中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月10-13日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司指導(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十四屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡(jiǎn)稱“CIES”）在杭州國(guó)際博覽中心召開(kāi)。
CIES大會(huì)以“共建儲(chǔ)能生態(tài)鏈，共創(chuàng)儲(chǔ)能新發(fā)展”為主題，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場(chǎng)、國(guó)際市場(chǎng)、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來(lái)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外駐華機(jī)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(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的2011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)， 53417位線上注冊(cè)嘉賓將參加本屆CIES大會(huì)，儲(chǔ)能網(wǎng)視頻號(hào)線上直播11萬(wàn)人參與觀看與交流。其中300余家企業(yè)集中展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測(cè)認(rèn)證、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、熔鹽儲(chǔ)熱、壓縮空氣儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
3月12日下午，三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院高級(jí)工程師周興達(dá)在多功能（構(gòu)網(wǎng)型與混合）儲(chǔ)能專場(chǎng)分享了主題報(bào)告，報(bào)告題目《電網(wǎng)主動(dòng)支撐構(gòu)網(wǎng)型混合儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究》。以下為報(bào)告主要內(nèi)容：
周興達(dá)：大家下午好，我來(lái)自三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院，我給大家分享的內(nèi)容是電網(wǎng)主動(dòng)支撐構(gòu)網(wǎng)型混合系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究。
我的報(bào)告內(nèi)容分三個(gè)部分：第一，背景與現(xiàn)狀。第二，關(guān)鍵技術(shù)研究。第三，工作開(kāi)展情況。第二部分是主要部分，我們也把重點(diǎn)要關(guān)注的四個(gè)方面詳細(xì)地介紹一下，分別是控制算法，儲(chǔ)能本體，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及散熱系統(tǒng)。
背景部分簡(jiǎn)單說(shuō)一下，中國(guó)新能源的發(fā)電量從2020年11.1%上升到2022年14%，這個(gè)上升速度還是很快的。但是隨著新能源發(fā)電量占比的提高，整個(gè)電力系統(tǒng)的慣性參數(shù)也在逐漸下降，電力系統(tǒng)的抗干擾能力越來(lái)越弱。剛才也有很多專家提到南澳大停電和英國(guó)大停電，都是由于慣量缺失導(dǎo)致的新能源裝機(jī)的Rocof保護(hù)和負(fù)載低頻減載導(dǎo)致的。
目前主流的提升系統(tǒng)慣量的方式有兩種，一個(gè)是同步調(diào)相機(jī)，一個(gè)是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能可以作為虛擬慣量的支撐形式。同步調(diào)相機(jī)目前效果肯定是好的，它是純物理形式，但是就是成本高，運(yùn)維比較復(fù)雜，現(xiàn)在主要用在直流輸電領(lǐng)域。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能可以在風(fēng)光場(chǎng)站配建儲(chǔ)能或者獨(dú)立儲(chǔ)能，通過(guò)算法改造實(shí)現(xiàn)虛擬慣量支撐。
現(xiàn)有政策也已經(jīng)提到了很多，廠家的布局方面，特斯拉、德國(guó)SMA公司，南瑞繼保、以及陽(yáng)光電源都做得非常好，也已經(jīng)做了很多項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)的新疆阿克陶、內(nèi)蒙古額濟(jì)納，都是國(guó)內(nèi)非常出名的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能應(yīng)用示范項(xiàng)目。
第二部分是關(guān)鍵技術(shù)研究。控制算法方面，經(jīng)典的虛擬同步機(jī)控制算法分為三個(gè)部分，分別是電壓電流內(nèi)環(huán)控制，功率外環(huán)控制，虛擬阻抗控制。電流電壓控制是比較經(jīng)典的內(nèi)環(huán)外環(huán)結(jié)構(gòu)控制。功率外環(huán)控制跟虛擬同步機(jī)息息相關(guān)，國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者也是提出來(lái)了非常多的虛擬同步機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式。底層的本質(zhì)是在感性電力網(wǎng)絡(luò)里面，通過(guò)調(diào)節(jié)變流器輸出電壓，來(lái)控制并網(wǎng)的有功和無(wú)功。目前跟虛擬同步機(jī)類似的是下垂控制，下垂控制有功輸出可以沒(méi)有超調(diào)，但也缺乏轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)系統(tǒng)的慣性支撐和頻率變化率支撐沒(méi)有那么好，我們加入一點(diǎn)慣量可以實(shí)現(xiàn)虛擬同步機(jī)控制，主要來(lái)減輕電網(wǎng)頻率的變化率。虛擬阻抗控制是配合虛擬同步機(jī)加入的控制，這個(gè)好處主要是為了實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功結(jié)耦，并且增加了虛擬阻抗之后，對(duì)于有功超調(diào)也有較好的抑制作用。但是虛擬阻抗加入了之后，也有其一些問(wèn)題，如果加入比較大的阻抗，在非線性負(fù)載的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致諧波比較大，所以也提出擴(kuò)展虛擬阻抗的概念，可以加虛擬阻抗加低通濾波器的方式，減少高頻分量的影響。
