中國儲能網(wǎng)訊：5月24日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦，200余家機構(gòu)共同支持的第十一屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。此次大會主題是“堅守儲能安全底線，推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。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718家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1952位嘉賓參加了本屆大會，其中88家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品。
在5月26日上午的“儲能電站運維與并網(wǎng)調(diào)度”專場，中國電力科學(xué)研究院有限公司儲能與電工新技術(shù)研究所電池儲能技術(shù)實驗室許守平副主任分享了主題報告《電池儲能電站并網(wǎng)要求與質(zhì)量監(jiān)督的思考和探討》。經(jīng)演講人本人授權(quán)同意，小編整理了演講速記，并將速記內(nèi)容分享如下：
許守平：各位同仁大家好！
我來自中國電力科學(xué)研究院儲能與電工新技術(shù)研究所。我們實驗室是電池儲能技術(shù)實驗室，是國家電網(wǎng)的重點實驗室，也是國家重點實驗室中的一部分，主要做儲能電池、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器和儲能系統(tǒng)并網(wǎng)檢測和認證等工作。
我們所從2006年開始做儲能，至今已經(jīng)15年，剛開始做研發(fā)，這幾年開始做儲能關(guān)鍵設(shè)備和儲能并網(wǎng)檢測。今天，借著儲能大會這個機會，給大家分享一下我們在并網(wǎng)過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題。畢竟這個專場的主題是并網(wǎng)，我今天也聽了很多報告，但并網(wǎng)上的問題不是很多。我的報告內(nèi)容大都基于我們在并網(wǎng)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的一些問題。這個報告只是代表我個人的觀點，拿來與大家分享，可能存在一些不足之處。如果覺得對我們的設(shè)備、產(chǎn)業(yè)有幫助，請思考；如果覺得觀點有些問題，我們可以在會后進行探討。
我的報告大概分為五個部分：背景、現(xiàn)在儲能并網(wǎng)的要求及現(xiàn)狀、并網(wǎng)中存在的問題、并網(wǎng)應(yīng)對建議，最后是對我們實驗室的介紹。
儲能的背景這幾天已經(jīng)講了太多了，最受關(guān)注的還是“雙碳”目標(biāo)，中央提出的“30.60”的愿景。這次大會很多專家都在說這個事。我們這里不講太多。但要注意，電力領(lǐng)域的碳排放占據(jù)中國整個碳排放總量的40%以上，所以要實現(xiàn)兩碳目標(biāo)，電力碳中和是我國碳排放降低的一個重要的環(huán)節(jié)，也是避免不了的環(huán)節(jié)。所以基于此，國家電網(wǎng)公司最早提出落實“雙碳”目標(biāo)的實施路徑和行動方案，源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)共同發(fā)力，主要體現(xiàn)在兩個方面：能源供給側(cè)、能源消費側(cè)，這兩個方面，儲能都發(fā)揮了很重要的作用。
基于儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)中的核心作用，在電力系統(tǒng)中，儲能涵蓋源網(wǎng)荷儲各個環(huán)節(jié)，國家政策也在支持儲能的發(fā)展。就在昨天晚上（注5月25日）微信上有一個新的推送，國家出了一個新的文件，要把儲能納入到電價機制當(dāng)中去。從這個形勢發(fā)展看，政策出的越來越多，儲能發(fā)展的也越來越快，技術(shù)越來越成熟，儲能的前景廣闊。但隨著儲能的大力發(fā)展，規(guī)模和容量越來越大，最后都要接到電力系統(tǒng)中去，都要和大電網(wǎng)進行互通，那么這個大規(guī)模的儲能，它對電網(wǎng)到底有什么影響，電網(wǎng)要應(yīng)對這么多的儲能并網(wǎng)要準備什么？怎么接納儲能？這就是我們今天要討論的。
