中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：8月9—10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)中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司、西安北大科技園、中國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)組、深圳市科陸電子科技股份有限公司等單位聯(lián)合主辦“第二屆全國(guó)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用高層研討會(huì)”在陜西西安金磐酒店舉行。來(lái)自政府主管部門(mén)、能源監(jiān)管部門(mén)、行業(yè)專家、設(shè)計(jì)院、新能源發(fā)電業(yè)主單位、電力公司、系統(tǒng)集成商、項(xiàng)目承包商、投融資機(jī)構(gòu)等單位的260余位嘉賓出席了本次研討會(huì)。
組委會(huì)邀請(qǐng)到中國(guó)電力科學(xué)研究院新能源中心儲(chǔ)能室主任助理王德順就“大規(guī)模儲(chǔ)能電站監(jiān)控技術(shù)與應(yīng)用”作主題報(bào)告，以下為其報(bào)告主要內(nèi)容。
王德順
首先感謝有這個(gè)機(jī)會(huì)在這跟大家分享交流關(guān)于儲(chǔ)能電站監(jiān)控應(yīng)用，上午很多專家介紹了新型電池，也有介紹光熱儲(chǔ)能，都是很大的專業(yè)。我要介紹的是相對(duì)小眾的專業(yè)，它在儲(chǔ)能系統(tǒng)里面，投資角度和成本角度并不大。但從去年開(kāi)始江蘇電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能，包括今年規(guī)劃了很多儲(chǔ)能電站規(guī)模上量之后，我從中國(guó)電科院參與的大型儲(chǔ)能電站過(guò)程中掌握的信息和經(jīng)驗(yàn)，從電站監(jiān)控角度以及大規(guī)模儲(chǔ)能對(duì)監(jiān)控新需求分析上跟大家做交流。
首先是儲(chǔ)能的發(fā)展，大家都是同行，我就不細(xì)說(shuō)了。這里面圖大家很熟悉，抽水蓄能是最重要的方式，2012年會(huì)議關(guān)于抽蓄的報(bào)告，那幾年一直是99%，今年跟抽水蓄能的專家交流的時(shí)候，他們也在說(shuō)大規(guī)模儲(chǔ)能上來(lái)之后是不是要替代抽蓄，江蘇鎮(zhèn)江去年投了10萬(wàn)電化學(xué)，今年將近30多萬(wàn)要投，就在江蘇鎮(zhèn)江的句容抽蓄開(kāi)工了好幾年，10年才能投運(yùn)，等它投運(yùn)的時(shí)候，江蘇地區(qū)的電化學(xué)儲(chǔ)能超過(guò)至少五六十萬(wàn)了，跟抽水蓄能電站的裝機(jī)達(dá)到相匹配、相比擬的程度，有好多人也在問(wèn)，抽蓄和電化學(xué)誰(shuí)將被誰(shuí)取代。我個(gè)人的觀點(diǎn) ：雖然電化學(xué)發(fā)展很快，相比抽蓄來(lái)講各有特點(diǎn)，我國(guó)抽蓄在5年前排在全世界第三，現(xiàn)在從裝機(jī)到在建、規(guī)劃都是世界第一。個(gè)人認(rèn)為抽蓄和電化學(xué)是相互補(bǔ)充配合的關(guān)系。這是（圖）國(guó)內(nèi)抽蓄占比比較大，占96%。
不同應(yīng)用場(chǎng)景好多專家提到了，電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，有很多應(yīng)用模式，包括國(guó)外研究單位提到好多種，包括平滑出力波動(dòng)、跟蹤調(diào)度計(jì)劃、聯(lián)合調(diào)頻輔助服務(wù)等。我們也計(jì)劃申報(bào)一個(gè)課題，電化學(xué)跟抽蓄怎么配合發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)。
從規(guī)?；慕嵌?，從去年江蘇、河南都上了百兆瓦的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能，今年江蘇電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能二期，淮安已經(jīng)吊裝了，二期蘇州昆山站和南京江北站都是百萬(wàn)瓦級(jí)的項(xiàng)目，規(guī)模增加對(duì)常規(guī)電化學(xué)儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)提出了新問(wèn)題，不管它的監(jiān)控量以及承擔(dān)的功能，還是調(diào)度過(guò)程中能量管理的優(yōu)化策略都會(huì)給大規(guī)模儲(chǔ)能電量監(jiān)控提出挑戰(zhàn)。
