中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：8月24-26日，由深圳市發(fā)展和改革委員會(huì)指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)與南方科技大學(xué)碳中和能源研究院聯(lián)合主辦，100余家機(jī)構(gòu)共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第三屆中國國際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)與新型儲(chǔ)能技術(shù)青年科學(xué)家論壇在深圳召開。此次大會(huì)主題是“開拓新質(zhì)生產(chǎn)力，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”。
大會(huì)主辦方邀請6位院士及100位行業(yè)專家分別從新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成解決方案、長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用、虛擬電廠、工商業(yè)儲(chǔ)能專場、新型儲(chǔ)能電池、新型儲(chǔ)能與電力市場、智能微電網(wǎng)、儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)宣貫、新型儲(chǔ)能技術(shù)青年科學(xué)家論壇等12個(gè)專場進(jìn)行充分討論交流。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(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500余家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1012位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中21家企業(yè)展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品解決方案，在線觀眾超過4萬余人觀看了開幕盛況。
本次大會(huì)由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)和中國儲(chǔ)能網(wǎng)、中國儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合承辦，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)專家委員會(huì)提供學(xué)術(shù)支持！
8月25日上午，平高集團(tuán)儲(chǔ)能科技有限公司副總經(jīng)理阮鵬受邀在“工商業(yè)儲(chǔ)能專場”分享主題報(bào)告，報(bào)告題目《用電側(cè)儲(chǔ)能復(fù)合應(yīng)用價(jià)值方案技術(shù)探究》。
阮鵬：各位專家，各位同仁，上午好！我是來自平高集團(tuán)儲(chǔ)能科技的阮鵬，感謝大會(huì)主辦方給這么一個(gè)寶貴的機(jī)會(huì)，跟大家來一起探討和分享。
正如主持人楊總說的，工商業(yè)儲(chǔ)能是儲(chǔ)能領(lǐng)域最讓人彷徨的領(lǐng)域，這塊平高儲(chǔ)能也一直在思考如何增加用戶側(cè)儲(chǔ)能的價(jià)值，所以我們在這方面做了一些思考和探究，借此機(jī)會(huì)跟大家進(jìn)行一些分享，拋磚引玉，如果有不當(dāng)之處請多批評指正。
我的分享分成五個(gè)部分：設(shè)計(jì)背景、架構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)、具體實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證，最后是總結(jié)展望。
現(xiàn)在工商業(yè)儲(chǔ)能得來很大的繁榮，每年都數(shù)倍的增長，主要原因是儲(chǔ)能設(shè)備成本在大幅下降，各個(gè)地方的分時(shí)電價(jià)差也在增大，同時(shí)很多地方有補(bǔ)貼政策。
