中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：第十二屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)演講速記如下：
夏向陽：各位專家、各位同仁，中午好！
上午各位專家從不同的角度對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可能更多從儲(chǔ)能系統(tǒng)的底層角度（電池）來討論，長沙理工大學(xué)是原來的長沙電力學(xué)院，我們可能更多是從電力系統(tǒng)角度來看，在并網(wǎng)過程中對(duì)儲(chǔ)能電池的影響，昨天我們跟高特公司徐總也進(jìn)行了交流，他從材料方面對(duì)并網(wǎng)的要求，我們從并網(wǎng)的要求對(duì)材料的需求方面進(jìn)行了探討。規(guī)?；姵貎?chǔ)能應(yīng)用技術(shù)湖南省工程研究中心也是我們長沙理工大學(xué)跟國家電網(wǎng)湖南公司一起成功申報(bào)并建設(shè)中，可指導(dǎo)在湖南幾個(gè)儲(chǔ)能電站應(yīng)用。
我將從四個(gè)方面跟各位專家做逐一介紹。
第一，背景。
儲(chǔ)能這幾年的發(fā)展，包括一些政策出臺(tái)了很多，包括安裝補(bǔ)貼、設(shè)施推廣等等這些方面做了很多，也包括發(fā)改委、能源局等積極推動(dòng)儲(chǔ)能市場調(diào)度等等。
這些背景可以看到，這些政策主要是這幾個(gè)方面：一個(gè)是實(shí)施方案，包括項(xiàng)目管理、輔助服務(wù)、并網(wǎng)協(xié)議、調(diào)度使用、頂層設(shè)計(jì)，很多相關(guān)的形成了一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)政策體系。
同時(shí)這里也提到很多，包括前面幾位專家也提到的，為什么出來這些政策？實(shí)際上就是在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，包括對(duì)并網(wǎng)的調(diào)控層，面對(duì)規(guī)定仍然模糊，制約了儲(chǔ)能電站的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的應(yīng)用。如果通過建立儲(chǔ)能電站的安全指標(biāo)體系，能夠全面了解儲(chǔ)能電量真實(shí)的并網(wǎng)特性，能夠客觀地評(píng)價(jià)儲(chǔ)能并網(wǎng)的情況，來保證并網(wǎng)安全的可靠運(yùn)行。因?yàn)閮?chǔ)能電站最終是要并網(wǎng)的，我們看到事故經(jīng)常還是會(huì)出現(xiàn)，所以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)如何安全并網(wǎng)控制技術(shù)研究就是非常重要的，儲(chǔ)能電站怎么樣可以安全的并網(wǎng)？不是儲(chǔ)能系統(tǒng)安全了，并網(wǎng)就安全了？ 不一定。
所以可以看到，國內(nèi)外對(duì)電池這個(gè)對(duì)象的模型是怎樣的，包括化學(xué)、電力學(xué)，包括老化模型有很多，針對(duì)電力不同特性也做了很多的研究，但是可以看到，我們對(duì)儲(chǔ)能電站評(píng)價(jià)體系，更多的是集中在直流側(cè)的電池本體的評(píng)價(jià)，另外是交流側(cè)電氣參數(shù)的評(píng)價(jià)，兩者之間現(xiàn)在研究的還很少，兩者在聯(lián)接之后會(huì)發(fā)生什么情況？會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生影響嗎？會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊嗎？這個(gè)可能還沒有，像國家的標(biāo)準(zhǔn)基本上沒有涉及到并網(wǎng)時(shí)電網(wǎng)的安全參數(shù)，沒有考慮到儲(chǔ)能電站性能衰減的問題，就是并網(wǎng)以后電池衰減影響問題，沒有考慮過電池衰減影響慣量、調(diào)頻等動(dòng)態(tài)穩(wěn)定支撐的特性，這時(shí)調(diào)頻是怎么樣的，調(diào)峰是怎么樣的，這些不同工況發(fā)出的功率對(duì)儲(chǔ)能電站電池是多大的影響。昨天跟高特公司的徐總討論很多，如這個(gè)調(diào)頻要快速，電流很大，與儲(chǔ)能電站的調(diào)峰慢慢去控制影響區(qū)別在哪里？對(duì)電池的安全影響在哪里？
