，儲能的響應(yīng)速度比較快，能夠快速的達(dá)到額定功率。
儲能電站參與調(diào)壓的情況。右邊那張圖上面可以看得出來，因為鎮(zhèn)江儲能電站是裝了SVG的，該站的SVG響應(yīng)是在兩個兆乏以內(nèi)，這個范圍之內(nèi)是優(yōu)先用SVG來響應(yīng)的，但是在這個范圍之外的響應(yīng)，就是通過PCS，可以看到PCS的響應(yīng)速度其實也是很快的。左邊那個是響應(yīng)的效果，就是考慮了儲能以后對整個站的電壓控制。
從鎮(zhèn)江儲能電站實踐看，設(shè)計和功能應(yīng)用方面仍然存在的一些問題，電站投運(yùn)以后，又詳細(xì)地進(jìn)行了后評價、評估。整體上，還有很多方面需要去提升，比如說從占地來講，101兆瓦占地33.7畝，基本上每千瓦200多個平方，第二個是功率密度，當(dāng)時選的是1兆瓦/2兆瓦時的艙，可不可以再優(yōu)化、和標(biāo)準(zhǔn)化。第三是安全性，電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用的時候怎么考慮和提高安全性。第四個是電池選型，特別是電芯，選型很多，有大有小、有多有少，也是不統(tǒng)一。
第三個部分，在鎮(zhèn)江儲能電站基礎(chǔ)上的優(yōu)化升級。
在鎮(zhèn)江儲能電站實踐的基礎(chǔ)上，通過總結(jié)在調(diào)試、運(yùn)行階段存在的問題，提出了優(yōu)化方案。編制《儲能電站關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)規(guī)范》，這個《規(guī)范》就是針對一些關(guān)鍵設(shè)備，主要是變流器、儲能電池、監(jiān)控系統(tǒng)等等進(jìn)行規(guī)范，確保儲能電站與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。還編制了《江蘇省電網(wǎng)儲能電站模塊化典型設(shè)計方案》，希望通過模塊化的設(shè)計，在新的儲能電站可以更簡單、快速的應(yīng)用。對電站進(jìn)行優(yōu)化升級，主要提升三個方面：綜合性能、選型標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化設(shè)計。編制的技術(shù)規(guī)范書，通過了外部專家評審，典型方案則根據(jù)工程規(guī)模、應(yīng)用形式，分別設(shè)計典型應(yīng)用方案。典型設(shè)計包括了八個方案，按照儲能電站功率包括了1萬、2萬、4萬和10萬千瓦，配電裝置形式有戶外的、有半戶內(nèi)的，設(shè)置這樣的模塊基本上能夠滿足大部分工程建設(shè)的需要。
優(yōu)化以后的儲能電站，重點(diǎn)實現(xiàn)以下幾個方面的特色。
一是更安全。
關(guān)于儲能電站安全考慮，儲能電站一定會出事，不是今天、就是明天，關(guān)鍵如何減少事故的概率，在出事后怎么控制更小的范圍，一方面是對艙的規(guī)模大小進(jìn)行控制，同時出了事以后不要波及更大的范圍。儲能電站的安全理念就是，預(yù)防為主、防消結(jié)合。這個安全防護(hù)體系的核心是構(gòu)建了三級防護(hù)系統(tǒng)：第一級是在電池艙，要在電池艙里面要增加一些事故過程中典型氣體的探測，將氣體的探測結(jié)果跟消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動，當(dāng)發(fā)生事故的時候消防系統(tǒng)就要進(jìn)行關(guān)聯(lián)響應(yīng)。同時要從電池艙的設(shè)計上面進(jìn)行有效控制，還要電池倉接入自動安全消防系統(tǒng)。第二級，是在站區(qū)內(nèi)部劃分成不同的單元，大單元、中單元、小單元，鎮(zhèn)江東部儲能電站電池艙之間通過3米的道路隔離，優(yōu)化后每兩個電池艙中間是防火隔離墻，把電池艙并起來，這是小單元。鎮(zhèn)江東部儲能電站的PCS艙，是就地布置在空地上的，優(yōu)化后放到建筑物里去，可以優(yōu)化PCS運(yùn)行的環(huán)境，同時也能夠起到安全隔離的作用，這是中單元。多個電池艙中分區(qū)，大概4萬到5萬千瓦的規(guī)模，組成一個大單元，大單元之間是通過道路的隔離。第三級，就是事故發(fā)展到最后，用水消防作為最后一道防線，事故進(jìn)展到最后單個艙就放棄了，相用移動式的冷卻水系統(tǒng)來實現(xiàn)降溫，減小事故損失。
二是更省地。