我們都知道儲能有很多特點，比如時間轉(zhuǎn)移、空間轉(zhuǎn)移、快速吞吐、保留備用、零存整取、整存零取等等，基本可以應(yīng)用在電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷的各個部分，發(fā)揮像平滑新能源波動、削峰填谷、光儲充等作用。
儲能的發(fā)展趨勢前邊的專家也講了很多。抽蓄仍舊占據(jù)儲能市場的大部分份額。我們不過多講抽蓄。畢竟抽蓄體量很大，受到的條件限制比較多。所以從目前技術(shù)發(fā)展來看，電化學(xué)儲能技術(shù)發(fā)展還是比較快的，特別是鋰電儲能。前一段時間國家能源局推出儲能發(fā)展的征求意見稿，儲能在2025年裝機規(guī)模要達到三千萬千瓦。其實根據(jù)很多專家的推算，這個數(shù)還是偏保守的，2025年肯定不止。這么大體量的儲能接入電網(wǎng)，對電網(wǎng)有沒有影響？電網(wǎng)能不能完全消納？
我們都知道，儲能也是依靠電力電子器件與電網(wǎng)發(fā)生聯(lián)系的。電力電子器件耐壓、過流的能力都比較差，如果大規(guī)模接入電網(wǎng)，對電網(wǎng)穩(wěn)定運行有沒有挑戰(zhàn)？而且現(xiàn)在的儲能技術(shù)，不管是選用500kw還是630kw的變流器，在一個儲能系統(tǒng)中都是多機并聯(lián)的。多機并聯(lián)之后，它很容易發(fā)生不穩(wěn)定運行、振蕩，電池本身的電流電壓尖峰也很易引起電池系統(tǒng)電場畸變，這些都可能加深系統(tǒng)的安全風(fēng)險，對電網(wǎng)的安全生產(chǎn)也提出了新的要求。
儲能并網(wǎng)到底依據(jù)什么，很多人都說標(biāo)準體系不健全，沒有可參考的依據(jù)。其實儲能并網(wǎng)標(biāo)準有很多，包括企標(biāo)、國標(biāo)、行標(biāo)。目前儲能系統(tǒng)并網(wǎng)的標(biāo)準，國標(biāo)有36547、36548；行標(biāo)有33014、33015、33016，都是對儲能并網(wǎng)的技術(shù)要求；另外還有，國網(wǎng)公司的企標(biāo)676和1564，當(dāng)然這個企標(biāo)發(fā)布很早，但有些條款仍然適用；還有去年發(fā)布的電力行業(yè)標(biāo)準2246，2246里面很多的內(nèi)容跟36547、36548很相近，大多數(shù)技術(shù)要求都參考了國標(biāo)36547的要求。國際上關(guān)于儲能并網(wǎng)的標(biāo)準不是很多，但對于分布式電源、微網(wǎng)的標(biāo)準很多，包括1547、62933、P20230、61427等，有些也適合于儲能。最近，我們參與編寫的P2836標(biāo)準也已經(jīng)通過審查，這是光儲充儲能系統(tǒng)性能測試規(guī)范，正在走最后的流程，校稿，可能要馬上發(fā)布。在所有的并網(wǎng)標(biāo)準，我們現(xiàn)在用的最多的、被大家公認的還是國標(biāo)36547和36548。目前我們也是按照這兩個標(biāo)準在進行儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)測試。四一六事故發(fā)生后，公司針對內(nèi)部的儲能正在核查，其中儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)要求，就是看是否符合36547標(biāo)準要求。關(guān)于儲能并網(wǎng)，儲能所做了很多工作，包括各種電池類型，有鋰電的，液流的，鉛炭電池的。最近，有飛輪儲能廠家也在跟我們在談飛輪儲能并網(wǎng)事宜，但飛輪儲能目前還沒有并網(wǎng)標(biāo)準，所以飛輪儲能也可能會借鑒36547的標(biāo)準做并網(wǎng)的要求。
