中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)、全國(guó)微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司等單位聯(lián)合召開的“第三屆全國(guó)電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計(jì)院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機(jī)構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會(huì)。
會(huì)議期間，南京國(guó)臣直流配電科技有限公司總經(jīng)理李忠分享了主題報(bào)告《儲(chǔ)能系統(tǒng)的直流故障類型及保護(hù)措施》，以下是演講全文：
李忠：謝謝各位同仁今天來參加這次會(huì)議。我今天把這個(gè)題目略作調(diào)整，20分鐘很難把直流側(cè)的故障類型和保護(hù)的類型講的細(xì)，所以我想更宏觀的來講一下。
我是學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)專業(yè)，和許處一個(gè)專業(yè)，我想從我們繼電保護(hù)的專業(yè)怎么來看現(xiàn)在儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全和保護(hù)。
大家知道現(xiàn)在儲(chǔ)能系統(tǒng)尤其是大型的儲(chǔ)能站發(fā)生的事故頻率還是比較高的，從這個(gè)角度上，從制造儲(chǔ)能的廠商來講，是讓你們的生意更難做了，大家都不敢用。從我們用戶的角度來講，我們知道儲(chǔ)能是個(gè)好東西，但是我們?cè)谶x擇儲(chǔ)能的時(shí)候就偏于保守，像鋰電池在工業(yè)的場(chǎng)合基本上都不敢用，大部分都在用鉛酸或者鉛炭，這樣就造成了雙輸?shù)木置妗?
儲(chǔ)能一旦發(fā)生了問題，大家都在問到底是誰的問題，很多時(shí)候大家把這個(gè)問題都推到電池的質(zhì)量上面，電池其實(shí)經(jīng)過了這么多年的發(fā)展，我認(rèn)為電池的質(zhì)量和工藝都有大幅度的提高，我們儲(chǔ)能上面還用了一些BMS，它是不是跟我們安全防護(hù)有關(guān)系？施工的質(zhì)量、運(yùn)行的環(huán)境、運(yùn)行管理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)都可能有問題，但是問題到底出在哪里？
我想從電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)來看儲(chǔ)能在整個(gè)電力系統(tǒng)中的位置。電力系統(tǒng)的位置應(yīng)該更像抽水蓄能，它其實(shí)就是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的組合，它只是一種特殊的發(fā)電機(jī)。我們?cè)诎l(fā)電機(jī)，尤其是大型發(fā)電機(jī)生產(chǎn)使用的過程中我們?cè)趺磥戆踩Ｕ系哪兀楷F(xiàn)在我們幾大大型的電機(jī)廠生產(chǎn)制造工藝都很好了，很多大機(jī)組都出口了。
運(yùn)行管理大家知道，我們一進(jìn)發(fā)電廠就看到有很大的監(jiān)控室，這個(gè)監(jiān)控室里面有熱的、有電的，電的這塊就做的很細(xì)。還有一塊是運(yùn)行檢修的維護(hù)，大家知道電廠基本上是四年一大修，兩年一小修，整個(gè)的檢修周期非常長(zhǎng)，有的很多是要找我們電機(jī)原始的廠家進(jìn)行檢修。
第四個(gè)重要的也是我的專業(yè)，就是繼電保護(hù)。大家知道除了監(jiān)控室以外，它里面還有一個(gè)控制室，這里面就有我們發(fā)電機(jī)的一整套完整的保護(hù)裝置，這個(gè)保護(hù)裝置有什么要求呢？第一個(gè)繼電保護(hù)用的尤其是主保護(hù)用的測(cè)量回路裝置是不允許跟其他的混在一起的，故障錄波不允許，調(diào)控的都不允許，這個(gè)是保證它的重要的位置。
第二，完全雙重化配置?，F(xiàn)在稍微大一點(diǎn)的發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)，都是完全獨(dú)立的兩套，我們以前賣一套，現(xiàn)在基本上賣兩套。有的要求高的還要兩套原理不一樣，這說明發(fā)電機(jī)保護(hù)的重要性。
