中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2018年10月26日，在北京西國(guó)貿(mào)大酒店的2018中國(guó)分布式儲(chǔ)能峰會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院電工研究所副研究員楊子龍為我們帶來(lái)“分布式光伏/儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究”報(bào)告。
中國(guó)科學(xué)院電工研究所副研究員楊子龍：
首先感謝北極星電力網(wǎng)給我這個(gè)機(jī)會(huì)對(duì)我以前做的工作給大家做一個(gè)分享。前面兩位嘉賓剛才講了都是做電網(wǎng)側(cè)的這塊不管是調(diào)頻還是調(diào)峰的儲(chǔ)能，我前幾年做的工作主要是結(jié)合跟分布式發(fā)電、跟用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能做的一些工作，首先我給大家進(jìn)行一下簡(jiǎn)要的匯報(bào)。
我今天的匯報(bào)分為四個(gè)部分。
這個(gè)應(yīng)該是去年我總結(jié)的，2018年確實(shí)是儲(chǔ)能爆發(fā)的一個(gè)時(shí)期，有些標(biāo)準(zhǔn)、有些政策可能中國(guó)和國(guó)外已經(jīng)有了一個(gè)很明顯的差異，2017年的時(shí)候，國(guó)外有一個(gè)發(fā)展儲(chǔ)能很好的天時(shí)地利的條件，包括美國(guó)做的電網(wǎng)調(diào)頻電站特別多，當(dāng)時(shí)中國(guó)可能還沒(méi)有，今年整個(gè)就反過(guò)來(lái)了，中國(guó)可能現(xiàn)在具有很好的天使和地利。
針對(duì)我們用戶(hù)側(cè)的一個(gè)儲(chǔ)能做的一個(gè)資料搜集，可以發(fā)現(xiàn)，我們國(guó)家的電費(fèi)，住宅的電價(jià)，全世界主要國(guó)家里邊是最低的，工商業(yè)其實(shí)也不高，這當(dāng)時(shí)是大家一直比較困擾的，為什么在用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能一直發(fā)展不起來(lái)，因?yàn)槲覀兊碾妰r(jià)確實(shí)跟國(guó)外比的話(huà)比較低，所以好多市場(chǎng)都是在國(guó)外。
隨著國(guó)家政策從2015年開(kāi)始，陸續(xù)在發(fā)，直到2017年3月份五部委發(fā)的國(guó)家文件以后，好像緊接著連續(xù)北京、江蘇、山西、山東都陸陸續(xù)續(xù)發(fā)布了好多支撐儲(chǔ)能發(fā)展的文件，我們儲(chǔ)能現(xiàn)在已經(jīng)是處于一個(gè)爆發(fā)期。
除了剛才講的電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻調(diào)峰的儲(chǔ)能，大概現(xiàn)在跟用戶(hù)側(cè)或者可再生能源發(fā)電集成，現(xiàn)在有幾種應(yīng)用模式，首先跟可再生能源發(fā)電，最早我們做的是平滑光伏功率波動(dòng)，后來(lái)放到用戶(hù)側(cè)，肯定要跟分時(shí)電價(jià)、跟峰谷差電價(jià)要結(jié)合起來(lái)，還有后邊的削峰填谷，降低我們基本電量的需求，以及西部地區(qū)和可再生能源結(jié)合棄風(fēng)棄光功率的消納，還有最早的離網(wǎng)和并網(wǎng)運(yùn)行是儲(chǔ)能剛需的場(chǎng)景。
下面就這些場(chǎng)景介紹應(yīng)用的一些現(xiàn)狀以及還有一些發(fā)展的趨勢(shì)。
