中國儲能網(wǎng)訊：8月9—10日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會聯(lián)合中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司、西安北大科技園、中國科學院電工研究所儲能技術組、深圳市科陸電子科技股份有限公司等單位聯(lián)合主辦“第二屆全國發(fā)電側(cè)儲能技術與應用高層研討會”在陜西西安金磐酒店舉行。來自政府主管部門、能源監(jiān)管部門、行業(yè)專家、設計院、新能源發(fā)電業(yè)主單位、電力公司、系統(tǒng)集成商、項目承包商、投融資機構(gòu)等單位的260余位嘉賓出席了本次研討會。
主辦方邀請到上能電氣股份有限公司儲能事業(yè)部總經(jīng)理姜正茂就“大功率儲能PCS在發(fā)電側(cè)應用的前景及關鍵技術”做主題報告，以下為其報告主要內(nèi)容。
姜正茂
非常感謝主辦方，我介紹的是儲能PCS發(fā)電側(cè)的應用前景和關鍵技術。
發(fā)電側(cè)做儲能，我認為在光伏、風電、火電、核電四個方面來做儲能，水電本身自帶儲能。我對光伏、風電、儲能理解是，光伏、風電和儲能對一個國家的能源自持能力提供非常好的手段，不依賴于中東石油和澳洲煤礦。光伏、風電出力不穩(wěn)，最大出力不對應負荷峰值，因此，對于電網(wǎng)來講，光伏和風電不是電網(wǎng)友好型能源。光伏、風電裝機量越來越多，對電網(wǎng)的穩(wěn)定控制就越難。隨著光伏、風電等平價上網(wǎng)項目越來越多，去補貼之后，光伏和風電真正市場化之時，電網(wǎng)一定會對光伏、風電等新能源發(fā)電提出要求，配置儲能改善新能源電站出力的可控性，降低新能源出力對電網(wǎng)穩(wěn)定造成的沖擊，所以儲能的未來很美好。
做過光伏和風電的都知道，早期風電、光伏都是補貼型的，做儲能這個行業(yè)發(fā)現(xiàn)沒有補貼，因為現(xiàn)在正好處于特殊歷史時期。儲能沒有政府補貼，必須能夠自我生存，必然追求度電成本低廉，我們舉幾個簡單例子看：以儲能集裝箱，10尺和40尺齒的集裝箱和成本差異，10尺比40尺箱度電成本高0.04元。模塊化PCS和集中式PCS方案，PCS容量：50kW*20和PCS容量：500kW*2。模塊化方案相比塔式機方案的度電成本高0.025元/Wh。（02：39：00）現(xiàn)在以40尺集裝箱所裝配的2.5MWh電池來配置PCS的話，PCS的容量一般在500千瓦到1.25兆瓦左右，對于大功率的PCS來講，大規(guī)模儲能上有非常好的成本優(yōu)勢和方案優(yōu)勢。
近兩年國家層面和地方政府層面陸續(xù)發(fā)布了有很多推動儲能發(fā)展的政策，新疆政策一出，大家都去新疆跑項目，政策有了之后，但是不知道錢在哪里？做儲能還是要生存，從我們做PCS來講希望通過方案和技術降成本，把LCOE做到最低，為客戶降低投資，提升效益。從目前的走向來看，高功率密度、大發(fā)電單元、低集成成本是主流方案，也是主要手段。
根據(jù)儲能本身的特點可以把其應用場景分成兩種應用場景，國外有很多種分類，我這邊分類是功率型和能量型。還有一種是負荷功率+能量。功率型主要解決動態(tài)下的源和負荷不匹配。能量型特點是計劃性的工作，光伏和風電在單次充電上不一定是計劃性的，整個來講是可計劃性的工作。單次充放電次數(shù)比較少。功率型是非計劃性工作，對于充放電次數(shù)和動態(tài)響應性能要求較高，單次充放電次數(shù)一般在百次以上，動態(tài)響應速度一般小于200毫秒。因此，發(fā)電側(cè)儲能需要什么樣的PCS？PCS跟光伏逆變器雖然都是同拓撲同架構(gòu)的變流器，但是實際上二者是不太一樣，因為它要跟BMS協(xié)同工作、EMS協(xié)同工作，做好電池保護，儲能系統(tǒng)價值呈現(xiàn)通過PCS的，相比光伏逆變器和傳統(tǒng)變流器器應該具備的特征和功能，PCS在發(fā)電側(cè)應用場景里面還有哪一些應該具備的關鍵技術呢？
