中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月24-26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)主辦的第九屆中國(guó)國(guó)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“儲(chǔ)能電站與技術(shù)應(yīng)用（四）“專場(chǎng)，江蘇電機(jī)工程學(xué)會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)秘書謝珍建在會(huì)上分享了主題報(bào)告《電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用實(shí)踐及展望》，以下為演講實(shí)錄：
謝珍建：各位嘉賓，上午好！下面我講一講電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的實(shí)踐應(yīng)用。去年鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能取得了一定的成果，在鎮(zhèn)江儲(chǔ)能的基礎(chǔ)之上，我們最近也做了一些工作，今天把前面做的一些工作跟大家做一個(gè)交流和分享。
當(dāng)前，儲(chǔ)能在電網(wǎng)的應(yīng)用側(cè)重引領(lǐng)，江蘇儲(chǔ)能在電力領(lǐng)域應(yīng)用走的還是比較快的，在這個(gè)基礎(chǔ)之上，為了更好的去推動(dòng)我們儲(chǔ)能的一些應(yīng)用和實(shí)踐，在江蘇電機(jī)工程學(xué)會(huì)的指導(dǎo)下成立了儲(chǔ)能專業(yè)專委會(huì)，希望以這樣一個(gè)平臺(tái)來推動(dòng)我們不管是電網(wǎng)側(cè)還是電源側(cè)、用戶側(cè)的儲(chǔ)能更廣泛應(yīng)用。
下面正式開始我的分享，第一部分，介紹一下電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的應(yīng)用背景。
在江蘇電網(wǎng)應(yīng)用儲(chǔ)能，著重契合于自身的發(fā)展。這兩年江蘇推進(jìn)能源變革，推動(dòng)蘇州建設(shè)能源變革典范城市，對(duì)江蘇電網(wǎng)來講最大的變化是什么呢？是不管是在電源側(cè)、還是在我們的用電側(cè)，能源生產(chǎn)和消費(fèi)都在向清潔低碳轉(zhuǎn)型。在這樣一個(gè)能源轉(zhuǎn)型的背景下，對(duì)電力系統(tǒng)來講，其實(shí)就有很大的清潔電力的消化壓力，在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的過程當(dāng)中，存在運(yùn)行安全、能效提升的迫切需求，儲(chǔ)能在這個(gè)里面可以更好的發(fā)揮作用。
儲(chǔ)能為什么在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)開始推廣應(yīng)用？?jī)?chǔ)能發(fā)展了很多年，從2010年之前就開始在研究。但實(shí)際上，最關(guān)鍵的成本問題，儲(chǔ)能要在電力系統(tǒng)里應(yīng)用的問題，成本只有低到了一定階段才具備商業(yè)化的可能，電網(wǎng)里面用的時(shí)候也是一樣的，在這樣的背景下他能否替代我們傳統(tǒng)的一些電力設(shè)施來保證和優(yōu)化我們電網(wǎng)的發(fā)展，儲(chǔ)能的成本下降給我們?cè)陔娋W(wǎng)側(cè)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。從產(chǎn)業(yè)鏈來講，無關(guān)是從國(guó)家五部委還是江蘇省能源局，其實(shí)都有產(chǎn)業(yè)推動(dòng)的一些需要，也印發(fā)了大量的政策措施來推動(dòng)，主要標(biāo)志還是2017年國(guó)家能源局的文件推動(dòng)。從江蘇電力公司來講，從我們建設(shè)電網(wǎng)主要是服務(wù)于電網(wǎng)安全，目前我們已經(jīng)做了一個(gè)大規(guī)模源、網(wǎng)、荷的友好互動(dòng)系統(tǒng)，但是友好互動(dòng)系統(tǒng)的資源在哪里？