我認(rèn)為最早這種大規(guī)模比較大的儲(chǔ)能，小的就不算了，幾十千瓦大規(guī)模儲(chǔ)能，最早還是用離網(wǎng)、微網(wǎng)的系統(tǒng)，列舉三個(gè)我曾經(jīng)看過(guò)的案例，第一個(gè)，2011年做了一個(gè)玉樹(shù)的水光儲(chǔ)的工程，當(dāng)?shù)赜駱?shù)是獨(dú)立的小電網(wǎng)，2010年地震以后，2012連大電網(wǎng)才進(jìn)去，之前一直是孤網(wǎng)，水電網(wǎng)不能支撐晚高峰的發(fā)電，所以當(dāng)時(shí)建了一個(gè)光伏+儲(chǔ)能的并網(wǎng)電站和水電站進(jìn)行互補(bǔ)發(fā)電。后邊也是在玉樹(shù)，只是針對(duì)純離網(wǎng)的地區(qū)解決它們的供電問(wèn)題。這兩個(gè)電站后來(lái)隨著國(guó)家的玉樹(shù)地區(qū)支持，已經(jīng)轉(zhuǎn)化為了并網(wǎng)的一個(gè)電站。
可再生能源，隨著可再生能源接入電網(wǎng)越來(lái)越多，出現(xiàn)了一些電壓的問(wèn)題和棄風(fēng)棄光的問(wèn)題，所以?xún)?chǔ)能在可再生能源也有很多案例，最可到是國(guó)家電網(wǎng)做的分、光、儲(chǔ)、輸?shù)氖痉痘亍?016年國(guó)家863項(xiàng)目針對(duì)風(fēng)電廠(chǎng)做了液流電池的儲(chǔ)能，在格爾木有應(yīng)用，它的功能主要是平滑光伏的出力。分布式發(fā)電現(xiàn)在發(fā)展越來(lái)越多，儲(chǔ)能系統(tǒng)和分布式發(fā)電已經(jīng)做到很多了，如果只是強(qiáng)調(diào)跟分布式發(fā)電結(jié)合，應(yīng)該有好多運(yùn)營(yíng)模式，可能可以去把前邊的幾個(gè)模式平滑功率波動(dòng)、棄風(fēng)棄光加在一起，也可能有他自己新的模式。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們從2012年就開(kāi)始承擔(dān)一個(gè)國(guó)家863課題，整個(gè)名字就叫建筑光伏系統(tǒng)并入電網(wǎng)以后跟電網(wǎng)的關(guān)系，我們當(dāng)時(shí)最早的去摸索了一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)跟分布式發(fā)電， 結(jié)合以后，儲(chǔ)能應(yīng)該怎么去設(shè)計(jì)、怎么去選擇、怎么去控制。后邊有很多技術(shù)，都是來(lái)源于課題當(dāng)時(shí)做的一些科研成果。
針對(duì)剛才說(shuō)的幾個(gè)問(wèn)題我們這邊梳理了五方面的技術(shù)，時(shí)間關(guān)系不可能每個(gè)技術(shù)都去展開(kāi)。我梳理了一下主要里邊問(wèn)題是怎么考慮的、怎么解決的。
系統(tǒng)化的模塊化設(shè)計(jì)集成。很多人咨詢(xún)，到底一個(gè)光伏電站應(yīng)該配多少儲(chǔ)能，通常說(shuō)20%、15%的，現(xiàn)在很難做一個(gè)定位，首先你要確定不同的功率目標(biāo)，后邊根據(jù)你的約束條件選擇你的電池和你的放電深度，這樣才能得出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，這個(gè)計(jì)算過(guò)程每一個(gè)可能要單獨(dú)出一個(gè)方案，要一對(duì)一的進(jìn)行設(shè)計(jì)。
第二個(gè)，剛才涉及到容量以后，要選擇整個(gè)結(jié)構(gòu)形式，我們網(wǎng)站上找到的兩種模式，我覺(jué)得最早集中性的儲(chǔ)能大家做的比較多的，后面分散式直流儲(chǔ)能這也是最近跟可再生能源光伏發(fā)電，直接從直流側(cè)進(jìn)行耦合，這也是一種比較省地方的，能夠很盡快的跟我們常規(guī)的并網(wǎng)鋰電結(jié)在一起的運(yùn)營(yíng)模式，這兩個(gè)運(yùn)營(yíng)模式還是存在的。
