中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)、全國(guó)微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司等單位聯(lián)合召開的“第三屆全國(guó)電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計(jì)院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機(jī)構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會(huì)。
會(huì)議期間，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司綜合能源工程公司蔣科分享了主題報(bào)告《電化學(xué)儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)分析》，以下是演講全文：
蔣科：各位領(lǐng)導(dǎo)，各位嘉賓上午好。我是來自中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司的蔣科。去年第二屆用戶儲(chǔ)能大會(huì)我也是參與了，去年給各位領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)的是江蘇鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)用戶側(cè)儲(chǔ)能的內(nèi)容，今年是想對(duì)于儲(chǔ)能的關(guān)鍵技術(shù)分析給各位匯報(bào)一下。
因?yàn)樵谧母魑患钨e也有老朋友，也有新朋友，所以借這個(gè)平臺(tái)也給各位領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)一下我們單位的情況。我們是江蘇省電力設(shè)計(jì)院，屬于中能建集團(tuán)，我們?cè)涸趦?chǔ)能方面在設(shè)計(jì)院當(dāng)中應(yīng)該是比較早的，去年做完了鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能以及前年做的協(xié)鑫10兆瓦時(shí)的用戶側(cè)儲(chǔ)能，以及貴州興義發(fā)電廠的儲(chǔ)能，因?yàn)槲覀冞@邊不光是做電化學(xué)儲(chǔ)能，還有空氣壓縮也正在執(zhí)行，包括在江蘇的常州有一個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)能的國(guó)家重點(diǎn)示范項(xiàng)目，并且用戶側(cè)儲(chǔ)能這邊我們也是有相關(guān)的總包業(yè)績(jī)。其中貴州興義的儲(chǔ)能項(xiàng)目它的總?cè)萘渴?0兆瓦、10兆瓦時(shí)的，這個(gè)項(xiàng)目的總包單位是武漢能瑞來做的，我們是設(shè)計(jì)單位。
金壇這邊的空氣壓縮，因?yàn)榭諝鈮嚎s目前國(guó)內(nèi)也是大部分都是示范項(xiàng)目來做的，因?yàn)樗慕?jīng)濟(jì)性必須要跟抽水蓄能相匹配進(jìn)行兩部電價(jià)，不然它的經(jīng)濟(jì)性要差一點(diǎn)。我們?cè)诔Ｖ葸@邊的項(xiàng)目，目前規(guī)劃的發(fā)電利用小時(shí)數(shù)大概在1660個(gè)小時(shí)，電能轉(zhuǎn)換效率是60%，相當(dāng)于電化學(xué)儲(chǔ)能的轉(zhuǎn)換效率是偏低的，但是整個(gè)發(fā)電過程中是沒有燃料損失的。最關(guān)鍵的是它是利用原來的鹽穴，利用物理空間來做相關(guān)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，所以對(duì)地理?xiàng)l件跟前置條件要求比較苛刻。
這次主要是匯報(bào)三個(gè)方面，第一，儲(chǔ)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)殛P(guān)鍵技術(shù)的點(diǎn)比較多，我這邊只講兩個(gè)部分，第一個(gè)是基于我們?cè)豪锩嬗袀€(gè)科研項(xiàng)目的成果，容量配置方面的，另一個(gè)是電化學(xué)儲(chǔ)能電站模塊化建設(shè)思路，后面如果有時(shí)間空余再給各位領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)一下多站融合、三站合一方面的設(shè)計(jì)的理念。