以前我們?cè)谟脩羯厦嫒フ?，這個(gè)經(jīng)濟(jì)可用的用戶側(cè)資源其實(shí)是有限的，而且比較分散，在此基礎(chǔ)之上需要通過儲(chǔ)能來對(duì)可調(diào)控資源進(jìn)行補(bǔ)充。通過儲(chǔ)能的應(yīng)用，可以提升我們電網(wǎng)的瞬時(shí)、短時(shí)和時(shí)段三個(gè)能力，來提高電力系統(tǒng)的安全水平。同時(shí)，為推動(dòng)儲(chǔ)能的應(yīng)用，江蘇公司內(nèi)部充分調(diào)動(dòng)資源，協(xié)調(diào)公司相關(guān)部門按照職責(zé)分工都來參與儲(chǔ)能應(yīng)用的研究。
第二部分，鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的實(shí)踐。這個(gè)部分我們簡(jiǎn)單回顧一下。
鎮(zhèn)江儲(chǔ)能在應(yīng)用的時(shí)候他的驅(qū)動(dòng)力，主要是當(dāng)時(shí)鎮(zhèn)江東部分區(qū)供電能力不足，需要快速的形成供電能力，需要采用電儲(chǔ)能的這種比較靈活、比較快速布局的這樣一種方式。為了解決供電能力的問題，在選型時(shí)，要求儲(chǔ)能能夠跟負(fù)荷特性的用電曲線匹配，能夠通過他的削峰填谷的作用減少我們斷面輸電的瓶頸，分析后采用的兩個(gè)小時(shí)系統(tǒng)。從儲(chǔ)能電站設(shè)備選型來說，主要包括采用磷酸鐵鋰電池、預(yù)制倉(cāng)布置方案，采用單母線分段接線，主要一二次設(shè)備放入預(yù)制倉(cāng)等等。
那么鎮(zhèn)江儲(chǔ)能應(yīng)用后發(fā)揮的作用怎么樣呢？?jī)?chǔ)能在鎮(zhèn)江電網(wǎng)應(yīng)用，要服務(wù)于電網(wǎng)安全，首先是要把它放在源、網(wǎng)、荷系統(tǒng)里面，快速的響應(yīng)。源、網(wǎng)、荷系統(tǒng)的功能主要是響應(yīng)特高壓直流發(fā)生故障，發(fā)生故障以后電網(wǎng)頻率快速的會(huì)跌落到最低點(diǎn)，這個(gè)時(shí)間可能就十幾秒鐘，在十幾秒鐘里面出現(xiàn)的巨大功率缺額能夠及時(shí)調(diào)用的資源有限。儲(chǔ)能的響應(yīng)時(shí)間效果，大家看右邊這張圖，能夠在60毫秒以內(nèi)，就能夠?qū)崿F(xiàn)滿充到滿放的轉(zhuǎn)換。從整個(gè)儲(chǔ)能電站來講，實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在100毫秒以內(nèi)，整個(gè)站就能夠?qū)崿F(xiàn)從充電到放電的轉(zhuǎn)換。接入到源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)系統(tǒng)以后，因?yàn)橐獜闹髡局噶?，再加上通信的這樣一些延時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間在350毫秒，這個(gè)響應(yīng)速度對(duì)系統(tǒng)的頻率支撐就非常有效了。（PPT）左邊這張圖是一個(gè)儲(chǔ)能參與緊急控制系統(tǒng)的架構(gòu)，整體來講儲(chǔ)能是作為整個(gè)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)系統(tǒng)很重要的資源。
再來看看儲(chǔ)能在頂峰運(yùn)行方式下的作用。剛才講到鎮(zhèn)江儲(chǔ)能建設(shè)是因?yàn)楣╇娔芰Σ蛔?，就是說在用電高峰的時(shí)段能不能把最大用電時(shí)關(guān)鍵斷面的潮流降下來。右邊這張圖展示的就是儲(chǔ)能尖峰時(shí)段的頂峰效果，從儲(chǔ)能開始放電到儲(chǔ)能放電結(jié)束，受電曲線的發(fā)生了變化。上面藍(lán)色的實(shí)際上是實(shí)際的用電曲線，下面那個(gè)是考慮儲(chǔ)能以后用電的曲線，相當(dāng)于是在尖峰時(shí)段用電出現(xiàn)了減少。鎮(zhèn)江的儲(chǔ)能是分布式布置方式，所以從調(diào)控來講，需要把這些分布的儲(chǔ)能要進(jìn)行聚合，把不同功率、不同狀態(tài)的儲(chǔ)能進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控，跟我們斷面的約束要進(jìn)行關(guān)聯(lián)，來實(shí)現(xiàn)快速的功率控制，以上是在夏季高峰時(shí)段運(yùn)行的一個(gè)方式。