監(jiān)控系統(tǒng)是儲(chǔ)能電站的大腦，是它的核心，從江蘇應(yīng)用的例子來(lái)看，為了減少電網(wǎng)對(duì)電站的管理，它要求儲(chǔ)能電站的監(jiān)控是綜合監(jiān)控，既要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站的設(shè)備監(jiān)控、能量管理，還要實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)。同時(shí)要承擔(dān)AGC、AVC、應(yīng)急響應(yīng)等功能。隨著規(guī)?；陌l(fā)展儲(chǔ)能電站的應(yīng)用場(chǎng)景使用越來(lái)越多，今天上午有一位專家提到了，在不同場(chǎng)景下，其中提高新能源消納，有的是就地消納，有的需要通過(guò)輸送通道送到遠(yuǎn)方消納，怎么樣進(jìn)行能量調(diào)配，怎么結(jié)合源荷的特性關(guān)系，使儲(chǔ)能發(fā)揮最大利用效率的作用，都是能源管理的功能和關(guān)注的問(wèn)題。另外是儲(chǔ)能電站的單站容量越來(lái)越大，數(shù)據(jù)量越來(lái)越多，一旦出現(xiàn)特別事件，同時(shí)海量數(shù)據(jù)上傳對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)性能和參數(shù)影響也是我們要關(guān)心的問(wèn)題。
第二部分主要說(shuō)不同應(yīng)用場(chǎng)景下的儲(chǔ)能電站監(jiān)控能量管理。儲(chǔ)能電站的基本功能主要是分兩大塊：一個(gè)是變電站監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)35千伏間隔層的保護(hù)測(cè)控輔助。另外實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站PCS電池設(shè)備監(jiān)控，以及要承擔(dān)跟電網(wǎng)調(diào)度接口AGC子站功能，以及全站運(yùn)維，涉及到全站的功能運(yùn)用控制。
這個(gè)圖是典型的大型儲(chǔ)能電站監(jiān)控架構(gòu)，從安全度角度考慮采用雙機(jī)雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了任何設(shè)備N-1退出，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成安全性的影響。另外從設(shè)備的要求上，因?yàn)檫@一次從電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能要求來(lái)看，要求服務(wù)器和操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)都有一定要求，監(jiān)控系統(tǒng)都是國(guó)產(chǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器、操作系統(tǒng)。今年可以看到它的重要性，相當(dāng)于好多東西還是要自主品牌才可以，所以監(jiān)控系統(tǒng)是這樣要求，也是這樣干的，都是用國(guó)產(chǎn)的東西，其他PCS控制芯片，還有電力電子器件還要受一些國(guó)外的制約。
接下來(lái)說(shuō)一下能量管理，我簡(jiǎn)單梳理了三到四個(gè)場(chǎng)景：一個(gè)是西北電網(wǎng)可再生能源基地消納場(chǎng)景，上午一個(gè)專家提到受本地負(fù)荷特性影響，必須通過(guò)輸送通道把可再生能源電量送到異地消納，有很多的約束條件，包括輸送通道限制，包括運(yùn)行，包括電壓的要求，最后會(huì)導(dǎo)致棄風(fēng)。應(yīng)該分析源荷的匹配程度，根據(jù)匹配程度不同，確定儲(chǔ)能什么時(shí)候充，什么時(shí)候放。這個(gè)是年初給青海電網(wǎng)做的消納分析，確定了源荷匹配之后提供一些優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)通道有效利用，這是一個(gè)案例。