國(guó)家政策方面最近幾年密集出臺(tái)，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)這邊大家可以看一下2014年成立了國(guó)標(biāo)委員會(huì)，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)十個(gè)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)九個(gè)，企標(biāo)十四個(gè)，這個(gè)是2018年的數(shù)據(jù)。2018年密集發(fā)布了很多國(guó)標(biāo)推薦標(biāo)準(zhǔn)，包括電池的，鉛探、鋰電、移動(dòng)化學(xué)還有接入的測(cè)試以及技術(shù)規(guī)定。包括前段時(shí)間我們也在評(píng)審儲(chǔ)能并網(wǎng)服務(wù)的行標(biāo)，后面也會(huì)陸續(xù)出臺(tái)?；旧蠈?duì)于它的技術(shù)以及評(píng)價(jià)還有儲(chǔ)能電池的本體都有相關(guān)的界定，對(duì)于儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)，因?yàn)橹白钤绲陌姹緡?guó)標(biāo)是2014年的，今年也要進(jìn)行修編，因?yàn)橛行┘夹g(shù)也在發(fā)展，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也要進(jìn)行同步更新。
這個(gè)是9項(xiàng)行標(biāo)，未來發(fā)布的行標(biāo)肯定會(huì)越來越多，對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)方面的標(biāo)準(zhǔn)也必然會(huì)繼續(xù)完善。
我們是基于一個(gè)項(xiàng)目來做容量配置，也是偏理論方面的東西，給各位領(lǐng)導(dǎo)簡(jiǎn)單匯報(bào)一下。一儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值主要是提高電力系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻，提高火電機(jī)組的發(fā)電效率以及降低它自己的損失，還有新能源的平抑波動(dòng)以及降低用戶側(cè)的用電成本和提高電能質(zhì)量。
根據(jù)美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)，儲(chǔ)能的效益主要體現(xiàn)在五個(gè)領(lǐng)域，大概16項(xiàng)應(yīng)用，在電力系統(tǒng)里面儲(chǔ)能的應(yīng)用主要是在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)以及新能源側(cè)，這幾個(gè)方面來考慮。
對(duì)于儲(chǔ)能方面的硬件系統(tǒng)，這里只是一個(gè)簡(jiǎn)單的示意圖，實(shí)際建設(shè)還是變化的，以及監(jiān)控系統(tǒng)方案。并網(wǎng)這邊主要是分為集中式的直流母線還有組串式的交流母線。監(jiān)控里面可以分為三類，一個(gè)是簡(jiǎn)易型，還有一個(gè)是普通型，還有一個(gè)是網(wǎng)側(cè)的儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，相對(duì)來說是比較復(fù)雜一點(diǎn)。但基本上都是遵循了分層分布、開放式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足數(shù)據(jù)的實(shí)施與要求。但是目前在做三站合一或者國(guó)網(wǎng)最新的要求來說，對(duì)于儲(chǔ)能電池的監(jiān)控以及它所有的BMS的測(cè)點(diǎn)又提出了一個(gè)更高的要求。
第一個(gè)方面是配置，對(duì)于它的應(yīng)用模式這邊來進(jìn)行原則。第一，滿足不同應(yīng)用模式的調(diào)節(jié)需求，第二，滿足不同方式的全生命周期成本收益，分析儲(chǔ)能的放電、充電倍率，以及放電深度對(duì)儲(chǔ)能壽命的影響，提出儲(chǔ)能在電網(wǎng)中容量配置的優(yōu)化模型。
儲(chǔ)能電站對(duì)于調(diào)峰的響應(yīng)速度是很快的，因?yàn)樵谖覀兘K電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能這邊對(duì)于源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)，它的功率反轉(zhuǎn)響應(yīng)速度都是毫秒級(jí)的，所以它的調(diào)控能力還是相當(dāng)優(yōu)異的。
儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用于調(diào)控模式主要是包括功率配置還有容量配置，對(duì)于儲(chǔ)能的功率我們一般都采用了儲(chǔ)能電站的最大出力，儲(chǔ)能電站以及連續(xù)電量，以及最大尖峰電量的最大值來做的。舉個(gè)例子來說，這是某某變電站的負(fù)荷曲線，110主變負(fù)載率是屬于重載的模式，這種情況對(duì)于主變重載的擴(kuò)容，第一這個(gè)站因?yàn)樗恢帽容^特殊，基本沒有線路走廊，通過這樣我們可以建儲(chǔ)能來給它削峰填谷，第一可以延緩它增容的時(shí)間，第二在案例分析上面我們可以結(jié)合時(shí)間效益和社會(huì)效益，如果說我新建儲(chǔ)能我是不用新建一個(gè)長(zhǎng)距離的線路走廊的，包括費(fèi)用都是可以做一個(gè)相關(guān)的經(jīng)濟(jì)比較的。
第二個(gè)，調(diào)頻。調(diào)頻是電廠側(cè)調(diào)頻，儲(chǔ)能電站是具備響應(yīng)速度快、短時(shí)功率吞吐能力強(qiáng)的特點(diǎn)，與常規(guī)的調(diào)頻相結(jié)合它可以作為輔助傳統(tǒng)調(diào)頻的有效手段。
根據(jù)我們之前的理論推導(dǎo)，首先我們會(huì)根據(jù)火電機(jī)組的調(diào)節(jié)速率、響應(yīng)時(shí)間和調(diào)節(jié)精度，來分析它的性能指標(biāo)以及調(diào)節(jié)深度，然后再分析典型日偏差的分布情況，其中出力偏差是AGC的點(diǎn)，后面就直接拿一個(gè)點(diǎn)來看。就以火電發(fā)電廠的一臺(tái)300MW直吹式機(jī)組為例分析，0到4兆瓦區(qū)間是高達(dá)96.89%，如果說配置4兆瓦的儲(chǔ)能電站可以滿足全天96.89的功率差額需求。同時(shí)也考慮到2兆瓦的占比大概在74%，所以說0到4兆瓦占比比較低，所以我們建議它的功率配置為3兆瓦。按照平均單向調(diào)頻的次數(shù)為5次的話，它的儲(chǔ)能容量是1.5兆瓦時(shí)，我們也根據(jù)相關(guān)的模型來測(cè)算它的配置方案。
第三個(gè)方面是新能源這邊的消納，主要是針對(duì)平抑新能源的波動(dòng)來做的，并且儲(chǔ)能電站可以跟隨新能源的發(fā)電功率，通過快速充放電，可以使其并網(wǎng)的電壓、頻率能得到電能質(zhì)量的指標(biāo)，并且可以根據(jù)調(diào)度人員的發(fā)電預(yù)測(cè)、功率曲線實(shí)時(shí)跟蹤。
根據(jù)新能源歷史的發(fā)電曲線以及調(diào)度計(jì)劃的數(shù)據(jù)，結(jié)合發(fā)電及調(diào)度預(yù)測(cè)，調(diào)節(jié)需求量，這些都是可以實(shí)現(xiàn)的。
這是一個(gè)光伏的案例。
第四個(gè)是用戶側(cè)儲(chǔ)能，主要分為低儲(chǔ)高發(fā)以及降低容量費(fèi)用，低儲(chǔ)高發(fā)的模式是跟蹤電價(jià)信號(hào)進(jìn)行充電和放電，實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)套利，這個(gè)也是大部分用戶側(cè)儲(chǔ)能的盈利模式。
用電管理主要是根據(jù)需量削減以及低儲(chǔ)高發(fā)模式。虛量削減模式跟調(diào)峰配置方面相同，低儲(chǔ)高發(fā)是根據(jù)用戶負(fù)荷曲線確定調(diào)節(jié)功率值和轉(zhuǎn)移電量，進(jìn)而得到配置方案。
這個(gè)是以某個(gè)安裝屋頂光伏的工業(yè)企業(yè)為例，我們會(huì)分析負(fù)荷以及廠區(qū)屋頂光伏的發(fā)電曲線來進(jìn)行方案配置。
第三部分，電化學(xué)儲(chǔ)能電站模塊化建設(shè)思路。主要分這幾大塊，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化還有智能化。配置標(biāo)準(zhǔn)化，這個(gè)就跟我們之前做常規(guī)的變電站思路有點(diǎn)相近，它是按照模塊化的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行方案的集成。標(biāo)準(zhǔn)化里面包含配置標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、布置標(biāo)準(zhǔn)化還有信息標(biāo)準(zhǔn)化。模塊化是想把整個(gè)儲(chǔ)能電站根據(jù)功能進(jìn)行模塊化的區(qū)分，智能化基于一些高級(jí)應(yīng)用來支撐它的運(yùn)檢系統(tǒng)的有效提升。
主接線這邊根據(jù)我們之前的設(shè)計(jì)規(guī)范及工程案例，基本上可以根據(jù)電壓等級(jí)采用單母線或單母線分段接線，而且可以參考分布式風(fēng)電的一些主接線，可以采用一些集電線路來做。