儲(chǔ)能本體的選擇。大部分構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能主要關(guān)心并網(wǎng)端口特性，但對(duì)于儲(chǔ)能本體的選擇也是需要關(guān)注的一點(diǎn)。跟傳統(tǒng)的火力發(fā)電機(jī)進(jìn)行對(duì)比，它的能量來(lái)源有兩部分，一個(gè)是轉(zhuǎn)子儲(chǔ)存旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，另外汽輪機(jī)輸入的機(jī)械能，我們想做一個(gè)類比，可以類比成一個(gè)能量型加功率型的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，把它做一個(gè)結(jié)合。我們是不是可以做到一個(gè)火電廠等效于風(fēng)光新能源加上能量型儲(chǔ)能再加上功率型儲(chǔ)能。
功率型儲(chǔ)能現(xiàn)在也有一些選擇，比如說(shuō)飛輪儲(chǔ)能，超級(jí)電容也是潛在的選擇，超級(jí)電容壽命比較長(zhǎng)。雙電層超級(jí)電容，充放電速度非?？?，可以實(shí)現(xiàn)大電流充放，也沒(méi)有熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。
能量型儲(chǔ)能，我們主要研究的是全釩液流儲(chǔ)能，我們主要考慮的因素也是本質(zhì)安全，并且循環(huán)壽命大于1.5萬(wàn)次，容量和功率模塊可以進(jìn)行解耦設(shè)計(jì)，并且容量衰減可以通過(guò)運(yùn)維恢復(fù)，不像鋰電應(yīng)用七八年要更換電芯。全釩液流儲(chǔ)能場(chǎng)站用完之后電解液可以100%回收。全釩液流儲(chǔ)能比較適合四到六小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)景，通過(guò)電解液回收和租賃形式，可以增強(qiáng)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面，通過(guò)不同儲(chǔ)能接入直流母線的形式，直接把液流電池和超級(jí)電容進(jìn)行直流耦合，形成混合儲(chǔ)能結(jié)合構(gòu)網(wǎng)型PCS的形式。也是實(shí)現(xiàn)兩種儲(chǔ)能的優(yōu)劣勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)功率控制的解耦。
散熱部分也是非常值得關(guān)注的，新疆發(fā)布的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能政策要求了三倍過(guò)載能力，我理解是想替代一部分的同步調(diào)相機(jī)功能。中間波形是同步調(diào)相機(jī)跟構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的對(duì)比，三相短路故障發(fā)生的時(shí)候，同步調(diào)相機(jī)可以持續(xù)輸出六倍的故障電流支撐，但是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能由于過(guò)載保護(hù)原因，只能做到1.2倍，最大1.5倍故障輸出能力，為了使構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能達(dá)到同步調(diào)相機(jī)接近的故障電流的支撐能力，就需要進(jìn)行變流器容量超配，如果不進(jìn)行超配，就需要對(duì)功率器件散熱進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。我們也考慮了目前比較先進(jìn)的散熱技術(shù)，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)是需要散熱設(shè)計(jì)進(jìn)行支撐。第一是相變材料，采用相變材料直接封裝到IGBT器件里面去，可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)熱量吸收。第二是微通道技術(shù)，這是水冷板技術(shù)，這可以分為很多層級(jí)，有系統(tǒng)級(jí)、封裝級(jí)和器件級(jí)，散熱效果也是依次增強(qiáng)。
下面是目前開(kāi)展工作的一些現(xiàn)狀，三峽集團(tuán)在烏蘭察布建設(shè)了源網(wǎng)荷儲(chǔ)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地，這個(gè)基地瞄準(zhǔn)了新能源為主體的新型電力系統(tǒng)急需解決的儲(chǔ)能技術(shù)，并網(wǎng)技術(shù)，一體化調(diào)控技術(shù)和商業(yè)模式問(wèn)題，這個(gè)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地很大的特點(diǎn)就是有非常多的不同的儲(chǔ)能形式，都在同一個(gè)園區(qū)里面，包括飛輪儲(chǔ)能，鋰電和超級(jí)電容混合儲(chǔ)能，全釩液流電池，以及壓縮空氣儲(chǔ)能，所有儲(chǔ)能形式在我們園區(qū)可以看到兆瓦級(jí)的示范驗(yàn)證，也歡迎大家有時(shí)間去實(shí)地參觀。
我們也進(jìn)行了初步的實(shí)踐案例選型工作，以250kW構(gòu)網(wǎng)型混合儲(chǔ)能為例，全釩液流電池采用42千瓦的單堆進(jìn)行設(shè)計(jì)；超級(jí)電容，容量設(shè)計(jì)是根據(jù)三倍過(guò)載能力來(lái)選擇，因?yàn)槌?jí)電容有瞬時(shí)大功率充放電能力，三倍過(guò)載能力有超級(jí)電容負(fù)責(zé)輸出，這樣算一下大概需要55F，通過(guò)單體成組是可以滿足的。
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含了三個(gè)變流器，一個(gè)ACDC和2和DCDC，我們針對(duì)散熱的功率進(jìn)行測(cè)算，如果正常的運(yùn)行模塊下，一個(gè)AC/DC半橋模塊損耗是1.5千瓦，如果是三倍過(guò)載可能瞬時(shí)會(huì)達(dá)到5.5千瓦，這個(gè)散熱的需求還是非常的高，我們也進(jìn)行了初步的散熱的仿真，這也是初步的驗(yàn)證結(jié)果，后續(xù)可能還會(huì)做一些優(yōu)化。
最后進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，初衷是希望在正常運(yùn)行的狀態(tài)下，穩(wěn)態(tài)功率由全釩液流儲(chǔ)能來(lái)提供，超級(jí)電容負(fù)責(zé)暫態(tài)功率和過(guò)載功率的輸出，從仿真結(jié)果可以看出來(lái)是可以實(shí)現(xiàn)的。
以上就是我的介紹，謝謝大家。