第一個是效率設計，多數(shù)的逆變器都是單向的，但是PCS雙向工作。第二個儲能本身是一種調(diào)味品，是解決優(yōu)化的問題。一般在現(xiàn)階段儲能成本比較高的時候，我們會讓儲能工作于大功率的工作點上，這個時候?qū)τ赑CS來講，希望其大功率甚至滿載工作時效率要高，這跟光伏逆變器的要求是不一樣的，光伏追求的是全功率段的平均效率，尤其半載時的效率。PCS它要像電池充電機一樣，必須在半載以上把效率做好。甚至追求滿載效率，這是儲能PCS與光伏逆變器工作點的差異。
我們工作時候PCS多數(shù)是滿載情況下，效率希望在半載到滿載的時候做到98%以上。
然后是過載能力，儲能PCS要向傳統(tǒng)發(fā)電機的優(yōu)秀的特點靠攏，我們發(fā)電機多數(shù)有一定的過載能力，PCS在發(fā)電側(cè)做電網(wǎng)支撐的主要設備，對于它的要求相比光伏逆變器要提高。PCS要提供的短路電流高于普通的光伏逆變器，大功率的PCS要有較高的過載能力。
還有一個是SVG技術，光伏一直在做SVG，但是國內(nèi)沒有相關的政策、法規(guī)去固化下來。尤其在印度很多光伏電站是不配SVG，就是靠逆變器做SVG，我們發(fā)電側(cè)的PCS也必須具備SVG的功能，主動穩(wěn)定電壓，主動調(diào)輸出能力。不論在充電還是放電都具備四象限調(diào)節(jié)能力，這也是必要的功能。 PCS動態(tài)和穩(wěn)態(tài)的無功補償能力在46%左右，相角補償能力在±26度。
與BMS的協(xié)同工作，光伏逆變器不會跟匯流箱做什么協(xié)同工作，也很少影響匯流箱的工作，但是在儲能場景里面PCS必須跟BMS協(xié)同工作。BMS在有PCS前提下很容易被PCS干擾，影響通信和檢測，這個干擾的原因就是共模電壓和共模電流，所有電力電子變流器對地都會形成共模電流回路，而BMS跟PCS在電路上是連在一起的，只要BMS的對地阻抗設計不合理，就會有大量的共模電流流向BMS，這樣就造成BMS的檢測電路或通訊電路上產(chǎn)生共模電壓，該共模電壓對BMS的檢測和通訊造成干擾。對有準備的BMS來講可以抑制，因為很多BMS廠家沒有遇到過這種場景，經(jīng)常會干擾到，電壓檢測不準確。是電子變換器的共模的原因，因此，要求PCS的直流對地共模電壓至少控制在20伏以下，以消除對BMS的干擾。
光伏法陣起來的時候先從普通土建房，到后來的板房，再到后來的集裝箱式箱逆變一體機，將逆變器與變壓器集成到一起。儲能一上來就直接是集裝箱式的解決方案。
還有一個是并機，光伏一般不超過4臺，每一個儲能集裝箱都很緊湊，功率密度很大。PCS一開始考慮多機并聯(lián)，4臺并聯(lián)、6臺并聯(lián)，多機并聯(lián)要解決共模的問題和功率控制的問題。簡單介紹一下直流儲能，直流儲能在光伏發(fā)電站的場景下是一種特殊的應用，因為光伏是有直流的。用直流儲能之后充電損耗要低一點，相比交流儲能低6%，因為直流儲能直掛光伏逆變器的直流側(cè)，其充電是不經(jīng)過變壓器的。因為沒有變壓器，其投資成本也會低一點，但是有一個問題，直流儲能還沒有一個比較規(guī)范的，或者有電網(wǎng)可以接受的控制方式。而且直流儲能不會改變電站容量。
這是做的直流儲能方案，這個是格爾木的直流儲能方案，我們2017年在現(xiàn)場就運行了。這個是其功率曲線，直流儲能在跟蹤光伏出力、跟蹤計劃發(fā)電曲線可以做的非常準確。