單元的接線，比如我可以面向單元把儲(chǔ)能電站區(qū)分為若干個(gè)電氣單位，包括儲(chǔ)能單元、母線單元、集控單元以及獨(dú)立電站的電源單位，還有一些輔助，包括消防單元現(xiàn)在也應(yīng)該是一個(gè)獨(dú)立的模塊。
對(duì)于配置標(biāo)準(zhǔn)化，主要是針對(duì)于電池的模塊，因?yàn)槲覀兺ㄟ^鎮(zhèn)江的項(xiàng)目，因?yàn)殒?zhèn)江項(xiàng)目里面含好多電池廠家，包括中天、寧德、力信，昨天劉博給大家介紹江蘇在再儲(chǔ)能的點(diǎn)設(shè)，在點(diǎn)設(shè)之前我們調(diào)研了很多電池廠家、BMS廠家一個(gè)儲(chǔ)能艙的廠家，我們當(dāng)時(shí)調(diào)研了八家單位，包括市場(chǎng)上主流的寧德時(shí)代、比亞迪都在我們的調(diào)研范圍內(nèi)。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它所有的電芯，尤其在第二批的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能中對(duì)于單體電芯的數(shù)量進(jìn)行了技術(shù)界定，每個(gè)不同廠家對(duì)于單體電芯的標(biāo)準(zhǔn)還是不一樣的，寧德時(shí)代的單體電芯可以做到最大。
因?yàn)槌Ｒ?guī)的用戶側(cè)的電池管理系統(tǒng)相對(duì)于網(wǎng)側(cè)的要求降低了一點(diǎn)，包括我們這次電網(wǎng)側(cè)用的BMS都是必須要兼顧雙網(wǎng)的61850規(guī)約的，因?yàn)樗˙MS的測(cè)點(diǎn)，因?yàn)橹坝行?shù)據(jù)都是由廠家來直接集成的，對(duì)于設(shè)計(jì)院來說比較少?，F(xiàn)階段來說設(shè)計(jì)院發(fā)揮的設(shè)計(jì)的要求以及后面產(chǎn)生的作用會(huì)越來越大，技術(shù)要求會(huì)非常詳細(xì)。包括BMS的信號(hào)，在江蘇這邊做完鎮(zhèn)江項(xiàng)目之后，對(duì)于電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能會(huì)有一套標(biāo)準(zhǔn)的信息、點(diǎn)秒（音），里面會(huì)有所有的BMS數(shù)據(jù)，通過我們工程實(shí)踐下來，不同品牌BMS采樣的精度以及采樣的量大家有各自成熟的體系。
變壓器這邊采用了常規(guī)的變壓器，開關(guān)10千伏大部分采用中置柜，在比較小型的場(chǎng)地里面也可以采用充氣柜，相對(duì)來說占地小一點(diǎn)，檢修稍微麻煩一點(diǎn)。
預(yù)制艙通過我們目前所有的電池，因?yàn)槲覀冞@邊做的磷酸鐵鋰的方案偏多一點(diǎn)，所以我們這邊都是針對(duì)磷酸鐵鋰的電池。這個(gè)預(yù)制艙的定義是全戶外的方案，沒有任何的建筑，全部是以艙體來進(jìn)行的，這樣可以提升整個(gè)工程的建設(shè)進(jìn)度以及設(shè)備集成度。
二次設(shè)備這邊主要是偏重于涉網(wǎng)的設(shè)備了，包括調(diào)峰調(diào)頻、應(yīng)急備用、輔助新能源并網(wǎng)等等都是在二次設(shè)備里面進(jìn)行望山的。
對(duì)于艙體這邊我們一般建議為整體采購(gòu)，建議進(jìn)行入廠監(jiān)造以及廠內(nèi)完全調(diào)試完。而且電池廠家是采用機(jī)架式安裝，當(dāng)時(shí)我們建議機(jī)架深度為700，但是不同的項(xiàng)目會(huì)有不同的差異。對(duì)于中間的檢修通道有條件的情況還是建議造一點(diǎn)，現(xiàn)在目前大部分的儲(chǔ)能電站還是有人值守的情況。
二次設(shè)備艙里面就可以傳統(tǒng)的前接線前柜門結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化艙體的結(jié)構(gòu)。對(duì)于電池艙的抗震，因?yàn)楝F(xiàn)在很多采用的是疊加的方案，如果在四川那邊建議在抗震上多做點(diǎn)方案，針對(duì)性的提一些方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
我們對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能的布置方案主要分為全戶外、半戶外跟全戶內(nèi)。全戶內(nèi)的方案目前只是在理論上，因?yàn)槿珣魞?nèi)的方案相對(duì)來說消防風(fēng)險(xiǎn)會(huì)偏大一點(diǎn)。
