中國儲能網(wǎng)訊：9月24—26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合200余家機構(gòu)共同支持的第十屆中國國際儲能大會在深圳鵬瑞萊佛士酒店召開。此次大會主題是“共建儲能生態(tài)鏈，開啟應(yīng)用新時代”。 來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的1621人參加了本屆大會。本次大會由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會、中國科學(xué)院電工研究所儲能技術(shù)組和中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
在25日下午的“新型儲能技術(shù)及應(yīng)用 ”專場，特變電工西安電氣科技有限公司微網(wǎng)解決方案專家雒龍飛分享了主題報告《高壓大容量儲能PCS及一體機解決方案》。會務(wù)組對發(fā)言人的演講速記做了梳理，方便大家會后交流、學(xué)習(xí)，以下是速記全文：
雒龍飛：各位領(lǐng)導(dǎo)、同仁：
非常榮幸能夠跟大家針對“高壓大容量儲能PCS及一體機解決方案”進行一個交流和匯報，我來自特變電工西安電氣科技有限公司，叫雒龍飛。
首先，在儲能的發(fā)展背景方面，給各位領(lǐng)導(dǎo)和同仁進行簡要的介紹。我們比較清楚一點，新能源大規(guī)模并網(wǎng)通常會給電力系統(tǒng)帶來很大的壓力和挑戰(zhàn)。新能源通常會呈現(xiàn)出強隨機性、高的波動性和低慣性。針對于這個問題，我們通常采用電力系統(tǒng)儲能的方式來調(diào)節(jié)源荷平衡。站在電力系統(tǒng)角度考慮問題，我們可以從發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的可靠接入。在發(fā)電側(cè)方面，儲能可以解決AGC、一次調(diào)頻、減少棄電、平滑波動、跟蹤計劃、備用容量等問題。在電網(wǎng)側(cè)方面，儲能可以實現(xiàn)調(diào)頻輔助服務(wù)、緩解斷面阻塞、延緩擴容、應(yīng)急供電、安全穩(wěn)定控制。在用戶側(cè)方面，儲能可滿足削峰填谷、需求響應(yīng)、減少基本容量等應(yīng)用需求。因而，電力系統(tǒng)儲能的本質(zhì)是以更經(jīng)濟的方式從不同時空尺度促進源荷平衡
從技術(shù)形態(tài)來講，儲能技術(shù)可以分為電儲能和熱儲能的方式。電儲能包含物理形式和化學(xué)形式。例如，鉛酸電池、鋰離子電池屬于化學(xué)形式的儲能。在技術(shù)成熟度層面，縱觀電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)而言，鋰離子儲能技術(shù)應(yīng)用更加的廣泛，特別是鋰離子儲能技術(shù)在發(fā)電側(cè)的使用具備電網(wǎng)的慣量支撐、平滑新能源發(fā)電處理，調(diào)頻調(diào)峰的功能。
2020年國家能源局相關(guān)部委相繼出臺一些政策，直接或者間接要求新建的光伏電站、風電廠增加一定比例的儲能裝置。目前有10個省份出臺政策，超過12個省份出臺儲能參與輔助服務(wù)市場政策。據(jù)可靠統(tǒng)計和預(yù)測，2035年時，電源裝機容量將達到3500GW以上，其中風電占有量是700GW，光伏裝機7為30GW。如果我們針對風電廠來說，按照1C的配置，光伏按照0.5C儲能配置，2035年時儲能的規(guī)模將達到213GW和286GWh。
儲能系統(tǒng)的應(yīng)用必然要體現(xiàn)很重要的價值，具體價值表現(xiàn)在哪些方面？核心是三點：
第一，滿足一定的指標要求。
第二，獲取相應(yīng)的補償。
第三，參與市場服務(wù)。
細分來說，儲能系統(tǒng)可減少棄風/棄光，即限電時段儲能充電，非限電時段儲能放電；可實現(xiàn)一次調(diào)頻，輔助風電機組或光伏電站調(diào)整有功出力，減少頻率偏差，滿足考核要求；能配合電源調(diào)峰，輔助光伏、風電機組進行出力調(diào)整，滿足考核要求并獲取深度調(diào)峰補貼；也可實現(xiàn)風電、光伏發(fā)電功率預(yù)測、AGC和AVC等功能，通過滿足相應(yīng)的指標獲取相應(yīng)的補償或者達到考核要求。
特變電工及儲能系統(tǒng)解決方案。特變電工新能源的愿景是成為全球卓越的綠色智慧能源服務(wù)商。特變電工新疆新能源股份有限公司創(chuàng)立于2000年，業(yè)務(wù)遍及全球20余個國家和地區(qū)。公司專注于光伏、風電、儲能、電力電子、能源互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，為客戶提供清潔能源項目開發(fā)、投（融）資、設(shè)計、建設(shè)、智能設(shè)備、調(diào)試、智能運維整體解決方案，在光伏、風電EPC，逆變器等領(lǐng)域占據(jù)全球領(lǐng)先地位。