另外一個(gè)，跟江蘇電網(wǎng)儲(chǔ)能有點(diǎn)像，為滿足局部電網(wǎng)的供電能力提升的要求，解決供電能力不足。有兩個(gè)辦法解決這個(gè)問(wèn)題：一個(gè)通過(guò)建線路，一次性解決。另外是通過(guò)儲(chǔ)能，這條紅線是供電能力，超過(guò)紅線部分是不足的地方，需要儲(chǔ)能來(lái)提供變量。白色空缺部分相當(dāng)于這一塊是儲(chǔ)能可充部分，為什么這塊要做這樣的分析？紅色部分必須放電才能解決供電缺口問(wèn)題，在綠色部分都可以充，但是對(duì)于一個(gè)儲(chǔ)能電站來(lái)講怎么充最經(jīng)濟(jì)，有4部分綠色可充部分，儲(chǔ)能電站在什么時(shí)候充？怎么充？這樣會(huì)得出儲(chǔ)能配置和運(yùn)行優(yōu)化結(jié)果。比如第一個(gè)綠色部分，把儲(chǔ)能設(shè)計(jì)這么大，紅色部分一次性充滿，分別放回去是一個(gè)方案。每一部分充一些來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的能量不足，優(yōu)化出來(lái)的儲(chǔ)能容量小的，所配的儲(chǔ)能功率也需要最低的，相當(dāng)于儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的投資或者設(shè)計(jì)時(shí)候重要的部分。
在江蘇淮安關(guān)于分布式電源消納優(yōu)化問(wèn)題，這個(gè)是就地消納的問(wèn)題，本地負(fù)荷是大于新能源出力，消納的時(shí)候有負(fù)荷，有負(fù)荷的時(shí)候沒(méi)有發(fā)電量，通過(guò)一周7天的光伏輸入和分析，可以得出一些結(jié)論。圖中220kV變電站出現(xiàn)了倒送，這樣配合一些儲(chǔ)能，這個(gè)可以解決一部分的消納問(wèn)題。為什么強(qiáng)調(diào)優(yōu)化的算法？上午呂處提了報(bào)告，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的考核，都是關(guān)系到能量管理和調(diào)度策略，因?yàn)槟阌辛素?fù)荷預(yù)測(cè)和新能源處理預(yù)測(cè)才能優(yōu)化出來(lái)最適合這部分儲(chǔ)能容量，才會(huì)優(yōu)化出來(lái)不同典型日下儲(chǔ)能如何充放的策略，才能減少投資，把小儲(chǔ)能發(fā)揮到最大的作用。
為什么講到優(yōu)化？能量管理就是為了提高控制策略的精度，需要能量管理系統(tǒng)為優(yōu)化算法進(jìn)行求解，為什么用優(yōu)化算法？如果把所有可能性都算一遍一般計(jì)算機(jī)能力達(dá)不到，所以需要優(yōu)化算法的求解，這也對(duì)儲(chǔ)能電站能量管理硬件考核。對(duì)算法的適應(yīng)性和硬件能力都有要求。 上面說(shuō)的是儲(chǔ)能電站不同應(yīng)用場(chǎng)景下的不同策略和優(yōu)化分析。
第三部分說(shuō)一下大規(guī)模儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力問(wèn)題，是不是大規(guī)模就等于大數(shù)據(jù)？去年承擔(dān)了江蘇省儲(chǔ)能站的項(xiàng)目，其中全站遙測(cè)是16400，全站遙信4400，今年江蘇要在南京江北籌劃進(jìn)行電站，百兆瓦儲(chǔ)能數(shù)據(jù)，按照這個(gè)推理，遙測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到30萬(wàn)，遙信達(dá)到10萬(wàn)，這是百兆瓦級(jí)的規(guī)模。我們也在研究電化學(xué)儲(chǔ)能和抽蓄的聯(lián)合，300MW電化學(xué)儲(chǔ)能電站的數(shù)據(jù)，它的遙測(cè)量可以達(dá)到百萬(wàn)級(jí)。這么大數(shù)據(jù)量，最開(kāi)始說(shuō)小監(jiān)控系統(tǒng)，原來(lái)1兆瓦隨便用一個(gè)服務(wù)器就可以運(yùn)行，達(dá)到這個(gè)量級(jí)之后能量管理系統(tǒng)是不是能夠正常運(yùn)行了，這個(gè)需要專門(mén)分析和測(cè)試。
我們跟測(cè)試單位聯(lián)合搭了測(cè)試環(huán)境，主要測(cè)試6個(gè)項(xiàng)目：一個(gè)是雪崩，在接入100個(gè)儲(chǔ)能單元，有120萬(wàn)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，每分鐘有一定百分比例的數(shù)據(jù)變位，持續(xù)30分鐘，會(huì)產(chǎn)生大量的變位數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)能不能保存下來(lái)，及時(shí)響應(yīng)。另外一個(gè)是監(jiān)控主機(jī)的切換實(shí)驗(yàn)，包括監(jiān)控主機(jī)N-1試驗(yàn)，通信服務(wù)器N-1試驗(yàn)等等，確實(shí)有許多問(wèn)題需要提高，不是什么多難的事，真正出現(xiàn)數(shù)據(jù)變位系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，甚至引起安全事故。