從PCS來講，PCS的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品主要的幾個規(guī)格，鎮(zhèn)江東部主要采用500千瓦的，調(diào)研發(fā)現(xiàn)500千瓦和630千瓦，從設(shè)備來講都是比較成熟的，價格也差不多，電網(wǎng)企業(yè)想用的、想要的東西是功率的快速響應(yīng)，所以PCS功率選擇時從500千瓦提高到630千瓦對電網(wǎng)更有利。從電池艙來講，單艙到底放多少的電池？這里面一方面涉及到可承受的損失大小，參考電網(wǎng)設(shè)備，一個艙的損失價值在三四百萬元，相對來講是比較合理的。另一方面，要提高單艙的能量密度，還涉及到電池的能量密度，與電芯的大小也很有關(guān)系，通過調(diào)研各個廠家發(fā)現(xiàn)，在艙里面放2.2兆瓦時，艙體布局上比較合理，對電池的要求，特別是對電芯的容量大小也提出了要求，大部分廠家基本能夠滿足。對PCS接線來講，選了大容量的變流器以后，同時要把變流器并列運(yùn)行，鎮(zhèn)江儲能電站有兩種方式，一種是變流器并列運(yùn)行的，還有一種通過分列變壓器接入的，可以減少變壓器的數(shù)量，優(yōu)化后都把變流器都并列起來可以節(jié)約場地和投資。對變電站布置來講，升壓變和PCS成排對稱布置方式，可以減少占地面積，也讓儲能站更美觀。
三是更節(jié)能。
鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲能電站綜合效率一般在85%，電池充放效率在90%以上，其它主要是工業(yè)空調(diào)、儲能輔助系統(tǒng)用能損耗，節(jié)能的關(guān)鍵是在輔助設(shè)施上減少電能損耗，一些關(guān)鍵設(shè)備的選型進(jìn)行優(yōu)化。
四是更先進(jìn)。
電池的電芯容量適當(dāng)擴(kuò)大，在減少電池數(shù)量的同時提高安全。在電池模塊成組的時候，預(yù)留一定的空隙，可以作為消防的管道。對電池健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，具備測量或計算電池內(nèi)阻的功能，分析電池內(nèi)阻變化趨勢。提升預(yù)制艙性能，能夠適應(yīng)儲能電池運(yùn)行的環(huán)境。PCS系統(tǒng)采用并聯(lián)接入方式，監(jiān)控系統(tǒng)就地布局，對所有PCS都接入源、網(wǎng)、荷系統(tǒng)。
五是更利于運(yùn)維。
電池艙的寬度提升到2米8，把通道的運(yùn)維寬度到了1米以上，這樣運(yùn)維可以更靈活。儲能電站配置就地監(jiān)控系統(tǒng)，方便運(yùn)維。PCS、升壓匯流站布局在戶內(nèi)，減少天氣影響。低壓側(cè)設(shè)置一些環(huán)網(wǎng)柜，提升運(yùn)維安全性。
最后，第四部分講一下電網(wǎng)側(cè)儲能研究展望。
政策方面，儲能在電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用，是否進(jìn)輸配電價，關(guān)系到未來再電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用的前景，我們認(rèn)為，主要功能是服務(wù)于電網(wǎng)安全的電網(wǎng)側(cè)儲能，需要爭取進(jìn)輸配電價，也是比較合適的。
新型儲能技術(shù)路線方面，什么技術(shù)路線對電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用場景更有益？比如飛輪儲能、全釩液流等其它儲能技術(shù)路線的應(yīng)用，未來儲能電池需要結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，采用多種技術(shù)路線，而不僅局限于當(dāng)前鋰電。
在新型應(yīng)用場景方面，目前儲能電站更多的是接入變電站的中低壓側(cè)，側(cè)重在10kV及以上電網(wǎng)。未來會不會引申到配電網(wǎng)的內(nèi)部，同時優(yōu)化儲能同時兼顧大電網(wǎng)和配電網(wǎng)需求，將大電網(wǎng)和配電網(wǎng)聯(lián)合起來優(yōu)化，這樣儲能電站在配電網(wǎng)應(yīng)用的時候就有了新的場景，包括在微電網(wǎng)應(yīng)用場景。
當(dāng)前電網(wǎng)側(cè)儲能主要考慮儲能電站與變電站結(jié)合，未來可以進(jìn)一步豐富，探索變電站+儲能+數(shù)據(jù)中心等其它模式。電網(wǎng)側(cè)儲能電站的投資方式包括電網(wǎng)公司投資，也包括由各個相關(guān)的市場主體來投資建設(shè)，關(guān)鍵是儲能應(yīng)用的主要功能是保證電網(wǎng)安全，符合電網(wǎng)發(fā)展的方向。
我的匯報就到這里。謝謝大家！