后邊是要介紹我經(jīng)歷的現(xiàn)在儲(chǔ)能電站的兩種安全方式。最早我們?cè)谑痉豆こ痰臅r(shí)候也考慮是不是把儲(chǔ)能和PCS放到一起，當(dāng)時(shí)是有兩種路線(xiàn)的，有人說(shuō)放在一起，有可能PSC里面的電功能跟電池在一起可能有尾欠，我們當(dāng)時(shí)很保守期間，將電池、PDC進(jìn)行公開(kāi)，做了兩個(gè)系統(tǒng)，現(xiàn)在我們當(dāng)時(shí)考慮的是鉛酸到電池，還是比較可靠的，現(xiàn)在再做就是做成PCS還有儲(chǔ)能電池，不管是鋰電還是觸電坐在一起，這樣集成度更高，可以在工廠(chǎng)里邊進(jìn)行很多種調(diào)試。
第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，儲(chǔ)能變速器的PCS，PCS現(xiàn)在廠(chǎng)家也很多，現(xiàn)在有很多廠(chǎng)家從網(wǎng)站上群里大家看的比較多的是他的技術(shù)參數(shù)，我們電流、電壓是多少、頻率是多少，其實(shí)從功能角度，我們也是總結(jié)了可以做的目標(biāo)，前三條是具備的，具備公共發(fā)電機(jī)，也是針對(duì)于現(xiàn)在大規(guī)模的縫分布式接入以后，你的儲(chǔ)能電站如何跟電網(wǎng)配合，這個(gè)現(xiàn)在大家正在研究的一種方向。這是現(xiàn)在可能存在的幾種拓補(bǔ)，第一種拓補(bǔ)就是，單極式的DC/DC拓補(bǔ)系，也是BMS裝的比較多后來(lái)，比如液流電池，他的電壓很低可能就必須得使用兩級(jí)式的還有題詞其他的，一個(gè)是存在梯次利用的電池，每個(gè)電都要電池管理，多植入的DC/AC，以后的發(fā)展方向可能都得帶到這個(gè)控制中來(lái)。
第三個(gè)，電池如何選擇。這里邊主要探討的是鉛炭電池和鋰電池，我們從2013年開(kāi)始設(shè)計(jì)我們第一個(gè)電站的時(shí)候，當(dāng)時(shí)根本就不敢考慮鋰電池，因?yàn)楫?dāng)時(shí)鋰電池價(jià)格4塊，而鉛酸給我們的優(yōu)化電池是1.8元，過(guò)四年鋰電池已經(jīng)降了很多了，達(dá)到1.5元以下，如果我們?cè)僮鲭姵乜赡軙?huì)考慮去電池做用戶(hù)側(cè)的使用，當(dāng)然如果涉及到電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻，毋庸置疑你可能不會(huì)選擇鉛酸電池，直接就選擇率電池，如果在用戶(hù)側(cè)還在對(duì)比，包括梯次利用，有人把梯次利用和鉛酸電池做技術(shù)分析，這也是進(jìn)入了現(xiàn)存的可供選擇的電池種類(lèi)。
儲(chǔ)能電池及其管理技術(shù)，電池管理，對(duì)他正常的工作狀態(tài)，如果鋰電池還要對(duì)他進(jìn)行各種保護(hù)、自己公平，有一點(diǎn)是要做儲(chǔ)能電池控制，首先要SOC判斷準(zhǔn)，后面做各種策略都是以市做依據(jù)的。我們當(dāng)時(shí)一套系統(tǒng)是怎么做的呢？大家可以看到左邊這幅圖，這兩個(gè)安了常規(guī)的普通的電池管理系統(tǒng)，我們放一臺(tái)我們自己基礎(chǔ)的，在功率波動(dòng)光伏變化的情況下用了這樣一種算法，
儲(chǔ)能電站功率控制系統(tǒng)，主要考慮如何把電站管理好，功率輸出能夠控制好。我們當(dāng)時(shí)也是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，在碰到不同問(wèn)題然后解決問(wèn)題，總結(jié)了三點(diǎn)，第：點(diǎn)分布式的并行通訊，當(dāng)時(shí)我們做的485通訊，PDS用了10臺(tái)，都是100千瓦的，考慮到485通訊速度必須慢，不停的要改進(jìn)內(nèi)部的控制方式，最后控制在50毫秒以?xún)?nèi)。 剛剛說(shuō)2018年標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)是有2秒調(diào)度了，2秒調(diào)度跟我們寫(xiě)在這兒的50毫秒的速度，我們當(dāng)時(shí)為什么提50毫秒呢？20毫秒還是有一定差距的。第三，功率控制，考慮到電池比較多的情況下也可能不準(zhǔn)，也要通過(guò)閉環(huán)的控制達(dá)到這個(gè)精度。