徐總也談到了電池管理系統(tǒng)，現(xiàn)在談的比較多的，像SOC估算、SOH估算，內(nèi)特性參數(shù)等，基本上大多數(shù)廠家可以肯定內(nèi)特性的參數(shù)影響，現(xiàn)在主要是監(jiān)測電流、電壓、溫度等外在特性，電池內(nèi)在的特征基本上在BMS系統(tǒng)中都沒有體現(xiàn)，就是BMS只有電流、電壓、溫度，實(shí)際上這些特性都是一些外特性，就是表面上它的溫度是多少，它的內(nèi)在是怎么樣的？因?yàn)樗膬?nèi)在是發(fā)生變化的，因?yàn)殡姵厥请娀瘜W(xué)產(chǎn)品，電化學(xué)發(fā)生過程中電流是有化學(xué)反應(yīng)的，它的內(nèi)特性是怎么樣的？所以在準(zhǔn)確提高電池的監(jiān)測精度，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)控制，這樣的話才能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)的控制安全。所以我們提出了新型的SOH計(jì)算方法和綜合評(píng)價(jià)策略，還有一個(gè)是實(shí)現(xiàn)內(nèi)特性參數(shù)的監(jiān)測，就是電池內(nèi)在的特性變化情況。
大的方向，第一是儲(chǔ)能電池運(yùn)行安全狀態(tài)分析。有四個(gè)方面：第一，從不同電網(wǎng)環(huán)境下對(duì)電池的外特性的影響；第二個(gè)是基于電池模型，對(duì)鋰電池內(nèi)特性參數(shù)的辨識(shí)，來辨識(shí)電池內(nèi)部的參數(shù)的變化；第三個(gè)是通過對(duì)電池內(nèi)外特性參數(shù)的變化，來準(zhǔn)確判斷這個(gè)電池健康還是不健康；最后我們想建立一個(gè)基于鋰離子電池行為機(jī)理分析的儲(chǔ)能系統(tǒng)安全控制理論體系。在這個(gè)基礎(chǔ)上，就能明確并網(wǎng)的時(shí)候是不是安全，并網(wǎng)的時(shí)候是不是能夠輸送這么多容量？這就是最后我們形成一個(gè)體系。
可以看到這張圖，從電氣角度來說，在運(yùn)行當(dāng)中右邊是通電的，右邊通過對(duì)左邊是有電氣接觸的，我們通過分析，發(fā)現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生2倍頻波動(dòng)，直流側(cè)就會(huì)有波動(dòng)，這個(gè)波動(dòng)就是在電池上進(jìn)行波動(dòng)，對(duì)我們電池有一定的影響。也就是，并上電網(wǎng)以后就會(huì)發(fā)生影響，即使沒有其他的影響，也會(huì)對(duì)電池的衰老有所影響。
我們做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，可以得出一個(gè)結(jié)論，大家可以看到，在不同的二次諧波分量對(duì)電池壽命重要的影響是充放電的平均值。我們同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)，在二次諧波分量有些情況下是影響電池的老化。因?yàn)槲覀儓F(tuán)隊(duì)中也有學(xué)材料的，也做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，可以看到在并網(wǎng)以后，電網(wǎng)產(chǎn)生了二次諧波對(duì)電池直流側(cè)產(chǎn)生影響，直流側(cè)影響了我們的電池。
同時(shí)，通過鋰離子電池模型進(jìn)行內(nèi)特性參數(shù)辨識(shí)，內(nèi)特性現(xiàn)在沒有很好的測試模式，通過數(shù)據(jù)建模，左邊是我們參考了一些文獻(xiàn)，可以看到電池容量和歐姆內(nèi)阻，包括它的極化內(nèi)阻，這些特性隨著不同充電深度的循環(huán)老化過程中，內(nèi)特性是在發(fā)生變化的，它的歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻這些參數(shù)發(fā)生了變化，能夠更好的反映電池的老化特征，就不是單純憑它的電流、電壓和溫度來判斷這個(gè)電池是否老化，更多是通過它的內(nèi)在特征，包括歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻等來進(jìn)行判斷。我們提出尋找這個(gè)參數(shù)，我們通過大量的數(shù)據(jù)建模，像湖南幾個(gè)儲(chǔ)能電站的真實(shí)數(shù)據(jù)，通過建模不斷的尋找出這些特征參數(shù)，把這些特征參數(shù)作為判斷這個(gè)電池衰老壽命比較可靠的依據(jù)，這個(gè)依據(jù)就為儲(chǔ)能電站中將來這個(gè)電池艙是否并還是不并網(wǎng)，能夠投入多少容量提供依據(jù)。
結(jié)合內(nèi)外特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)合我們的電流、電壓、極化電容、極化電阻來綜合評(píng)價(jià)這個(gè)電池的安全狀態(tài)、健康狀態(tài)，最終我們團(tuán)隊(duì)要形成一個(gè)儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，形成一個(gè)安全控制評(píng)價(jià)體系。
第二，并網(wǎng)指標(biāo)的電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全并網(wǎng)控制。
