中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月24-26日，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)主辦的第九屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月26日上午的“能源互聯(lián)網(wǎng)與多能互補(bǔ)“專場，南瑞集團(tuán)（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院）研究員級(jí)高工單鵬珠在會(huì)上分享了主題報(bào)告《多能互補(bǔ)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用探討》，以下為演講實(shí)錄：
單鵬珠：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位來賓上午好！我做報(bào)告的這個(gè)題目是多能互補(bǔ)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用探討。我的報(bào)告主要針對(duì)多能互補(bǔ)應(yīng)用過程當(dāng)中的技術(shù)還有經(jīng)驗(yàn)做一個(gè)共享和探討。國家新能源的發(fā)展應(yīng)該來說非常迅速，大家知道新能源所固有的特性會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的這個(gè)電的質(zhì)量還有動(dòng)態(tài)穩(wěn)定對(duì)它有不利的影響，這個(gè)提出一些更高的要求，具有調(diào)節(jié)能力還有存儲(chǔ)能力補(bǔ)償電源，提高安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。
同時(shí)我們現(xiàn)在國家的三棄問題比較突出，通過配置這些具有電能存儲(chǔ)能力的調(diào)節(jié)電源也可以有效解決這個(gè)問題。第二個(gè)就是介紹一些多能互補(bǔ)的方式，我個(gè)人認(rèn)為現(xiàn)在主要有三種互補(bǔ)方式，就是主要利用區(qū)域內(nèi)傳統(tǒng)的水電能源，或者儲(chǔ)能電池跟可再生能源做一些運(yùn)行來平滑新能源的出力，主要就是應(yīng)用一些跨區(qū)或者跨省的能源之間的互補(bǔ)的特性。比如不同區(qū)域的風(fēng)電跟光伏有一個(gè)互補(bǔ)的特性，不同區(qū)域的比如說我們這個(gè)風(fēng)能還有太陽能比較分子的西北地區(qū)還有我們這個(gè)水電能源比較突出的西南地區(qū)的能源之間也可以形成一定的電量互補(bǔ)。
第三個(gè)是微網(wǎng)的多能互補(bǔ)，其實(shí)主要是在微網(wǎng)內(nèi)配置一定數(shù)量的光伏或者儲(chǔ)能電池來實(shí)現(xiàn)一些風(fēng)股套利，降低這個(gè)園區(qū)的用電成本。第三個(gè)在多能互補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中的主要的調(diào)節(jié)電源做一個(gè)分析，第一個(gè)就是水電，作為這個(gè)調(diào)節(jié)電源主要有一個(gè)具有調(diào)節(jié)能力以上的水庫，來與這個(gè)做一個(gè)聯(lián)合運(yùn)行，這是水電。它的特性是調(diào)節(jié)速度相對(duì)較快，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)分鐘級(jí)時(shí)間尺度的這樣的處理平滑補(bǔ)償。
第二種是抽水蓄能，這個(gè)是目前技術(shù)最成熟的調(diào)節(jié)電源，它的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)能力比較快，相對(duì)就是比較快的，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這個(gè)風(fēng)光處理波動(dòng)的快速抑制，而且對(duì)于這個(gè)新能源的消納也是具有較好的作用。此外我們國家正在目前發(fā)展的可變速機(jī)組跟這個(gè)比，可以在大概幾十個(gè)毫秒之內(nèi)，有額定負(fù)荷的調(diào)節(jié)容量。第三種就是儲(chǔ)能電池，儲(chǔ)能電池在三種條件下可以達(dá)到毫秒級(jí)，而且可以實(shí)現(xiàn)功率的雙向快速切換，這個(gè)功率的雙向快速切換是目前就是說其他的調(diào)節(jié)電源不具備的。雖然可以實(shí)現(xiàn)抽水還有發(fā)電兩種狀態(tài)，但是它沒有辦法實(shí)現(xiàn)這種比如說幾十個(gè)毫秒的馬上實(shí)現(xiàn)這種方向的切換。儲(chǔ)能電池實(shí)際上就是風(fēng)光出力的最佳的電源。