第三個(gè)，整個(gè)儲(chǔ)能電站接到電網(wǎng)以后，他主要是對(duì)電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性進(jìn)行控制，那里面剛開(kāi)始，如果通過(guò)電站的測(cè)控系統(tǒng)去檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)現(xiàn)在電壓的質(zhì)量，這樣一個(gè)通訊會(huì)帶來(lái)很大的延時(shí)，達(dá)不到電壓控制的現(xiàn)在集成性。
第五，整個(gè)系統(tǒng)的能源管理，儲(chǔ)能電站跟負(fù)荷、跟光伏協(xié)調(diào)一起怎么管理的，我們做了兩個(gè)，一個(gè)就是如何并網(wǎng)的波動(dòng)，另外分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，多種運(yùn)行模式如何去協(xié)調(diào)，主要是在這里邊做了一些研究工作。在并網(wǎng)功率波動(dòng)的時(shí)候，這個(gè)策略上我們參考了2012年光伏發(fā)電的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是每分鐘并網(wǎng)功率波動(dòng)不要超過(guò)10%，根據(jù)這個(gè)指標(biāo)我們首先進(jìn)行了一個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，30天的變化速度我們看到，我們?cè)?0分鐘光伏變化，如果在儲(chǔ)能能達(dá)到72%，特別陡的一個(gè)變化率。如果采掌柜的，濾波算法，如果采用這種濾波算法的話(huà)，濾波去控制我們的儲(chǔ)能，可能會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)的輸出功率和你的光伏功率會(huì)有很大的延時(shí)，延時(shí)直接導(dǎo)致的問(wèn)題就是，你的儲(chǔ)能容量就必須要大，如果建立對(duì)儲(chǔ)能的需求，我們是引用兩種方法，一種是功率預(yù)測(cè)，還有一種是沒(méi)有功率預(yù)測(cè)，還有線(xiàn)性擬合，通過(guò)這個(gè)方式降低了對(duì)儲(chǔ)能容量的配置需求。
第二個(gè)，多種運(yùn)行模式的協(xié)調(diào)。這里邊展示的是多種類(lèi)型電池放在一起以后他們?nèi)绾雾憫?yīng)剛才平滑功率波動(dòng)的一種算法，這里邊也是采用的兩種方法，我們當(dāng)時(shí)采用能量型就是鉛酸電池，還有功率型，我們用非劉鶴超級(jí)電容，這是做了仿真的分析，其實(shí)現(xiàn)在這個(gè)工作我們一直在堅(jiān)持往下做。
第四部分，有一些我們以前做過(guò)的案例給大家快速的介紹一下，這是2011年玉樹(shù)的電站，這是玉樹(shù)電站的背景，在2010年玉樹(shù)發(fā)生了地震，當(dāng)時(shí)我們剛要去青海調(diào)研去住這個(gè)酒店，結(jié)果就發(fā)生了。我們可調(diào)查的光伏當(dāng)占和當(dāng)?shù)氐膬蓚€(gè)小組建，還有柴油機(jī)，還有未來(lái)的電網(wǎng)，要跟他們一塊聯(lián)合運(yùn)行，目的要解決的是什么問(wèn)題呢？這是整個(gè)電站的配置，分了20條發(fā)電制度，每個(gè)制度都是100千瓦的，去找500千萬(wàn)、250千瓦可能比較，技術(shù)還不是成熟，4個(gè)變壓器并到了35千伏的輔電網(wǎng)上，它的裕運(yùn)行略是這樣的，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)白天充電、晚上發(fā)電。而且還設(shè)計(jì)幾種不同運(yùn)行的模式。