目前在光伏風電站建設(shè)數(shù)量方面超過5000多座，光伏EPC連續(xù)三年全球第一。光伏、風電設(shè)計總量達到13GW，建設(shè)總量達到16GW。目前光伏逆變器全球出貨量量是30GW，TSVG全球出貨量8GVar，用于國內(nèi)生產(chǎn)基地10個，海外辦事處20個
特變電工西安電氣科技有限公司屬于新能源公司的產(chǎn)業(yè)公司，成立于2010年。專注于光伏發(fā)電、電能質(zhì)量治理和智能微電網(wǎng)與儲能等核心裝備研制及提供核心技術(shù)解決方案的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品有光伏逆變器、高壓靜止無功發(fā)生器、電能路由器與儲能PCS產(chǎn)品及智慧能源管理平臺。并以電力電子技術(shù)為支撐，致力于清潔能源發(fā)電、智能配電、靈活用電全生態(tài)鏈的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探索。加快引領(lǐng)能源行業(yè)技術(shù)進步，驅(qū)動能源技術(shù)革新。
對公司業(yè)務(wù)內(nèi)容進行全面梳理，我們的核心業(yè)務(wù)包含發(fā)電、輸電、配電、智慧管理的全生態(tài)鏈能源互聯(lián)網(wǎng)解決方案。
科研實力方面，我們積極參與了國家863計劃、十三五重大專項課題研究，特別是《光伏微電網(wǎng)雙向變流器研制及關(guān)鍵技術(shù)研究》以及《交直流混合的分布式可再生能源關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備和工程示范研究》為儲能在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。我們擁有西北區(qū)最大的電力電子研發(fā)測試實驗室。成立于2000年6月，累計投資2.3億元，現(xiàn)占地6800平米。在2010年被發(fā)改委授予國家地方授予國家地方聯(lián)合工程實驗室。2013年被美國UL授予見證測試程序證書（WTDP）。2017年通過中國合格評定國家認可委員會認可，具備國際領(lǐng)先的電力電子等產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)及全性能測試能力。
接下來匯報一下特變電工的儲能系統(tǒng)解決方案。我們看到的這張圖主要表現(xiàn)了我們在中壓交流側(cè)耦合的解決方案，目前，針對不同應(yīng)用工況，我們有基于雙繞組變壓器中壓接入的PCS多機并聯(lián)方案、基于雙分裂變壓器中壓交流側(cè)耦合接入的大功率PCS并聯(lián)解決方案，對比這兩種方案，基于雙分裂的方式，由于變壓器支持單邊儲能運行，可靠性相對更高。對這兩種方案進行集總概況，特變電工儲能系統(tǒng)是具備虛擬同步器核心控制技術(shù)、AGC、AVC、自主有功調(diào)頻技術(shù)等。
針對不同的電池配置和容量。我們有兩種儲能系統(tǒng)設(shè)計方案，第一種是針對電池容量配置比較大的工況，電池部分采用獨立標準的集裝箱設(shè)計，PCS系統(tǒng)采用變流升壓一體機的方式，系統(tǒng)容量為3MW，電池系統(tǒng)可以配置到4MWh以上。我們針對配置容量比較小的情況，采用PCS與電池集成在同一集裝箱的設(shè)計方案，外部采用變壓器獨立升壓放置。
特變電工儲能系列產(chǎn)品。我們前不久推出了行業(yè)單機容量超大的單機1.5MW，1500V儲能PCS，與3臺500kW的設(shè)備相比較，從占地來說肯定是單機占地更省資源。在充分考慮，單機容量、輸出電壓、功率密度等基礎(chǔ)上，我們得到以下數(shù)據(jù)，相對于1000V系統(tǒng)，1.5MW，1500V PCS 單瓦成本可以降低10%，由于采用了新一代的IGBT和相應(yīng)的調(diào)試策略，使得我們效率高達99%，可以提升0.4%。我們搭載虛擬同步機技術(shù)，可以實現(xiàn)一次調(diào)頻調(diào)壓，慣量支撐，包含二次調(diào)頻調(diào)壓和調(diào)峰等功能。電網(wǎng)友好性方面，采用交流側(cè)雙電流采樣，引入虛擬阻抗控制算法，實現(xiàn)柔性并網(wǎng)，并網(wǎng)THD降低0.5%。