第二個(gè)是信息標(biāo)準(zhǔn)化。因?yàn)橥ㄟ^工程里面也發(fā)現(xiàn)了大家對(duì)電池的采點(diǎn)以及各個(gè)電芯的大小是不一樣的，如果對(duì)電芯的大小不能統(tǒng)一，我們可以對(duì)電芯每個(gè)采集的顆粒度要盡量保持一致，通過統(tǒng)一的管理來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楝F(xiàn)在國(guó)網(wǎng)要建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，所以電池相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘以及數(shù)據(jù)的應(yīng)用也是后面要發(fā)展的方向，所以對(duì)于BMS廠家的要求會(huì)提的越來越高。
信息傳輸。在監(jiān)控系統(tǒng)里面的信息傳輸會(huì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，包括規(guī)約的使用。
電氣設(shè)備模塊化，下面的饋圖是我們做非儲(chǔ)能項(xiàng)目的預(yù)制艙的即插即用方案，如果說儲(chǔ)能領(lǐng)域也可以做這些相關(guān)的信號(hào)的，因?yàn)楝F(xiàn)在所有的儲(chǔ)能艙里面都是加裝高清探頭或者是氣體傳感器來實(shí)現(xiàn)分析的，如果實(shí)現(xiàn)這種航空插頭是不是可以不實(shí)現(xiàn)不進(jìn)艙的運(yùn)維檢修，對(duì)于后面的建設(shè)施工會(huì)更有優(yōu)勢(shì)一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二次系統(tǒng)的信息包括BMS的即插即用。
這個(gè)是土建方面的，由于裝配式圍墻或者預(yù)制式的建筑對(duì)于整個(gè)工期以及標(biāo)準(zhǔn)化都有比較好的優(yōu)勢(shì)，它的價(jià)格也在逐漸的下降，所以說對(duì)于這個(gè)來說是比較好的一個(gè)方式。
智能化方面，對(duì)電池的監(jiān)控尤其是溫控必須具備智能告警。網(wǎng)側(cè)的大部分還是無(wú)人值守，用戶側(cè)這邊有些實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，但是對(duì)于無(wú)人值守它的監(jiān)控系統(tǒng)基本功能是不是具備，還是要進(jìn)行站內(nèi)簡(jiǎn)單的論證。
因?yàn)楝F(xiàn)在儲(chǔ)能站的規(guī)模越來越大，已經(jīng)不是2兆瓦、4兆瓦，可能是100兆瓦、200兆瓦這種大規(guī)模的儲(chǔ)能電站，這樣整個(gè)電池單元會(huì)非常龐大，對(duì)于電池的檢修就是一個(gè)很關(guān)鍵的問題了，對(duì)于云平臺(tái)的接入以及二維碼標(biāo)簽，都是可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢修的。
這個(gè)是消防，我們?cè)阪?zhèn)江已經(jīng)開始做了，把原來的輔控跟BMS的通道進(jìn)行打通，可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的消防系統(tǒng)。
下面給各位領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)一下，因?yàn)楝F(xiàn)在好多領(lǐng)導(dǎo)比較關(guān)心三站合一，多站融合這個(gè)方面的設(shè)計(jì)，因?yàn)槲覀兌嗾救诤侠锩嬗幸粋€(gè)必要的元素就是儲(chǔ)能，不管是從什么類型的儲(chǔ)能，一定是要把所有站內(nèi)的直流系統(tǒng)給兼顧掉的，這是一個(gè)融合的必需的要素。因?yàn)槿竞弦贿€有一個(gè)要素就是數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心根據(jù)國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，它是有不同的定位的，對(duì)它的空間可靠性也有不同的定位?，F(xiàn)在對(duì)于用戶側(cè)比較多的是UPS儲(chǔ)能的方案，但是前提是首先要區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)中心的交流負(fù)荷還是直流負(fù)荷，對(duì)整個(gè)方案的設(shè)計(jì)都有相關(guān)的前提。
今天就給各位領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)到這里，謝謝。
（本文根據(jù)演講錄音整理，未經(jīng)演講人本人審核）