儲(chǔ)能并網(wǎng)是什么條件？現(xiàn)在還沒有很相關(guān)的指標(biāo)，更多是參考光伏并網(wǎng)，光伏并網(wǎng)是多少，它的諧波是多少等等要求，我們現(xiàn)在更多的是按照儲(chǔ)能并網(wǎng)的時(shí)候?qū)ο到y(tǒng)產(chǎn)生了什么影響。同時(shí)，因?yàn)椴⒕W(wǎng)有一定的功能，是無功支撐還是PCS運(yùn)行等等多變量的保護(hù)，在故障情況下PCS怎么穿越？同時(shí)我們想接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)參與調(diào)頻，包含儲(chǔ)能模型，根據(jù)儲(chǔ)能真實(shí)狀態(tài)投切電容、投切儲(chǔ)能。
這是我們對(duì)電網(wǎng)儲(chǔ)能電站并網(wǎng)指標(biāo)的研究，儲(chǔ)能在什么時(shí)候參數(shù)是多少，儲(chǔ)能電站的諧波是多少，我們都做了相關(guān)的研究，包括儲(chǔ)能電站從一種工況切換到調(diào)頻狀態(tài)，如開始在調(diào)峰的時(shí)候，突然切換到調(diào)頻的時(shí)候?qū)﹄娋W(wǎng)的沖擊，現(xiàn)在電網(wǎng)是什么樣，現(xiàn)在儲(chǔ)能電站能不能承受投上去，儲(chǔ)能的容量是不是能夠承擔(dān)等等，大家能夠看到儲(chǔ)能電站工況變化仿真情況。
我們考慮在多變量協(xié)同保護(hù)的儲(chǔ)能變流器，在故障的時(shí)候我們要提供無功支撐，故障穿越控制，我們考慮在電網(wǎng)發(fā)生不平衡故障的時(shí)候，而PCS怎么投切上去？我們是考慮無功支撐為首要目標(biāo)，同時(shí)以無功支撐PCS運(yùn)行性能為首要條件，我們不可能為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)把性能降低。所以我們構(gòu)建了一個(gè)無功功率的柔性控制策略和安全運(yùn)行區(qū)域，這篇文章已經(jīng)在《太陽能學(xué)報(bào)》上發(fā)表了，同時(shí)我們做了一些半實(shí)物仿真驗(yàn)證了。
這是我們做的一些場景，模擬在某種情況下發(fā)生的情況。大家可以看到，有時(shí)候我們儲(chǔ)能的直流側(cè)波動(dòng)很大。
場景二，不同的應(yīng)用場景。還有一個(gè)是做儲(chǔ)能電站，你要參與安全調(diào)頻，你的優(yōu)化控制策略，就是要準(zhǔn)確判斷你的儲(chǔ)能電站的能力，你的健康狀態(tài)，如儲(chǔ)能電站已經(jīng)有百分之幾十電池不行了，你強(qiáng)行投運(yùn)會(huì)加速電池的老化，甚至可能導(dǎo)致事故。所以我們必須在準(zhǔn)確判斷各儲(chǔ)能站之間的健康狀態(tài)情況下，來準(zhǔn)確投切，儲(chǔ)能電站是安全參與，而不是儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)一次調(diào)頻，我們是安全的情況下去參與調(diào)頻。
這是我們的研究成果。原來我們是做儲(chǔ)能并網(wǎng)控制的指標(biāo)，現(xiàn)在是做儲(chǔ)能系統(tǒng)支撐電網(wǎng)穩(wěn)定方面并網(wǎng)控制。
這是我們團(tuán)隊(duì)，博士和碩士將近20位，我們還有一個(gè)儲(chǔ)能運(yùn)行平臺(tái)，100千瓦、200千瓦時(shí)，我們可以做一些實(shí)驗(yàn)和測試。
這是我們?cè)凇短柲軐W(xué)報(bào)》發(fā)表的文章，包括儲(chǔ)能電站的安全參與，包括我們現(xiàn)在牽頭制訂了多個(gè)地方標(biāo)準(zhǔn)。這是電力儲(chǔ)能的極化電容，歐姆內(nèi)阻和極化電阻的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在在征求意見中。如果把這些參數(shù)能夠準(zhǔn)確把握以后，我們就可以把握的電池健康狀況，能夠安全的投切到電網(wǎng)。
包括我們已經(jīng)授權(quán)了多個(gè)發(fā)明專利，包括儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)的一次調(diào)頻，考慮到健康狀態(tài)的風(fēng)電平滑控制，改進(jìn)鋰電池壽命預(yù)測等，包括我們自己開發(fā)的一套電池儲(chǔ)能的安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)，就是基于這個(gè)內(nèi)在特征參數(shù)安全評(píng)價(jià)，你這個(gè)電池能不能投切，能夠投切多少，采用什么控制方式等等，都在我們這個(gè)新的系統(tǒng)，現(xiàn)在這個(gè)系統(tǒng)是跟現(xiàn)有儲(chǔ)能系統(tǒng)平臺(tái)系統(tǒng)并聯(lián)的，它的數(shù)據(jù)也傳到我這個(gè)系統(tǒng)來，我這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，也不影響原來的系統(tǒng)。
感謝聆聽。