這是2014年開(kāi)始我們建成的國(guó)家863的示范工程，在浙江海寧，當(dāng)時(shí)集裝箱內(nèi)部電池和PCS都是分開(kāi)做點(diǎn)種象的方面，我們當(dāng)時(shí)的配置，選了500千瓦的膠體電池、還有500千瓦的鉛酸電視，當(dāng)時(shí)APP的限制能否讓我起來(lái)儲(chǔ)能的測(cè)控系統(tǒng)還有光伏儲(chǔ)能的能量管理系統(tǒng)。我們的一些運(yùn)行效果，這里邊只展示了平抑光伏功率并網(wǎng)和光伏波動(dòng)的，另外我們還做了平抑光伏波動(dòng)和跟隨峰谷差電價(jià)聯(lián)合的一個(gè)運(yùn)行模式。
后來(lái)這個(gè)電站，我們?cè)谏綎|省煙臺(tái)市又分支了一個(gè)，這個(gè)電站復(fù)制到那邊，不做平抑光伏波動(dòng)這種模式了，只是跟當(dāng)?shù)仉妱?dòng)汽車(chē)的客運(yùn)站進(jìn)行配合，是做峰谷差調(diào)峰的模式。
最新完成的是在青海的一個(gè)小鄉(xiāng)村里邊，我們做了一個(gè)微網(wǎng)的系統(tǒng)，儲(chǔ)能里邊也發(fā)揮了很大的作用。這個(gè)地方位于青海市西寧市到青海湖的路上一個(gè)村，這里邊涉及到以后的發(fā)展，煤又限制燒，電網(wǎng)也不足以支撐電采暖情況，我們還是提高要建可再生能源供電，解決住宅的供電問(wèn)題，對(duì)這些公共事業(yè)建筑要建成微網(wǎng)系統(tǒng)。我們建整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是這樣的，這是整個(gè)我們的電網(wǎng)，新建的建筑里邊頂上要鋪光伏，對(duì)公共建筑要做成小威望，不夠的可再生能源、采用光伏、儲(chǔ)能和小水電。我們實(shí)際做的比較完善的系統(tǒng)，我們選擇里邊24個(gè)別墅組成的一個(gè)小區(qū)，做了一個(gè)多能互補(bǔ)的微網(wǎng)系統(tǒng)，下邊這個(gè)結(jié)構(gòu)是我們整個(gè)系統(tǒng)的電氣連接圖，一最后我們可再生能源實(shí)現(xiàn)了供暖和供電，最后達(dá)到效果，我們可以通過(guò)我們的控制讓整個(gè)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的消防功率達(dá)到最大化。
對(duì)剛才我們建的小區(qū)的微網(wǎng)系統(tǒng)做了一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)主要是評(píng)價(jià)比較我們這個(gè)小區(qū)如果用電供電和供暖，是加上光伏，或者進(jìn)一步光伏+儲(chǔ)能，再加上我們的能量，這樣的模式我們進(jìn)行綜合的測(cè)算，有一些邊界條件，而且他們的電采用的是峰谷差的商業(yè)電，這種情況下其實(shí)我們通過(guò)我們的合理控制，能夠使我們這種光、儲(chǔ)+微電網(wǎng)的形式，其實(shí)它是可以收回它的經(jīng)濟(jì)成本，能夠推廣應(yīng)用的。正因?yàn)橛羞@個(gè)結(jié)果，我們可以在20年里邊看到，中間綠色的線(xiàn)是我們微電網(wǎng)控制方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)行，后期我們還在做，像這種模式兩個(gè)，一個(gè)是當(dāng)?shù)刈越▓@地的微網(wǎng)系統(tǒng)，還有一個(gè)文化館的微網(wǎng)系統(tǒng)，將這種方式繼續(xù)進(jìn)行推廣和繼續(xù)進(jìn)行完善。
我的匯報(bào)就到這里。謝謝大家！
