中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月23日，由中國(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)共同支持的第十五屆儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡(jiǎn)稱“CIES2025”）在杭州國(guó)際博覽中心召開。
CIES大會(huì)以“綠色、數(shù)智、融合、創(chuàng)新”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)問題展開充分探討，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規(guī)模化工程應(yīng)用。
在3月24日下午的儲(chǔ)熱與長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能專場(chǎng)中，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)科技發(fā)展有限公司電力科學(xué)研究院副院長(zhǎng)劉文豐作了題為《300MW級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站智能控制技術(shù)研究與實(shí)踐》的主旨演講。
以下內(nèi)容根據(jù)大會(huì)發(fā)言整理提煉，僅供參考。
各位同仁、各位領(lǐng)導(dǎo)：
非常榮幸受邀在本次論壇上，向各位分享中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)在300MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站領(lǐng)域的技術(shù)研究成果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
今天我主要將圍繞四個(gè)核心維度展開：第一是壓縮空氣儲(chǔ)能電站概述；第二是智能控制技術(shù)在壓氣儲(chǔ)能電站中的應(yīng)用；第三是我們的300MW級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站智能控制技術(shù)實(shí)踐案例；第四是300MW 級(jí)壓氣儲(chǔ)能電站智能控制技術(shù)的未來展望。
一、壓氣儲(chǔ)能電站概述
如圖所示，這是我們建設(shè)的湖北應(yīng)城300MW級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。這里可以看我們整個(gè)建設(shè)的進(jìn)展情況。
壓氣儲(chǔ)能的原理是通過電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段的多余電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，將空氣儲(chǔ)存于高壓密封設(shè)施中，在用電高峰時(shí)段釋放能量發(fā)電。具有儲(chǔ)能容量大、周期長(zhǎng)、環(huán)境污染小的優(yōu)勢(shì)，能夠有效應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性、隨機(jī)性。
壓氣儲(chǔ)能電站發(fā)展歷程和應(yīng)用場(chǎng)景，大家可以看一下。
目前湖北應(yīng)城壓縮空氣儲(chǔ)能的情況，單機(jī)功率實(shí)現(xiàn)300MW，容量是1500Mwh，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約70%。
對(duì)于創(chuàng)新點(diǎn)這一方面，我們首先實(shí)現(xiàn)了完全自主化的技術(shù)裝備（國(guó)產(chǎn)化率100%），其次創(chuàng)新性地利用廢棄鹽穴作為儲(chǔ)氣庫(kù)，最后以空氣為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境零污染。
二、智能控制技術(shù)的研究?jī)?nèi)容和意義
我們利用先進(jìn)的傳感器、控制器和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了壓氣儲(chǔ)能電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的分析和控制。我們參考了歐美建設(shè)儲(chǔ)能電站的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際需求，在控制領(lǐng)域同步推進(jìn)智能化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)壓氣儲(chǔ)能電站的自動(dòng)化運(yùn)行、優(yōu)調(diào)度，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性，降低我們的運(yùn)行成本，最終增強(qiáng)它的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境的友好性。
我們的智能控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了兩大核心功能突破，首先，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，確保系統(tǒng)始終處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)；其次，采用先進(jìn)的控制算法、預(yù)測(cè)模型和優(yōu)化技術(shù)，顯著提升了壓縮和膨脹過程的運(yùn)行效率。在應(yīng)城項(xiàng)目的具體實(shí)踐中，我們重點(diǎn)攻克了兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題：一是通過優(yōu)化通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足了快速控制的需求；二是構(gòu)建了專門的算法服務(wù)平臺(tái)，通過對(duì)運(yùn)行大數(shù)據(jù)的深度挖掘和分析，為系統(tǒng)性能提升提供了智能化支撐。
儲(chǔ)氣庫(kù)的智能監(jiān)控與管理，還有電網(wǎng)接入與協(xié)調(diào)控制。這里也是幾個(gè)方面，提高了運(yùn)行效率和可靠性，增強(qiáng)了電網(wǎng)的穩(wěn)定性、靈活性。
三、壓氣儲(chǔ)能電站智能控制技術(shù)實(shí)踐案例
我們成功打造了一條綠色、零碳、高效的儲(chǔ)能新路徑，自主完成了從調(diào)試、運(yùn)維到數(shù)字化的全鏈條工作，其中兩項(xiàng)創(chuàng)新成果屬行業(yè)首創(chuàng)，為壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域樹立了新的質(zhì)量標(biāo)桿。
我們整個(gè)平臺(tái)真正開始進(jìn)入是2022年，2023年8月份我們完成了常規(guī)的DCS的測(cè)試、軟件運(yùn)行環(huán)境測(cè)試，10月份設(shè)備發(fā)貨。2024年3月第一次云系統(tǒng)恢復(fù)。6月18日，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化調(diào)試。
技術(shù)難點(diǎn)，這里面有一個(gè)參考的案例，確實(shí)實(shí)現(xiàn)了我們對(duì)整個(gè)全站壓縮系統(tǒng)、膨脹系統(tǒng)、儲(chǔ)氣庫(kù)的整體的協(xié)同控制。
我們的智能控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)區(qū)設(shè)備的直接控制，突破了傳統(tǒng)火電控制系統(tǒng)僅提供運(yùn)行指導(dǎo)的局限。創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)組啟停過程的全程自動(dòng)化控制，這標(biāo)志著我們?cè)趦?chǔ)能電站智能控制領(lǐng)域取得了重大突破。