這個(gè)是上面幾個(gè)實(shí)驗(yàn)里面的幾個(gè)結(jié)果，包括N-1主機(jī)切換的結(jié)果，最終都通過(guò)了這樣的要求。在這里面講主要跟大家提一個(gè)概念，數(shù)據(jù)量上來(lái)之后，原本沒(méi)有問(wèn)題的，很可靠，很成熟的產(chǎn)品有可能因?yàn)榇罅康臄?shù)據(jù)，導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。
最后簡(jiǎn)單說(shuō)一下電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用情況，主要介紹自主研發(fā)的RES6000，在去年7月21日在鎮(zhèn)江建山儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)建成，我們承擔(dān)著監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試，完成了首個(gè)AGC涉網(wǎng)試驗(yàn)，源網(wǎng)荷應(yīng)急互動(dòng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)并不大，遙測(cè)才有16000，做到百兆瓦級(jí)要達(dá)到30萬(wàn)+。
這個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)做的結(jié)果，這副圖是全站控制，第二個(gè)從調(diào)度看，為了解決供電能力不足，一天兩充兩放的模式，綠色應(yīng)該是不足，通過(guò)儲(chǔ)能疊加提高了供電能力，解決了供電缺額的問(wèn)題。江蘇也是新能源受端電網(wǎng)，直流事故發(fā)生之后會(huì)導(dǎo)致大面積停電，裝了一個(gè)源網(wǎng)荷系統(tǒng)，故障發(fā)生損失上百萬(wàn)的電源，保證不脫網(wǎng)，使用這個(gè)系統(tǒng)切負(fù)荷，能夠在500毫秒內(nèi)把不太重要的開(kāi)關(guān)直接切掉，保證電網(wǎng)不崩潰。儲(chǔ)能電站上來(lái)之后把這個(gè)儲(chǔ)能電站放到里面去，也是在500毫秒之內(nèi)，直接給PCS發(fā)信號(hào)，PCS在任何工作模式上轉(zhuǎn)成發(fā)電，解決大面積的供電能力不足的問(wèn)題，這個(gè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)做過(guò)了。
下面這個(gè)是測(cè)試曲線，相當(dāng)于從調(diào)度側(cè)控制下發(fā)所有儲(chǔ)能電站，快的6秒鐘進(jìn)行響應(yīng)，相比常規(guī)的抽蓄和其他火電的應(yīng)該是非常快的。這邊是調(diào)峰的曲線，儲(chǔ)能電站參與電壓調(diào)節(jié)，有一些電站有SVG，有的是沒(méi)有，能發(fā)生一定的無(wú)功能力，可以減少一些投資。
最后有一點(diǎn)思考：監(jiān)控系統(tǒng)能量管理的優(yōu)化算法可以放在本地，也可以放在調(diào)度側(cè)進(jìn)行優(yōu)化，目前還沒(méi)有應(yīng)用。能量精細(xì)化管理要結(jié)合著新能源出力以及負(fù)荷情況，輸出通道能力約束，進(jìn)行優(yōu)化求解，這樣才能實(shí)現(xiàn)小儲(chǔ)能的作用，而不是幾點(diǎn)到幾點(diǎn)充，幾點(diǎn)到幾點(diǎn)放。第二點(diǎn)單站規(guī)模增加會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)量上升，海量數(shù)據(jù)處理能力是必須要做的。處理完之后就地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，分析好多專家提到的安全問(wèn)題，電站監(jiān)控里面能拿到很多電池信息，包括電氣信息、電壓、電流，也有溫度的信息，甚至裝了好多安防，里面有氣體濃度的信息，都可以在里面進(jìn)行加工處理，甚至可以分析安全隱患。場(chǎng)站級(jí)的系統(tǒng)進(jìn)行分析、處理，加工成有用的關(guān)鍵信息，是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
以上是我個(gè)人的分享，謝謝各位專家。