具體而言，在低成本方面，以1000V，630kW PCS對比分析，傳統(tǒng)1000V系統(tǒng)采用兩電平拓撲結(jié)構(gòu)，在既定電壓下，系統(tǒng)容量有限，1500V系統(tǒng)采用三電平拓撲結(jié)構(gòu)，在同等電流容量下，可表現(xiàn)出跟高的系統(tǒng)容量，因而，功率密度高，體積小，此外，在結(jié)構(gòu)、電氣、散熱等設(shè)計方面都有所改變，總的而言，這些改變帶來了單瓦10%的成本降低，同時也帶來了功率密度25%、系統(tǒng)容量100%的提升，帶來了并網(wǎng)THD 0.5%的降低。此外，我們以10MW/10MWh的儲能系統(tǒng)配置為例，分別對比了1000V系統(tǒng)和1500V系統(tǒng)的建設(shè)投資成本，以1500V PCS構(gòu)建的儲能系統(tǒng)，在建安成本方面可降低6.5%，在電池成本方面降低0.5%，在功率設(shè)備成本方面降低2.8%，在系統(tǒng)效率方面提升1%，在系統(tǒng)LCOE方面降低3.24%。
在高效率方面，具體而言可分為兩點，一是變頻調(diào)制策略。本身的損耗有所降低，我們調(diào)制策略是把DPWM和CPWM進行融合，使得調(diào)制策略上獲得效率的提升，平均效率提升0.3%；二是由于1500V輸出電壓較高，如果功率容量相同的時候，交流側(cè)電壓比較高的話，電流是比較小的，從設(shè)備本體、外部接入等考慮，效率上都會有所提升，這部分帶來了0.1%的效率提升。
接下來我們對虛擬阻抗環(huán)的介紹。虛擬阻抗是在變流器引入了虛擬阻抗，實現(xiàn)PCS端口阻抗的調(diào)節(jié)。在儲能系統(tǒng)適配容量比較大的情況下，我們往往會采用單機容量比較大的設(shè)備進行多機并聯(lián)。并聯(lián)后必然有環(huán)流存在，針對這個問題，虛擬阻抗算法可實現(xiàn)PCS端口阻抗調(diào)節(jié)，讓環(huán)流最低，降低THD， 提高電網(wǎng)適應(yīng)性。
虛擬同步機的內(nèi)容。我們在有功或者無功這一環(huán)引入轉(zhuǎn)動功率和阻尼系數(shù)，使得PCS具備傳統(tǒng)同步發(fā)電機的特性，其核心本質(zhì)是實現(xiàn)調(diào)頻和慣量支撐及頻調(diào)壓功能，抑制系統(tǒng)頻率和電壓的快速變化，提高系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性
在多功能方面，首先是無功補償功能。國標對PCS有相應(yīng)的規(guī)定，要求PCS在發(fā)有功時仍然具備33%的無功輸出能力。這樣的要求，我們從這個點上看出了一些契機。儲能系統(tǒng)本身所有的PCS具備無功能力，我們在此基礎(chǔ)上配置一定的PCS設(shè)備，綜合實現(xiàn)儲能和SVG的功能。目前按照50MW風電站配置20%儲能系統(tǒng)，大概是10MW。1.1配容量運行時，可替代4.5MVar無功，可節(jié)省45%的SVG成本。
光儲一體化接入。基于1500V系統(tǒng)，本質(zhì)上不管是1000V系統(tǒng)還是1500V系統(tǒng)，電池直流側(cè)電壓是有變化的，1500V的系統(tǒng)要接入分布式光伏的話，中間需要有DC/DC，按照控制模式適配電壓的變化，可以支持光儲接入，實現(xiàn)分布式光伏與儲能系統(tǒng)聯(lián)合控制的模式。
接下來是升壓一體機介紹，升壓一體機的容量配置是3MW，本質(zhì)是內(nèi)部具備l兩臺并聯(lián)的1500V，1.5MW PCS系統(tǒng)，形成一體化設(shè)計。采用標準的20ft集裝箱，目的是降低施工量，實現(xiàn)模塊化、可插拔的維護。
在電池配置方面，針對3MW一體機有相應(yīng)的電池容量配置：3.226MWh、4.3MWh和5.017MWh的配置。
3.226MWh電池配置采用了一并360電芯串聯(lián)的連接方式形成一個電池簇，采用10個電池簇并聯(lián)實現(xiàn)，直流額定電壓為1152V，額定功率3MW，重量約35T；4.3MWh是采用一并400電芯串聯(lián)，12簇并聯(lián)實現(xiàn)，直流額定電壓是1280V，重量約為46T，5.017MWh 采用一并400電芯串聯(lián)，14簇并聯(lián)實現(xiàn)，重約52T。
綜合考慮升壓一體機設(shè)備、儲能接入系統(tǒng)的配置，同時考慮高可靠性、虛擬同步機、高效率和云平臺等特點，基于升壓一體機接入的儲能系統(tǒng)LCOE可以降低3%。
最后，針對我們的全套儲能PCS進行一個總結(jié)介紹，首先是我們的3MW升壓一體機，這個是我們新一代的一體機系統(tǒng)，具體特征不在贅述，其次是我們的單機設(shè)備，包含1000V系統(tǒng)的500kW、630kW PCS 及1500V系統(tǒng)的1.5MW PCS，產(chǎn)品種類基本覆蓋了行業(yè)應(yīng)用需求，再次是我們的10kV/35kV中壓儲能直掛設(shè)備，這個是我們目前正在預(yù)研的新產(chǎn)品。
我的匯報就到這里，謝謝大家！