這里可以看一下，通訊的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)這一塊是我們的核心。
我們的目標(biāo)：第一個(gè)是自動(dòng)化、數(shù)字化水平的提高，目標(biāo)是少人值守；第二是機(jī)組全程智能啟停；第三是實(shí)現(xiàn)典型故障的知識(shí)表達(dá)和推理；第四實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)異常自動(dòng)診斷、預(yù)警與處理。
硬件平臺(tái)這一塊分為高速控制器區(qū)、智慧報(bào)警控制器區(qū)、算法服務(wù)器區(qū)，在技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)方面，我們正集中力量深化算法服務(wù)能力建設(shè)。針對(duì)當(dāng)前行業(yè)熱點(diǎn)的人工智能技術(shù)，我們已啟動(dòng)相關(guān)研究并進(jìn)行了初步技術(shù)對(duì)接。但AI技術(shù)在控制系統(tǒng)中的深度應(yīng)用仍處于探索階段，其與現(xiàn)有算法服務(wù)的融合程度及最終效果，還需要通過進(jìn)一步的工程驗(yàn)證來評(píng)估。
硬件平臺(tái)中的高速控制器區(qū)專注于實(shí)時(shí)控制，采用專用處理器和優(yōu)化算法，確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級(jí)的快速響應(yīng)，這是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的基礎(chǔ)保障。智慧報(bào)警控制器區(qū)集成了先進(jìn)的故障診斷算法，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于快速識(shí)別異常狀態(tài)，為電網(wǎng)共享儲(chǔ)能應(yīng)用提供了可靠的安全保障。算法服務(wù)器區(qū)，考慮的是機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行以后，把我們的數(shù)據(jù)集能夠收集提煉，然后生成我們自己的算法控制模型，最終還是應(yīng)用于提升機(jī)組整體的控制效率，優(yōu)化能效分析的計(jì)算。
在地下儲(chǔ)氣庫(kù)管理方面，我們開發(fā)了專用的EMS能量管理系統(tǒng)，這個(gè)模塊對(duì)壓氣儲(chǔ)能電站提供了很大的支撐。
在智慧報(bào)警系統(tǒng)研發(fā)方面，我們雖然參考了智能電廠的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程模塊，但更注重針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的特殊需求進(jìn)行定制化開發(fā)。這套系統(tǒng)從項(xiàng)目初期就已部署，經(jīng)過持續(xù)優(yōu)化已成為保障電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵支撐。目前我們正重點(diǎn)推進(jìn)其與專家系統(tǒng)的深度融合，以進(jìn)一步提升智能化水平。
在智能啟停技術(shù)方面，我們已成功建立了完整的機(jī)組自啟?？刂茦?biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是在火電機(jī)組成熟經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性進(jìn)行了專項(xiàng)優(yōu)化和創(chuàng)新。
在性能計(jì)算與優(yōu)化運(yùn)行模塊方面，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)控制和AGC功能。目前在適應(yīng)電網(wǎng)"兩個(gè)細(xì)則"要求方面，特別是在相關(guān)規(guī)程和規(guī)范上，我們還存在一些不足，但也一直在積極探索解決方案。
在應(yīng)城項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，機(jī)組完全能夠滿足高響應(yīng)速率的要求，其速率甚至遠(yuǎn)超火電機(jī)組數(shù)倍。但由于儲(chǔ)能系統(tǒng)特有的儲(chǔ)氣庫(kù)特性，使得某些運(yùn)行指標(biāo)需要特殊考量。因此，我們?cè)谡{(diào)試和試運(yùn)行過程中采取了相對(duì)謹(jǐn)慎的態(tài)度，以確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
在能量管理系統(tǒng)方面，我們已取得實(shí)質(zhì)性突破并正式投入運(yùn)行。作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心支柱，能量管理系統(tǒng)的重要性居于首位，其研發(fā)和實(shí)施投入了集團(tuán)最優(yōu)質(zhì)的資源。
四、未來展望
回顧我們的技術(shù)發(fā)展歷程，從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)起步，逐步向智能化方向演進(jìn)。在壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域，雖然工藝和設(shè)計(jì)方面仍存在需要突破的技術(shù)瓶頸，但我們?cè)诳刂葡到y(tǒng)方面持續(xù)取得進(jìn)展，特別是在與人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)的融合應(yīng)用上。
我這里提了智能感知與監(jiān)測(cè)技術(shù)、智能決策與優(yōu)化控制方法、系統(tǒng)集成與協(xié)同控制技術(shù)，常規(guī)的協(xié)調(diào)、自啟停的控制都是傳統(tǒng)控制策略基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化提升。
我們將持續(xù)深化自主創(chuàng)新能力建設(shè)，堅(jiān)定不移地落實(shí)集團(tuán)"自主可控"的戰(zhàn)略要求?，F(xiàn)階段的工作重點(diǎn)在于全面提升自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)水平，著力實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)100%自主可控的發(fā)展目標(biāo)。通過壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的工程實(shí)踐，我們已經(jīng)積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，正在構(gòu)建具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能控制體系。
基于多個(gè)成功案例的經(jīng)驗(yàn)，我們正在推進(jìn)該控制系統(tǒng)與新型電力系統(tǒng)的全面融合，這將為能源轉(zhuǎn)型提供重要的技術(shù)保障。通過對(duì)電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則考核要求的深入學(xué)習(xí)研究，探索大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能電站儲(chǔ)能過程中的調(diào)頻、調(diào)峰特性，提升機(jī)組在電網(wǎng)側(cè)的盈利能力。
我的主要匯報(bào)就到這里，謝謝大家！