工商業(yè)儲(chǔ)能目前一般的收益模式是峰谷套利和需量管理。這塊我們認(rèn)為也存在一些隱憂，一是收費(fèi)模式單一，主要靠電價(jià)差。電價(jià)差本身也是一個(gè)政策性的市場，每個(gè)月的電價(jià)差都在變化，受用戶用電行為波動(dòng)的情況。如果用戶的負(fù)荷是一條直線，那套利空間就比較有限。對于很多用電企業(yè)來講，期望儲(chǔ)能提供更多的用電調(diào)節(jié)功能。那我們分析一下一般情況下，除了用電成本管理以外，用戶在用電過程中還會(huì)有哪些痛點(diǎn)，我們主要是針對工業(yè)用戶，一是電壓暫降的危害，尤其是在一些精密加工業(yè)，比如半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，電壓暫降情況造成一次性損失挺驚人的。比如據(jù)報(bào)道西安三星半導(dǎo)體一次的電壓暫停曾經(jīng)造成了上億損失，還有三相不平衡、諧波等等，都是工業(yè)用戶用電痛點(diǎn)。另外非計(jì)劃停電，比如拉閘限電也容易造成生產(chǎn)的停滯和巨大損失。因此電能質(zhì)量問題和非計(jì)劃停電問題，都是工業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)比較常見的用電大痛點(diǎn)。
我們就思考有沒有可能用常規(guī)的儲(chǔ)能設(shè)備實(shí)現(xiàn)多種功能，平時(shí)供電正常情況下進(jìn)行峰谷電價(jià)套利調(diào)峰；當(dāng)出現(xiàn)電壓暫降、諧波等電能質(zhì)量問題時(shí)，系統(tǒng)能做電能質(zhì)量處理，減少用戶的損失；當(dāng)出現(xiàn)非計(jì)劃性停電時(shí)，系統(tǒng)立即提供應(yīng)急備電，保障生產(chǎn)的連續(xù)性。
我們圍繞這個(gè)在做一些架構(gòu)調(diào)研分析，常規(guī)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，一般是并網(wǎng)或者并離網(wǎng)，主要是通過并聯(lián)的形式，通過PCS接入到電網(wǎng)開展PQ或VF模式的運(yùn)行。
也調(diào)研了很多電能質(zhì)量的治理設(shè)備，核心部件都一樣，由電力電子設(shè)備和儲(chǔ)能元件，有的通過并聯(lián)有的通過串聯(lián)，來實(shí)現(xiàn)各種各樣的功能，有的是做電壓問題的，有做電流問題的，包括諧波問題等等情況。
最后分析了UPQC架構(gòu)，UPQC是1996年日本一個(gè)學(xué)者提出的，統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，把并聯(lián)和串聯(lián)兩種架構(gòu)進(jìn)行組合，同時(shí)來解決電壓問題和電流問題，實(shí)現(xiàn)綜合的電能質(zhì)量問題的解決，可以滿足多種復(fù)合功能的一體化實(shí)現(xiàn)。這個(gè)架構(gòu)非常符合我們的期望。
我們探索用常規(guī)儲(chǔ)能PCS和鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)中壓儲(chǔ)能型UPQC架構(gòu)，通過兩個(gè)變流器進(jìn)行背靠背加鋰電池儲(chǔ)能方式接入到系統(tǒng)中，同時(shí)解決我們的電壓問題和電流問題。
鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)加上UPQC架構(gòu)加上快速開斷技術(shù)加上多模式能量管理技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合價(jià)值的工業(yè)園區(qū)儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。
下面講講關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)?；谏鲜黾軜?gòu)，根據(jù)我們調(diào)研的一些情況，設(shè)定了我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)。首先希望接入的電壓在10kV/35kV中壓等級(jí)，因?yàn)榇蟛糠止I(yè)園區(qū)供電電壓是這個(gè)等級(jí)；供電功率大概在0.5-30MW的范圍，希望暫降治理深度至少超過50%，暫降補(bǔ)償時(shí)間大于10分鐘，應(yīng)急備電切換時(shí)間小于5ms，諧波治理階此大于等于11次。同時(shí)也希望能夠使用目前經(jīng)濟(jì)性非常好的常規(guī)儲(chǔ)能設(shè)備，儲(chǔ)能PCS、儲(chǔ)能鋰電池系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)高經(jīng)濟(jì)性的解決方案，另外對于不同的園區(qū)不同功率范圍可以進(jìn)行模塊化、可擴(kuò)展的形式，來提高解決方案的靈活性和適用面。