GBT36547，大家可能比較熟，這個標(biāo)準已經(jīng)發(fā)布兩年，2018年發(fā)布，2019年實施，它主要規(guī)定了儲能系統(tǒng)的電能質(zhì)量、功率控制、電網(wǎng)適應(yīng)性、保護安全自動裝置、通信與自動化、電能計量、接地與安全標(biāo)識等技術(shù)要求。GBT36548是和GBT36547配合使用的，36548是講怎么測、怎么把36547要求的內(nèi)容實現(xiàn)出來。目前，36548測試項目大概有13項，主要包括電網(wǎng)適應(yīng)性、功率控制、過載、高低壓穿越、保護、充放電響應(yīng)時間、額定能量、額定功率能量轉(zhuǎn)換效率、通信等。很有幸，這兩個標(biāo)準我都參與了編寫，這兩個標(biāo)準都是2015年立項，2018年編成，內(nèi)容呢，也基本反映了當(dāng)時的儲能技術(shù)水平，從現(xiàn)在來看這兩個標(biāo)準要求的某些技術(shù)指標(biāo)還是偏低的。但就這么一個低指標(biāo)要求，現(xiàn)在很多電站在并網(wǎng)中仍存在很多問題。
下面就和大家探討一下我們在儲能并網(wǎng)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，主要從設(shè)備層面和系統(tǒng)層面兩個層面來分享。設(shè)備層面主要包括電池、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器和能量管理系統(tǒng)。電池又包括單體電池、電池模塊和電池簇。目前儲能集成方式主要有兩種，集裝箱式和廠房式。不管集裝箱式還是廠房式，模塊或者電池簇中的單體電池壓差太大，基本上很多壓差都超過800mv以上，其次就是SOC估算值差別太大，有些甚至是15%-85%的差距，這么大的壓差和SOC偏差，這個系統(tǒng)還能不能正常使用，每個人心里應(yīng)該都有數(shù)。在測試過程中，很多站沒有辦法連續(xù)運行，剛做一個小時就要馬上停掉，造成測試不能完成，為什么？就是因為電池根本不達標(biāo)，短期運行可以，長期運行一致性太差。電池第二個問題是實際使用參數(shù)與電池型式試驗、電池抽檢參數(shù)不符，要不就是人為放大，要不就是人為縮小。人為放大，本來你想你的實際容量達不到你的設(shè)計容量，測試的時候為了滿足設(shè)計容量，人為把參數(shù)放開了，可能測試的時候會達到，但是卻忽略了電池的安全性。使用過程中人為縮小電池使用范圍，可能是為了考慮電池的安全，但縮小了之后，容量能否滿足設(shè)計的要求，能否按照調(diào)度要求的容量出力，都是有疑問的。第三個問題就是電池艙內(nèi)電池之間的溫差太大，甚至出現(xiàn)過溫差是20多度、30多度的情況。這種情況下，開機運行一兩分鐘就會發(fā)生跳機，系統(tǒng)停止運行。出現(xiàn)這種情況，可能就是集裝箱內(nèi)根本沒做過熱場仿真設(shè)計，沒有嚴格按照熱場分布做好熱管理，可能就是有樣學(xué)樣，簡單的把所有電池堆積起來。不要小看集成，集成做不好，實際運行問題多多。企業(yè)都會說自己的產(chǎn)品很好，集成商也都在宣稱集成沒問題，但實際使用和宣傳差別比較大。關(guān)于電池模塊的問題，電池模塊的問題更多，嚴重的情況是在運行過程中發(fā)生電火花現(xiàn)象。電池系統(tǒng)在運行一段時間之后突然發(fā)生拉弧打火，但此時電池管理系統(tǒng)的預(yù)警功能卻沒發(fā)揮作用，也并沒發(fā)生切斷動作。直到約半個小時之后，電池管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池出現(xiàn)了問題，出現(xiàn)保護動作。等電池系統(tǒng)斷電，停止運行之后，現(xiàn)場才發(fā)現(xiàn)電池模塊已經(jīng)燒穿，模塊中發(fā)生火花的位置，兩塊電池已經(jīng)被燒穿，出現(xiàn)了兩個大洞，很慶幸，這次沒有引起大的事故。第四，測試過程中還發(fā)現(xiàn)過電池禁充又禁放的現(xiàn)象，電池既不讓充，又不讓放，那要這個電池儲能干什么呢？事后檢查發(fā)現(xiàn)是整個電池模塊出現(xiàn)了問題，只能整體更換。第五，就是電池的衰減太迅速。曾經(jīng)有一個站在測試過程中發(fā)揮都比較好，數(shù)據(jù)比標(biāo)準要求的要好很多，我們就想把它作為一個示范，想一直跟蹤，看一下它的運行效果，因為我們后續(xù)還有運行評價的標(biāo)準，也想考察電站的運行情況，據(jù)此得到一些運行評價數(shù)據(jù)。結(jié)果那個站，兩年之內(nèi)，在沒怎么使用情況下，電池容量兩年衰減了將近百分之十二，衰減量已經(jīng)很大了。本來電站運行時是100%，第二年就衰減到了88%，第三年也許就會衰減到80%，就要更換電池了，這會增加多少成本。
