中國儲能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應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25日上午的“儲能電站與技術應用（二）專場”，國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學研究院新能源所所長劉輝在會上分享了主題報告《風儲系統(tǒng)協(xié)調控制策略研究》，以下為演講實錄：
劉輝：大家上午好！非常高興今天能有機會跟大家匯報一下，我們在儲能電能側應用的案例。大家知道最近這一年新能源發(fā)展非?？?。以風電為例，全世界接近三分之一多的風電都裝在了中國。每年風電裝機新增的容量接近一半裝在了中國。2011年的時候，我們這個工程是一期工程投產(chǎn)。今天主要匯報的是我們站里面儲能的運行情況。
今天給大家匯報的內容是三個部分，第一部分給大家講一下風光儲這幾年運行的情況，二和三是最近幾年我們在風光儲做的一些工作。梯次利用的儲能系統(tǒng)以及新能源主動支撐方面的應用。風光儲剛才給大家講了，從2009年開始工程開始啟動建設。2011年一期工程投產(chǎn)，2012年是二期工程投產(chǎn)。從2016年到現(xiàn)在做的就是動力電池梯次利用的示范和虛擬同步機的示范。
簡單給大家回顧一下，風光儲現(xiàn)在的裝機情況。光伏現(xiàn)在是十萬，示范類型有五種，工業(yè)上能用的都示范了。多晶硅、多晶硅等等。風電一共是七個機型，容量從兩兆瓦到五兆瓦。五兆瓦是陸上容量最大的。這是今天給大家說的重點，就是儲能。這個站里面配的儲能一共是七大類，原來設計的是六類，最后2017年的時候投產(chǎn)了梯次利用的儲能，就是七類。鋰電池儲能系統(tǒng)、鉛酸還有鈦酸鋰、液流、超級電容。它的應用情況，它有四大功能，跟蹤計劃能力，平滑處理，削峰填谷等等四大功能。
時間關系簡單給大家講一講，最近一兩年運行上的案例。第一個就是跟蹤計劃處理。黑色的曲線就是下達給電站的指令。綠色的這條曲線是風和光加在一起處理的綜合。有了儲能的電站，風光儲加起來的就是紅色的紅線，和計劃曲線接近度非常高。我們做了一個對比，在一些計劃容許范圍內的比值，有了儲能的存在以后，提高了很多，由60%提高到90%。這是今年二月份的儲能系統(tǒng)。通過這種模式，不光能跟蹤計劃處理，還能通過減少棄風實現(xiàn)盈利。一個月16萬元。這是平滑波動運行數(shù)據(jù)分析，下面黑色的曲線就是儲能的處理變化。上面的分別是風和光的處理變化。這邊是平滑以后的效果。
因為我們是電科院，這幾年對風光儲的儲能從投運到現(xiàn)在有七八年的時間了。這是一些實驗的主要結果，2017年10月份一次實驗的結果。電池廠家也很多，能量保持率還有能量轉化的效率，差異性還是比較大的。好的效率能在90%左右。這個效率是沒有包含變流器的，所以會偏高一些。根據(jù)單體電壓還有內阻抗對劣化的電池做一個識別。每年風光儲都要換掉一些電池，由廠家去更換。電科院跟風光儲開展的一些工作。
后面兩個是今天給大家介紹的重點。梯次利用風光儲做了兩個小工程，一個就是2016年的時候，做了一個1.2MW的梯次利用。這是對外宣傳比較多的。這是3MW，3h的梯次利用。該系統(tǒng)采用青島薛家島電動大巴退役的電池完成的。這個大家都懂。電池篩選、成組的過程如下。電池篩選重組，一個是剩余容量，一個是重新配組。在實驗室里面也對退下來的電池做了很多檢測。這是我們系統(tǒng)的構成情況。
重點給大家講講儲能在新能源主動支撐方面的應用。剛才主持人劉總都講了，虛擬同步機。這一塊不給大家說太細。給大家?guī)讉€概念，虛擬同步機使新能源由被動調節(jié)轉為主動支撐。我個人認為，這應該是新能源的發(fā)電裝備的一次升級換代。這種需求很大。這種需求主要在中國。時間關系就不給大家講了。被動調節(jié)是什么，主動調節(jié)是什么。原來不具備主動支撐電網(wǎng)能力的。一次調頻本來是不具備的。不需要接受調度給的指令，根據(jù)電網(wǎng)的信號變化，電壓和頻率的變化自動改變阻尼。就跟人一樣，這個東西很熱，大人告訴你不能摸，這就是被動的反應。摸了以后手很快地縮回來，這就是主動反應。我是搞新能源并網(wǎng)的，我們覺得主動支撐應該是未來五年的新能源這一塊的發(fā)展重點。儲能在這個過程中扮演了非常重要的角色。
我們在風光儲做了六種虛擬同步機，其中三大類。光伏虛擬同步機、風電虛擬同步機和電站式虛擬同步機。其中光伏虛擬同步機采用的是配置超級電容還有磷酸鐵鋰電池。整個工程2017年底投運，第一臺虛擬同步機是2016年投運的。這是風電虛擬同步機，這是2MW的風電。光伏虛擬同步機配了兩種電池，一個就是鋰電池，一個就是超級電容。10%的儲能的配置，我們的配置因為500千瓦的配置器。下面有一些對比。給大家說一個結論。這是儲能的虛擬同步機，兩個廠家，各做了兩臺儲能虛擬同步機，分布是5MW20分鐘的。它能承擔起100MW的風電廠。我們采用的方法，就是電壓源型，不是下垂控制的。控制結構是主控和模塊化分層控制。電池這一塊有兩種技術，一種就是低電壓的雙級拓撲結構。還有SOC的主動均衡和容量保持的策略。整個指標虛擬同步機慣量的響應時間是50毫秒?，F(xiàn)場的實驗室做過一些實驗。剛才劉總也講到了，這個地方就不展開講了。
下面有幾點，我們的示范工程的研究結論。也不一定對，就是我們自己的一些摸索探索，供大家參考。第一個，在主動支撐方面，我們需要什么樣的儲能？是鋰電池還是超級電容？原來大家最早的想法一次調頻需要響應速度非常批，鋰電池響應速度不夠快。但是經(jīng)過我們的實驗，鋰電池足夠了。鋰電池根本不是問題。超級電容也很好，但是它的容量是一個問題。我們在一次調頻做的時候需要有一定的時間長度，比較好的是五分鐘以上。五分鐘以上的超級電容價格是很高的。這是關于主動支撐這一塊電池類型的選擇。另外就是儲能的布置，是在電站內和每個電流器開始配還是整場配。第三個風電調頻，有好多種方案，預留備用的方法和加充儲能。這個就不說了。
這是預留備用調頻方案。不同的處理曲線算出來的東西是不一樣的，我們在這種案例下算出來是49%。從技術經(jīng)濟角度講，預留備用的方法基本上就被槍斃了。這種案例會越來越少。這是配置儲能，這是一個示范工程的例子，總投資是兩千多萬。每年的投資大概算下來就是一兩百萬的水平。剛才每年給大家對比的數(shù)字是兩千多萬的棄風電量。經(jīng)濟優(yōu)勢非常明顯。我們還是推薦，如果要預留備用的方法還是配置儲能要明顯地更為經(jīng)濟。這一塊就是延伸性的，還可以把儲能和風電集組的風輪的轉子慣量結合起來。
這就是我今天給大家分享的一些內容。歡迎大家會后批評指正，謝謝大家！