但是目前的問題就是它使用壽命比較有限，安全問題引起大家的問題，我個(gè)人認(rèn)為現(xiàn)在的抽水性能相對(duì)綜合性上面還是比較好的調(diào)節(jié)電源。尤其現(xiàn)在像南網(wǎng)都在大力的發(fā)展抽水蓄能，尤其是變速機(jī)組，如果后面越來越多，在新能源這個(gè)方面，它所發(fā)揮的作用會(huì)更加巨大。
第二部分我介紹一下一些關(guān)鍵技術(shù)，第一個(gè)是虛擬化技術(shù)，將底層的軟硬件包括服務(wù)器，存儲(chǔ)器，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用操作系統(tǒng)還有應(yīng)用軟件建立起來的應(yīng)用環(huán)境，是一個(gè)虛擬前后的對(duì)比的圖。虛擬化以后，每臺(tái)機(jī)器上面可以應(yīng)用更多的應(yīng)用負(fù)載，可以實(shí)現(xiàn)軟件還有硬件相對(duì)的獨(dú)立。采用虛擬化技術(shù)它的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一個(gè)是硬件，可以提升硬件的可用性，降低服務(wù)器故障率，同時(shí)采用虛擬化技術(shù)，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)可以減少服務(wù)器的數(shù)量，可以顯著的降低用戶的投資成本。
在軟件方面，虛擬化技術(shù)從用戶的設(shè)備當(dāng)中分離，通過集中化的技術(shù)改善管理和系統(tǒng)的安全性，這是虛擬化技術(shù)的一些優(yōu)點(diǎn)。目前新能源所接入的數(shù)據(jù)量非常巨大的，達(dá)到了千萬級(jí)別的數(shù)量級(jí)。在新能源海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用當(dāng)中有這么幾個(gè)問題，第一個(gè)對(duì)于服務(wù)器的處理能力，因?yàn)楹Ａ康臄?shù)據(jù)應(yīng)用它的處理能力不斷降低，同時(shí)對(duì)于這個(gè)存儲(chǔ)的需求不斷提高，我們對(duì)于這種情況，就是我們在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理方面，有這樣一種混合的構(gòu)架，通過實(shí)時(shí)內(nèi)存庫的分布式的部署解決上述存在的問題。右邊是我們的示意圖，時(shí)間關(guān)系不做詳細(xì)介紹。
第三個(gè)是時(shí)序數(shù)據(jù)庫，對(duì)于新能源海量能源的存儲(chǔ)和處理，常規(guī)的這種關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)是力不從心的，目前采用的吞吐量更大，壓縮效力更高的這種的時(shí)序數(shù)據(jù)庫。右邊這個(gè)表是我們做的一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫還有時(shí)序數(shù)據(jù)庫比較，從這個(gè)圖表當(dāng)中可以看到，從讀寫速度，單位空間的存儲(chǔ)量來看，它的這個(gè)優(yōu)勢是非常明顯的。
第四個(gè)是系統(tǒng)安全，在我們國家這個(gè)像烏克蘭或者就是委內(nèi)瑞拉的并路中間，導(dǎo)致的電網(wǎng)事故不允許發(fā)生的。在系統(tǒng)安全方面采用的四方面的技術(shù)手段，第一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)安全方面，我們在網(wǎng)絡(luò)邊界使用這個(gè)訪問控制還有中心檢測功能，對(duì)于惡意代碼檢測清除，阻斷非法入侵。第二個(gè)在應(yīng)用安全方面，加強(qiáng)這個(gè)系統(tǒng)軟件的身份鑒別對(duì)于用戶的一些操作權(quán)限進(jìn)行了一些限制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通訊的完整性還有保密性。第三個(gè)主機(jī)的安全，都是采用雙網(wǎng)配置，通過這些配置主機(jī)無縫切換這樣確保實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的連續(xù)性和可靠性。數(shù)據(jù)安全方面，我們保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的完整性和可恢復(fù)性數(shù)據(jù)發(fā)生破壞被破壞，出現(xiàn)問題的時(shí)候，可以及時(shí)恢復(fù)，這是數(shù)據(jù)安全。這個(gè)是我們對(duì)于數(shù)據(jù)安全方面采取的數(shù)據(jù)分區(qū)，這個(gè)也是符合我們國家能源局的一個(gè)規(guī)定。在數(shù)據(jù)采集區(qū)，存儲(chǔ)處理區(qū)和發(fā)布區(qū)采用了軟件還有硬件的隔離措施，同時(shí)對(duì)于在數(shù)據(jù)傳出過程當(dāng)中有加密方法。