第三，主后備保護(hù)緊密結(jié)合，有近后備有遠(yuǎn)后備，近后備就是一套裝置里面還有兩個(gè)保護(hù)，主保護(hù)萬一不行了，里面還有一套保護(hù)來保護(hù)。這套裝置不行了，遠(yuǎn)方還有一個(gè)保護(hù)，所以有完好的級(jí)差。從繼電保護(hù)四個(gè)基本的要求，可靠性就是不要亂動(dòng)，速動(dòng)性就是故障發(fā)生的第一時(shí)間把它切除，靈敏性是對(duì)故障的反應(yīng)要準(zhǔn)確，在不該動(dòng)的時(shí)候不能動(dòng)。另外就是選擇性，把故障的部分切除，而不要把不故障的部分切除。
還有一個(gè)，故障錄波。在發(fā)動(dòng)機(jī)上面有一個(gè)獨(dú)立的故障錄波，這樣對(duì)我們發(fā)電機(jī)的故障以后一系列的動(dòng)作響應(yīng)有一個(gè)完整的記錄，同時(shí)也能反過來驗(yàn)證我們保護(hù)的原理和判斷是不是準(zhǔn)確。
在發(fā)電機(jī)整個(gè)的保護(hù)發(fā)展過程中間，我們形成了一整套的書籍、標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)發(fā)電機(jī)保護(hù)也獲得了國(guó)家科技進(jìn)步技術(shù)獎(jiǎng)，這是我導(dǎo)師在2001年獲得的國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)，應(yīng)該說以繼電保護(hù)為獨(dú)立的裝置獲得國(guó)家級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)的我想以后可能不會(huì)有了，因?yàn)楝F(xiàn)在很多都是要大的包裝，大而全一整套系統(tǒng)，但是單獨(dú)這么一個(gè)裝置，因?yàn)槲耶?dāng)時(shí)在南置工作，南置做的發(fā)電機(jī)保護(hù)當(dāng)時(shí)做了國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)，我覺得挺難，充分說明了發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)在電廠運(yùn)行安全中的重要作用。
反過來看儲(chǔ)能系統(tǒng)現(xiàn)在用了哪些保護(hù)。第一，熔芯。是從熱積累來做的，它是一個(gè)模擬的器件，最大問題就是時(shí)間的不決定性，它和溫度相關(guān)。另外靠繼電器，它需要外面的驅(qū)動(dòng)，而且繼電器最大的問題是它不能拉斷故障電弧，即使電池短路了，BMS或者其他的控制系統(tǒng)我讓它跳就有可能存在跳不開的情況。上周才跟韓國(guó)的一家做高壓繼電器的廠家聯(lián)系，LG和三星好多用的就是他們的東西，他的整個(gè)故障電流的能力是很低的，我們現(xiàn)在故障電流一般都是達(dá)到幾十倍以上，他大概只有幾倍，時(shí)間只有一個(gè)毫秒，超過一個(gè)毫秒他已經(jīng)拉不開了，滅火能力會(huì)很差。
還有是我們用了直流的斷路器，大家感覺這個(gè)已經(jīng)投了血本了，因?yàn)橹绷鞯臄嗦菲飨鄬?duì)來講價(jià)格比較高一些。直流斷路器里面它自己含了兩種保護(hù)，是一個(gè)模擬的保護(hù)，熱脫扣和磁脫口，它和外面的運(yùn)行環(huán)境也有關(guān)系，而且它的離散性比較大。我們?cè)谠O(shè)計(jì)選型用斷路器的時(shí)候，一般選擇的額定參數(shù)跟實(shí)際的運(yùn)行工況偏離會(huì)很大，往往在它需要?jiǎng)拥臅r(shí)候可能不動(dòng)。現(xiàn)場(chǎng)用的時(shí)候發(fā)現(xiàn)過母線直接把它短起來了，最后斷路器根本就不動(dòng)，直到把這個(gè)線燒斷電池鼓包我們才發(fā)現(xiàn)了這個(gè)故障的存在。
還有BMS。BMS對(duì)電池是有保護(hù)，但我認(rèn)為它是兼職的，是驅(qū)動(dòng)型的，而且它的時(shí)間會(huì)慢，因?yàn)锽MS要管的節(jié)點(diǎn)非常多，我們專用的節(jié)點(diǎn)保護(hù)響應(yīng)的時(shí)間可能都是毫秒級(jí)的。
這些保護(hù)的設(shè)備重點(diǎn)圍繞著一個(gè)短路的現(xiàn)象就是過流，而且這個(gè)過流我認(rèn)為更多的是熱積累過流，不是我們?cè)陔姎夤?jié)點(diǎn)保護(hù)上面速動(dòng)的故障電流。
這是我們直流側(cè)常見的故障類型，大家看看日常分析，短路和過流經(jīng)常是我們重點(diǎn)分析的，事實(shí)上我們還有其他很多的故障現(xiàn)象，比如說欠電壓、過電壓，韓國(guó)的事故里面，過電壓從交流側(cè)PCS過來的。還有絕緣和接地，絕緣下降和接地是我們最常見的故障形式之一，所以我們必須要在直流側(cè)裝一個(gè)接低保戶，剛才說的阻抗式的保護(hù)在我們直流側(cè)只能有一套同時(shí)工作，那就可能出問題。