這里面有幾個(gè)關(guān)鍵問題，如何實(shí)現(xiàn)10kV和35kV中壓的快速開斷，常規(guī)情況快速開斷用電子開關(guān)，但電子開關(guān)380V比較常見，10kV有一些，但成本比較高，而35kV的電子開關(guān)幾乎找不到。如果面向35kV的園區(qū)怎么辦？平高主要專注于做電力系統(tǒng)當(dāng)中各樣開關(guān)斷路器設(shè)備的，正好我們集團(tuán)自己有研發(fā)超高速機(jī)械開關(guān)，3ms分閘的中壓快速斷路器。
這是我們10kV和35kV快速斷路器相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和情況，都是走在3ms之內(nèi)的分閘時(shí)間，通流在1250A、1600A。
如何通過標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)儲(chǔ)能設(shè)備，比如儲(chǔ)能PCS實(shí)現(xiàn)大功率的UPQC，包括功率進(jìn)行自由的模塊化擴(kuò)展，這塊就會(huì)涉及到變流器一些集群的控制技術(shù)，如何讓多個(gè)變流器工作時(shí)像一個(gè)變流器一樣，這塊我們采用載波級(jí)同步分散控制技術(shù)。
一般的變流器有電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)，每一個(gè)變流器設(shè)備單機(jī)內(nèi)部進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，來進(jìn)行跟網(wǎng)的運(yùn)行。
我們把整個(gè)進(jìn)行了調(diào)整，把電流內(nèi)環(huán)依然留在變流器設(shè)備內(nèi)部來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，但把電壓外環(huán)都統(tǒng)一到總的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的電壓外環(huán)設(shè)計(jì)。這塊相當(dāng)于使我們所有的變流器都跟蹤一個(gè)點(diǎn)的電壓。但同時(shí)也帶來一個(gè)問題，如何在每一個(gè)開關(guān)周期從上面把電流指令下發(fā)到每一個(gè)PCS中。
我們采用了EtherCAT技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)最快50us的刷新周期分散式控制。
整個(gè)效果，相當(dāng)于天安門廣場上一群行人，平時(shí)沒有同步控制，雖然都往同一個(gè)方向走，但沒有任何組織，步調(diào)不一致，通過同步控制以及統(tǒng)一電壓外環(huán)分散電流內(nèi)環(huán)就變成閱兵式統(tǒng)一行動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)多個(gè)儲(chǔ)能變流器集群實(shí)現(xiàn)UPQC的目標(biāo)。
如何進(jìn)行模塊化和靈活擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)架構(gòu)，可以在不同單元中任意增減模塊，整個(gè)工程增減只需要改變兩段電纜就可以了。
這是我們一些技術(shù)點(diǎn)的研究，后面做了具體實(shí)現(xiàn)。
控制架構(gòu)是由上層控制器采集電壓進(jìn)行電能質(zhì)量檢測算法等，來實(shí)現(xiàn)電流內(nèi)環(huán)的控制。
這是對于諧波電流治理模式的仿真（見PPT）。
這是做電壓暫降的，在三相不平衡、三相對稱和不對稱情況下進(jìn)行電壓暫降仿真情況。
這是離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行的離網(wǎng)驗(yàn)證仿真。
這是我們做調(diào)峰情況下進(jìn)行削峰功能時(shí)進(jìn)行的仿真。
這是填谷功能的仿真情況。
這是實(shí)際樣機(jī)每一個(gè)關(guān)鍵零部件的驗(yàn)證情況，斷路器分閘、合閘驗(yàn)證過程。
載波同步通訊驗(yàn)證，可以在100us內(nèi)進(jìn)行同步刷新。
最終我們形成了一套整體的系統(tǒng)，為了驗(yàn)證模塊化，做了兩個(gè)模塊，每一個(gè)模塊2MW組成4MW中壓儲(chǔ)能型UPQC，現(xiàn)在在天津聯(lián)調(diào)和實(shí)際運(yùn)行，目前還在進(jìn)一步功能完善過程中。
我們通過一些思考做一些探索，探索面向工業(yè)園區(qū)儲(chǔ)能，希望能夠探索出一種多種復(fù)合價(jià)值，兼具峰谷電價(jià)套利、電能質(zhì)量治理、應(yīng)急備電情況。
目前我們正在做一步實(shí)證、驗(yàn)證和聯(lián)調(diào)，實(shí)際樣機(jī)，預(yù)計(jì)電壓暫降治理深度能達(dá)到90%以上，諧波預(yù)計(jì)在11-13次等等。
我的分享就到這里，謝謝！