夏季高峰以后，其他的時(shí)段怎么運(yùn)行呢。電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的運(yùn)行設(shè)了優(yōu)先級(jí)，第一級(jí)，就是前面介紹過的，納入到源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)事故應(yīng)急響應(yīng)，這個(gè)是最快的，也是優(yōu)先級(jí)最高的。第二級(jí)，就是一次調(diào)頻，就是說電網(wǎng)在響應(yīng)頻率下降的時(shí)候，電網(wǎng)本身的一次調(diào)頻能力不足，通過儲(chǔ)能電站來響應(yīng)一次調(diào)頻的功能，這個(gè)作用對(duì)電網(wǎng)的支撐是非常有效的。在之后才是納入我們的AGC，通過儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)以后，讓他響應(yīng)ACE的信號(hào)進(jìn)行控制，對(duì)我們CPS指標(biāo)的考核其實(shí)是非常有好處的。下面做了一些CPS指標(biāo)的對(duì)比，效果是比較明顯的。
關(guān)于一次調(diào)頻效果，有一個(gè)案例，上半年核電機(jī)組發(fā)生故障損失百萬千瓦機(jī)組，系統(tǒng)的頻率就快速的下降，右邊那張圖做了一個(gè)對(duì)照，上面那個(gè)功率上升的比較快的就是儲(chǔ)能電站的響應(yīng)曲線，頻率下來之后儲(chǔ)能電站很快的就響應(yīng)起來了。下面那兩張對(duì)比的曲線，實(shí)際上是常規(guī)火電廠的出力響應(yīng)曲線，可以看得出來火電廠的響應(yīng)曲線和儲(chǔ)能電站的響應(yīng)曲線差異比較大，儲(chǔ)能的響應(yīng)速度比較快，能夠快速的達(dá)到額定功率。
儲(chǔ)能電站參與調(diào)壓的情況。右邊那張圖上面可以看得出來，因?yàn)殒?zhèn)江儲(chǔ)能電站是裝了SVG的，該站的SVG響應(yīng)是在兩個(gè)兆乏以內(nèi)，這個(gè)范圍之內(nèi)是優(yōu)先用SVG來響應(yīng)的，但是在這個(gè)范圍之外的響應(yīng)，就是通過PCS，可以看到PCS的響應(yīng)速度其實(shí)也是很快的。左邊那個(gè)是響應(yīng)的效果，就是考慮了儲(chǔ)能以后對(duì)整個(gè)站的電壓控制。
從鎮(zhèn)江儲(chǔ)能電站實(shí)踐看，設(shè)計(jì)和功能應(yīng)用方面仍然存在的一些問題，電站投運(yùn)以后，又詳細(xì)地進(jìn)行了后評(píng)價(jià)、評(píng)估。整體上，還有很多方面需要去提升，比如說從占地來講，101兆瓦占地33.7畝，基本上每千瓦200多個(gè)平方，第二個(gè)是功率密度，當(dāng)時(shí)選的是1兆瓦/2兆瓦時(shí)的艙，可不可以再優(yōu)化、和標(biāo)準(zhǔn)化。第三是安全性，電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用的時(shí)候怎么考慮和提高安全性。第四個(gè)是電池選型，特別是電芯，選型很多，有大有小、有多有少，也是不統(tǒng)一。
第三個(gè)部分，在鎮(zhèn)江儲(chǔ)能電站基礎(chǔ)上的優(yōu)化升級(jí)。
在鎮(zhèn)江儲(chǔ)能電站實(shí)踐的基礎(chǔ)上，通過總結(jié)在調(diào)試、運(yùn)行階段存在的問題，提出了優(yōu)化方案。編制《儲(chǔ)能電站關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)規(guī)范》，這個(gè)《規(guī)范》就是針對(duì)一些關(guān)鍵設(shè)備，主要是變流器、儲(chǔ)能電池、監(jiān)控系統(tǒng)等等進(jìn)行規(guī)范，確保儲(chǔ)能電站與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。還編制了《江蘇省電網(wǎng)儲(chǔ)能電站模塊化典型設(shè)計(jì)方案》，希望通過模塊化的設(shè)計(jì)，在新的儲(chǔ)能電站可以更簡(jiǎn)單、快速的應(yīng)用。