電池管理系統(tǒng)，最大的問題就是丟幀丟數(shù)據(jù)現(xiàn)象太嚴重，特別是在滿功率的時候，誤報率較高，滿功率連續(xù)運行一段時間，警報就會亂響，從監(jiān)控上看，電池并沒發(fā)生異常情況，但電池管理系統(tǒng)卻發(fā)出了不能使用的信號，不知道為什么會出現(xiàn)這種情況。電池管理系統(tǒng)的廠家應(yīng)該要注意，不能為了安全，認為調(diào)低了閾值，特別是溫度，比如南方的夏天，本來集裝箱內(nèi)溫控系統(tǒng)和熱仿真就做的不好，系統(tǒng)運行中很快就會超過設(shè)定的閾值，電池管理系統(tǒng)就會發(fā)生相應(yīng)動作。這樣，電池還怎么運行？根本運行不了。第三個問題是均衡，有廠家說主動均衡、被動均衡做的很好，隨著技術(shù)的發(fā)展，我也承認大家都有這個能力去做的很好。但在實際過程中，我們卻發(fā)現(xiàn)了這樣有趣的現(xiàn)象，就是在均衡過程中，電池的電壓在毫無征兆的情況下突然發(fā)生跳變，致使電池管理系統(tǒng)發(fā)出保護動作，系統(tǒng)停機。第四，BMS與PCS的通訊中斷包括與EMS通訊中斷，這也是很常見的。而且中斷之后，很多數(shù)據(jù)都還在往上傳，都不知道數(shù)據(jù)哪里來的，這樣的數(shù)據(jù)還是實時可靠的嗎？第五就是電池確實發(fā)生了明顯的過壓或者欠壓的情況，BMS卻沒有保護動作，保護功能沒有完全發(fā)揮。還有就是在我們的測試過程當(dāng)中BMS突然對所有的參數(shù)進行初始化處理，這很讓人想不明白。
接下來是PCS的情況。大家也都知道PCS，最早是從光伏逆變器和風(fēng)電逆變器發(fā)展過來的。光伏逆變和風(fēng)電逆變做了很多年，技術(shù)早已經(jīng)很成熟， PCS應(yīng)該也是技術(shù)成熟度很高的，但實際運行過程卻理論上完全不一樣。第一個問題，PCS直流側(cè)的過流保護誤報嚴重，存在以交流斷路器代替直流斷路器的情況。第二個問題， BMS和PCS的通訊不穩(wěn)定，存在丟數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不準的現(xiàn)象。第三個問題，儲能系統(tǒng)在進行無功調(diào)節(jié)能力測試時，有功功率下降顯著。第四個問題，PCS的IGBT模塊升溫過快，發(fā)生一級報警，特別是在測重載的時候，造成測試不能連續(xù)進行。第五個問題，PCS多機并聯(lián)的時候，低壓穿越時存在或多或少的問題，易發(fā)生振蕩。第六個問題，功率控制過程中，爬坡速度比較慢。最后，PCS交流側(cè)發(fā)生拉弧打火現(xiàn)象。以上就是這是PCS在并網(wǎng)測試過程中遇到的一些情況。
能量管理系統(tǒng)，相對來說問題少一點，畢竟它是上層的，硬件部分的問題比較少。目前主要是，廠家眾多，控制節(jié)點不一致，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準。第二個問題是EMS不做出廠調(diào)試，存在以現(xiàn)場調(diào)試代替出廠調(diào)試的問題，易發(fā)生安全隱患。第三個，也是比較嚴重的是EMS和PCS、BMS的數(shù)據(jù)不一致，可能還是存在一定的時間延后，實時性不強。
系統(tǒng)和整站問題也比較大。第一是開關(guān)柜的保護定值包括變壓器配置額定功率不滿足系統(tǒng)或者電站過載的要求。36547中明確要求了儲能系統(tǒng)在過載1.1倍和1.2倍應(yīng)該達到什么條件，但實際過程中很多站因為設(shè)計的時候沒有考慮這個，造成由于變壓器和開關(guān)柜選型的問題，無法進行過載試驗。第二，系統(tǒng)或者電站實際測的可用容量和設(shè)計容量差別太大。第二，能量效率循環(huán)測試過程中，存在某些PCS降功率或者對PCS功率進行限制情況，輸出功率永遠達不到額定功率，那是不是可以說，額定功率對于調(diào)度來說無意義。第三，整站沒有功率因數(shù)調(diào)節(jié)的模式。第四，整站無法下無功調(diào)節(jié)指令。當(dāng)然還有其他一些問題，這里就不詳細介紹了。儲能電站是一個新的事物，需要統(tǒng)籌考慮，特別是在設(shè)計階段就要考慮清楚，這樣才有利于后續(xù)的建設(shè)、調(diào)試和運行。