第三個(gè)對(duì)于多能互補(bǔ)應(yīng)用做一些案例的探討，這個(gè)管理系統(tǒng)是多能互補(bǔ)研發(fā)這樣一個(gè)產(chǎn)品，它主要有三層結(jié)構(gòu)，控制層主要接收電力調(diào)度系統(tǒng)，或者疾控中心的調(diào)控指令。最下面一層是廠站層，光伏風(fēng)廠或者實(shí)時(shí)的控制設(shè)備。中間是我們的核心控制層，主要三個(gè)部分，第一部分是AGCVC的實(shí)時(shí)控制。第二部分就是主要采集各個(gè)廠站控制設(shè)備的實(shí)時(shí)信息，多能協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)一個(gè)不同能源的協(xié)調(diào)，還有這個(gè)優(yōu)化分配這是典型的一個(gè)管理系統(tǒng)性的應(yīng)用配置。
它的數(shù)學(xué)模型主要基于功率平衡還有水量平衡的原理，包括了像電池的功率約束，各種發(fā)電單元的功率約束，還有水電站的水位運(yùn)輸，主要四個(gè)模塊，第一個(gè)運(yùn)行模式還有保護(hù)模塊。第二個(gè)就是聯(lián)合運(yùn)行控制模塊，在這里可以實(shí)現(xiàn)諸如計(jì)劃跟蹤，平滑控制，輔助服務(wù)這樣的功能，剩下的兩個(gè)就是接口模塊。這個(gè)在網(wǎng)上做的一個(gè)光儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制界面，這是展示的界面，可以做一些圖表曲線趨勢之類的數(shù)據(jù)展示。
下面介紹一下幾個(gè)數(shù)據(jù)案例，第一個(gè)就是廣電柔和控制系統(tǒng)，我們在這個(gè)豐寧電站有一個(gè)控制總站，可以接收一些數(shù)據(jù)，也可以接受調(diào)度的發(fā)電計(jì)劃，同時(shí)根據(jù)風(fēng)光的處理預(yù)測還有實(shí)時(shí)的工況，做一些優(yōu)化計(jì)算來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)這個(gè)抽水性能機(jī)組的出力。保證它的對(duì)外流線的恒定，這是廣域一個(gè)多能互補(bǔ)的案例。
這是區(qū)域多能互補(bǔ)的案例，通過水電站機(jī)組的反向調(diào)節(jié)來快速實(shí)現(xiàn)光伏的處理工作，這是我們做的一個(gè)比較小的微網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目，也不復(fù)雜，主要實(shí)現(xiàn)風(fēng)股套利，降低用件成本。下面就幾個(gè)問題在工程應(yīng)用和調(diào)試當(dāng)中的所出現(xiàn)的一些問題跟大家做一個(gè)探討。第一個(gè)就是調(diào)節(jié)功率的匹配問題，多能互補(bǔ)參與補(bǔ)償或者參與調(diào)節(jié)的這個(gè)電源類型都不一樣，而且它的這個(gè)調(diào)節(jié)速率也不一樣，像電力電子元?dú)饧@種的變流器它們毫秒級(jí)，我們是分鐘級(jí)。這種不同發(fā)電單元的功率調(diào)節(jié)速率之間做實(shí)時(shí)控制，存在一個(gè)調(diào)節(jié)速率匹配的問題，匹配不到會(huì)產(chǎn)生功率振蕩或者失穩(wěn)，這種功率振蕩實(shí)際上一些儲(chǔ)能相面或者是一些多能互補(bǔ)項(xiàng)目上面也出現(xiàn)過。
我們在現(xiàn)場調(diào)試主要發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的輸出功率雖然這個(gè)調(diào)節(jié)速率很快，但是它的這個(gè)輸出功率就是說輸出的時(shí)候，并不是非常的穩(wěn)定。有的時(shí)候在SOS七八十的時(shí)候，我們認(rèn)為是一個(gè)非?？捎玫臓顟B(tài)，這個(gè)時(shí)候可能可用功率沒有的，充電放電的功率這時(shí)候?yàn)?，后來發(fā)現(xiàn)是電池內(nèi)部的其他的一些保護(hù)手段，限制了它的功率的輸出。
第三個(gè)就是風(fēng)光調(diào)控的精度問題，目前我們這個(gè)風(fēng)光功率預(yù)測的時(shí)間尺度最快的是叫做超短期預(yù)測15分鐘，但是我們的這個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)是一個(gè)秒級(jí)甚至更快這樣一個(gè)時(shí)間尺度，因此它這個(gè)兩個(gè)之間的時(shí)間尺度相差太大，所以在做一些超前預(yù)測控制，就是根據(jù)它的這個(gè)風(fēng)光功能預(yù)測曲線做一些預(yù)測的控制方面，在控制精度方面的誤差還是有一定的。在這個(gè)方面還是有提升的空間的。介紹就這么多，謝謝各位！