對(duì)電站進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，主要提升三個(gè)方面：綜合性能、選型標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)。編制的技術(shù)規(guī)范書，通過了外部專家評(píng)審，典型方案則根據(jù)工程規(guī)模、應(yīng)用形式，分別設(shè)計(jì)典型應(yīng)用方案。典型設(shè)計(jì)包括了八個(gè)方案，按照儲(chǔ)能電站功率包括了1萬、2萬、4萬和10萬千瓦，配電裝置形式有戶外的、有半戶內(nèi)的，設(shè)置這樣的模塊基本上能夠滿足大部分工程建設(shè)的需要。
優(yōu)化以后的儲(chǔ)能電站，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的特色。
一是更安全。
關(guān)于儲(chǔ)能電站安全考慮，儲(chǔ)能電站一定會(huì)出事，不是今天、就是明天，關(guān)鍵如何減少事故的概率，在出事后怎么控制更小的范圍，一方面是對(duì)艙的規(guī)模大小進(jìn)行控制，同時(shí)出了事以后不要波及更大的范圍。儲(chǔ)能電站的安全理念就是，預(yù)防為主、防消結(jié)合。這個(gè)安全防護(hù)體系的核心是構(gòu)建了三級(jí)防護(hù)系統(tǒng)：第一級(jí)是在電池艙，要在電池艙里面要增加一些事故過程中典型氣體的探測(cè)，將氣體的探測(cè)結(jié)果跟消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生事故的時(shí)候消防系統(tǒng)就要進(jìn)行關(guān)聯(lián)響應(yīng)。同時(shí)要從電池艙的設(shè)計(jì)上面進(jìn)行有效控制，還要電池倉(cāng)接入自動(dòng)安全消防系統(tǒng)。第二級(jí)，是在站區(qū)內(nèi)部劃分成不同的單元，大單元、中單元、小單元，鎮(zhèn)江東部?jī)?chǔ)能電站電池艙之間通過3米的道路隔離，優(yōu)化后每?jī)蓚€(gè)電池艙中間是防火隔離墻，把電池艙并起來，這是小單元。鎮(zhèn)江東部?jī)?chǔ)能電站的PCS艙，是就地布置在空地上的，優(yōu)化后放到建筑物里去，可以優(yōu)化PCS運(yùn)行的環(huán)境，同時(shí)也能夠起到安全隔離的作用，這是中單元。多個(gè)電池艙中分區(qū)，大概4萬到5萬千瓦的規(guī)模，組成一個(gè)大單元，大單元之間是通過道路的隔離。第三級(jí)，就是事故發(fā)展到最后，用水消防作為最后一道防線，事故進(jìn)展到最后單個(gè)艙就放棄了，相用移動(dòng)式的冷卻水系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)降溫，減小事故損失。
二是更省地。
從PCS來講，PCS的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品主要的幾個(gè)規(guī)格，鎮(zhèn)江東部主要采用500千瓦的，調(diào)研發(fā)現(xiàn)500千瓦和630千瓦，從設(shè)備來講都是比較成熟的，價(jià)格也差不多，電網(wǎng)企業(yè)想用的、想要的東西是功率的快速響應(yīng)，所以PCS功率選擇時(shí)從500千瓦提高到630千瓦對(duì)電網(wǎng)更有利。從電池艙來講，單艙到底放多少的電池？這里面一方面涉及到可承受的損失大小，參考電網(wǎng)設(shè)備，一個(gè)艙的損失價(jià)值在三四百萬元，相對(duì)來講是比較合理的。另一方面，要提高單艙的能量密度，還涉及到電池的能量密度，與電芯的大小也很有關(guān)系，通過調(diào)研各個(gè)廠家發(fā)現(xiàn)，在艙里面放2.2兆瓦時(shí)，艙體布局上比較合理，對(duì)電池的要求，特別是對(duì)電芯的容量大小也提出了要求，大部分廠家基本能夠滿足。對(duì)PCS接線來講，選了大容量的變流器以后，同時(shí)要把變流器并列運(yùn)行，鎮(zhèn)江儲(chǔ)能電站有兩種方式，一種是變流器并列運(yùn)行的，還有一種通過分列變壓器接入的，可以減少變壓器的數(shù)量，優(yōu)化后都把變流器都并列起來可以節(jié)約場(chǎng)地和投資。對(duì)變電站布置來講，升壓變和PCS成排對(duì)稱布置方式，可以減少占地面積，也讓儲(chǔ)能站更美觀。