分析一下出現(xiàn)這些問題的原因，我認為主要由以下幾個方面：第一，儲能關(guān)鍵設(shè)備沒有嚴格執(zhí)行標(biāo)準，或者說對于標(biāo)準不重視。目前儲能關(guān)鍵設(shè)備都有相應(yīng)的標(biāo)準，鋰電池有36276，電池管理系統(tǒng)有34131，儲能變流器有34120等。第二，儲能系統(tǒng)集成技術(shù)不過關(guān)，系統(tǒng)中各部件協(xié)調(diào)能力和兼容性的不好，只是對于設(shè)備的簡單堆砌，缺乏必要的熱場、電場仿真分析。第三，儲能系統(tǒng)整體的形態(tài)確定度還不是很高。第四，儲能系統(tǒng)的使用邊界條件還不夠明晰，這個需要大量的試驗數(shù)據(jù)和實驗驗證，真正把儲能的邊界條件摸清楚，真正發(fā)揮出儲能電網(wǎng)中的作用。再說一下儲能標(biāo)準的問題，儲能的標(biāo)準，目前國標(biāo)有14項，如果把國標(biāo)、行標(biāo)、企標(biāo)、團標(biāo)，目前已經(jīng)發(fā)布了77項，而且在網(wǎng)站都能查得到，這是目前儲能標(biāo)準的情況。
個人對出現(xiàn)這些問題的一些建議，主要就是四點：加強質(zhì)量監(jiān)督、加強技術(shù)措施、加強技術(shù)標(biāo)準、加強試驗驗證。
隨著儲能新技術(shù)的出現(xiàn)，包括中高壓直掛儲能系統(tǒng)， 1500V的電池系統(tǒng)，MW級的儲能變流器等，這些新技術(shù)的出現(xiàn)，對于儲能并網(wǎng)的技術(shù)要求也發(fā)生了很大的改變。特別是GB38755電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則的實施，對于新能源廠站、風(fēng)電、光伏、儲能都進行了明確的規(guī)定，現(xiàn)有標(biāo)準可能已經(jīng)落后于技術(shù)發(fā)展。所以后續(xù)儲能并網(wǎng)要求也會根據(jù)實際需要進行相應(yīng)調(diào)整，目前儲能并網(wǎng)檢測項目大項是13項，后續(xù)我們會根據(jù)38755的要求，相應(yīng)增加儲能的慣量支撐能力、功率調(diào)節(jié)能力、短路能力等技術(shù)要求，包括在高低穿過程中，儲能的無功要求。后續(xù)并網(wǎng)要求，可能不僅僅是性能的要求，還有功能的驗證。
關(guān)于并網(wǎng)的測試方法，儲能并網(wǎng)測試涉及面比較多，不僅僅是測試并網(wǎng)點系統(tǒng)的性能，在并網(wǎng)前還會進行一系列的驗證工作，包括對于儲能電站、儲能系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的資料和參數(shù)核查，主要檢查這個參數(shù)是否按照設(shè)計參數(shù)去執(zhí)行。
最后介紹一下我們實驗室。我們實驗室屬于儲能與電工新技術(shù)研究所管理，主要有三個地點，昌平特高壓基地、張北儲能并網(wǎng)實驗室和河北霸州安全實驗區(qū)。實驗室是國家電網(wǎng)公司的重點實驗室，也是國家重點實驗室的重要組成部分，目前提供電池儲能全鏈條閉環(huán)的解決方案，包括電池單體、模塊、電池簇、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器、能量管理系統(tǒng)的檢測、認證和評價，儲能系統(tǒng)并網(wǎng)驗收、并網(wǎng)檢測和并網(wǎng)運行評價等。儲能所還掛靠兩個標(biāo)準委員會：全國電力儲能標(biāo)準技術(shù)委員會、中國電機工程學(xué)會電力儲能專業(yè)委員會，全國電力儲能標(biāo)準技術(shù)委員會主要對口IEC的TC120。儲能所是支撐國網(wǎng)公司儲能發(fā)展的主要單位，我們也將秉承專業(yè)的精神引導(dǎo)儲能向著健康良性發(fā)展。
沉舟側(cè)畔千帆過，病樹前頭萬木春。新型電力系統(tǒng)給儲能提供了發(fā)展良機，也希望各位同仁秉承嚴謹、專業(yè)、認真的態(tài)度，共同努力，嚴把質(zhì)量關(guān)，嚴把儲能電站安全底線，把儲能行業(yè)做好！。
謝謝大家！