對(duì)交流和直流同時(shí)存在會(huì)有交流串路，加入PCS出問題了交流就會(huì)串起來，加入這么串過來以后會(huì)影響我們整個(gè)的防護(hù)，導(dǎo)致故障進(jìn)一步擴(kuò)大。還有斷線，除了施工中間可能出現(xiàn)的問題，還有實(shí)際的大電流也會(huì)燒斷，所有的故障問題儲(chǔ)能都有，我們現(xiàn)在往往只關(guān)注一個(gè)，過流。
所以我們要做儲(chǔ)能直流側(cè)保護(hù)裝置的開發(fā)要解決以下問題，第一，保護(hù)的可靠性、快速性、選擇性、靈敏性，第二要解決保護(hù)的專用性、成套性問題，這個(gè)保護(hù)是它自己用的，不能跟別人一塊兒用。第三，要安裝維護(hù)的便捷性。從繼電保護(hù)裝置的核心目的，就是盡快的發(fā)現(xiàn)故障，同時(shí)切除故障支路，控制故障范圍，降低事故損失，這就是繼電保護(hù)要干的事情。
經(jīng)過這么多年我們已經(jīng)初步形成了直流低壓保護(hù)的系列化的開發(fā)，第一個(gè)從支路側(cè)的保護(hù)，我們已經(jīng)在直流配電網(wǎng)當(dāng)中使用了。第二，直流母線保護(hù)。一旦這個(gè)直流系統(tǒng)大了以后，母線故障的時(shí)候很多其他的保護(hù)可能反應(yīng)不到，所以母線保護(hù)也要做到。第三，絕緣與接低保護(hù)，針對(duì)這個(gè)我們還可以做多支路保護(hù)。剛才福建的陳總說了，我們整個(gè)儲(chǔ)能站連集裝箱都要一兩千萬的造價(jià)，儲(chǔ)能保護(hù)在整個(gè)投資中間應(yīng)該只有幾十萬，小的儲(chǔ)能站可能更少，為什么不把這個(gè)東西用上去呢？
保護(hù)的種類可以配的更多，隨著保護(hù)原理不斷更新，我們可以有更多的保護(hù)原理推進(jìn)去。
另外一個(gè)就是我們最早提出了我們把電力電子脫鋪和繼電保護(hù)的原理相結(jié)合，提出了主動(dòng)式保護(hù)，這個(gè)主動(dòng)式保護(hù)在國(guó)際上面也是一個(gè)研究的熱點(diǎn)，今年我們也發(fā)了一篇文章，在中國(guó)電氣工程學(xué)會(huì)也發(fā)了一篇文章，目前在變電站開始推廣使用，這個(gè)應(yīng)該是繼電保護(hù)一種新的形態(tài)。
我們公司從2005年開始，我們一直在用儲(chǔ)能，儲(chǔ)能的問題也是層出不窮，這是很多現(xiàn)場(chǎng)拍下來的。從2010年以后，我們陸陸續(xù)續(xù)推出了我們自己的儲(chǔ)能的保護(hù)，當(dāng)然我們的儲(chǔ)能保護(hù)可能跟在座關(guān)心的大規(guī)模的儲(chǔ)能站不大一樣，我們更多的是幾十千瓦、幾百千瓦，而且支撐的時(shí)間沒有你們這么長(zhǎng)。通過裝了我們自己研制的保護(hù)，我們當(dāng)時(shí)覺得尤其在工業(yè)場(chǎng)合它的保護(hù)要求非常高，因?yàn)檫@個(gè)東西一旦弄以后，我們用的化纖、化工是重大安全要求的場(chǎng)地，一旦出了問題會(huì)影響它整個(gè)安全，市場(chǎng)買不到我們就開始自己做保護(hù)，從使用效果來看應(yīng)該是很好的。
簡(jiǎn)單介紹一下自己的公司，可能好多人都不知道國(guó)臣，我們不做儲(chǔ)能，我們是儲(chǔ)能的用戶。我們做儲(chǔ)能主要是來解決工業(yè)各種場(chǎng)合的供電可靠性和電能質(zhì)量的問題，現(xiàn)在我們做直流配電網(wǎng)也是更好的利用新能源，幫助新能源更好的消納。
目前為止我們整個(gè)的產(chǎn)品在全國(guó)用的還是比較多的，現(xiàn)在300兆瓦，但是我這個(gè)功率不是你們的兆瓦時(shí)，因?yàn)槲覀冎蔚臅r(shí)間可能會(huì)比較短，但我們的設(shè)備非常多。
從公司的角度，這么多年也積累了很多的資質(zhì)，從國(guó)際國(guó)內(nèi)我們目前參加的跟直流相關(guān)的組織非常多，應(yīng)該能發(fā)出我們的一些聲音。同時(shí)我們也參加了很多的直流相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，包括雄安的直流電網(wǎng)規(guī)劃，我們也在參與這個(gè)編寫。
謝謝大家，還請(qǐng)大家批評(píng)指正。我講了這么多，可能你們第一次聽到繼電保護(hù)專業(yè)來講這個(gè)東西，我想繼電保護(hù)專業(yè)是為你們服務(wù)的，通過我們繼電保護(hù)專業(yè)的人員介入，來共同推進(jìn)儲(chǔ)能更好、更安全的發(fā)展，謝謝大家。