三是更節(jié)能。
鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站綜合效率一般在85%，電池充放效率在90%以上，其它主要是工業(yè)空調(diào)、儲(chǔ)能輔助系統(tǒng)用能損耗，節(jié)能的關(guān)鍵是在輔助設(shè)施上減少電能損耗，一些關(guān)鍵設(shè)備的選型進(jìn)行優(yōu)化。
四是更先進(jìn)。
電池的電芯容量適當(dāng)擴(kuò)大，在減少電池?cái)?shù)量的同時(shí)提高安全。在電池模塊成組的時(shí)候，預(yù)留一定的空隙，可以作為消防的管道。對(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，具備測(cè)量或計(jì)算電池內(nèi)阻的功能，分析電池內(nèi)阻變化趨勢(shì)。提升預(yù)制艙性能，能夠適應(yīng)儲(chǔ)能電池運(yùn)行的環(huán)境。PCS系統(tǒng)采用并聯(lián)接入方式，監(jiān)控系統(tǒng)就地布局，對(duì)所有PCS都接入源、網(wǎng)、荷系統(tǒng)。
五是更利于運(yùn)維。
電池艙的寬度提升到2米8，把通道的運(yùn)維寬度到了1米以上，這樣運(yùn)維可以更靈活。儲(chǔ)能電站配置就地監(jiān)控系統(tǒng)，方便運(yùn)維。PCS、升壓匯流站布局在戶內(nèi)，減少天氣影響。低壓側(cè)設(shè)置一些環(huán)網(wǎng)柜，提升運(yùn)維安全性。
最后，第四部分講一下電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能研究展望。
政策方面，儲(chǔ)能在電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用，是否進(jìn)輸配電價(jià)，關(guān)系到未來再電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用的前景，我們認(rèn)為，主要功能是服務(wù)于電網(wǎng)安全的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能，需要爭(zhēng)取進(jìn)輸配電價(jià)，也是比較合適的。
新型儲(chǔ)能技術(shù)路線方面，什么技術(shù)路線對(duì)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景更有益？比如飛輪儲(chǔ)能、全釩液流等其它儲(chǔ)能技術(shù)路線的應(yīng)用，未來儲(chǔ)能電池需要結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，采用多種技術(shù)路線，而不僅局限于當(dāng)前鋰電。
在新型應(yīng)用場(chǎng)景方面，目前儲(chǔ)能電站更多的是接入變電站的中低壓側(cè)，側(cè)重在10kV及以上電網(wǎng)。未來會(huì)不會(huì)引申到配電網(wǎng)的內(nèi)部，同時(shí)優(yōu)化儲(chǔ)能同時(shí)兼顧大電網(wǎng)和配電網(wǎng)需求，將大電網(wǎng)和配電網(wǎng)聯(lián)合起來優(yōu)化，這樣儲(chǔ)能電站在配電網(wǎng)應(yīng)用的時(shí)候就有了新的場(chǎng)景，包括在微電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。
當(dāng)前電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能主要考慮儲(chǔ)能電站與變電站結(jié)合，未來可以進(jìn)一步豐富，探索變電站+儲(chǔ)能+數(shù)據(jù)中心等其它模式。電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的投資方式包括電網(wǎng)公司投資，也包括由各個(gè)相關(guān)的市場(chǎng)主體來投資建設(shè)，關(guān)鍵是儲(chǔ)能應(yīng)用的主要功能是保證電網(wǎng)安全，符合電網(wǎng)發(fā)展的方向。
我的匯報(bào)就到這里。謝謝大家！
