中國儲能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日上午的“儲能電站與技術(shù)應(yīng)用（二）專場”，中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)師嚴(yán)雄在會上分享了主題報(bào)告《離網(wǎng)型儲能電站應(yīng)用案例分析》，以下為演講實(shí)錄：
嚴(yán)雄：各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，大家上午好！今天給大家?guī)淼膮R報(bào)主題是離網(wǎng)型儲能電站應(yīng)用案例分析。分為四個部分，一個是推廣與應(yīng)用，第二個是作用及特點(diǎn)，第三個是關(guān)鍵技術(shù)研究。然后是工程案例分享和簡單介紹。
離網(wǎng)型儲能電站得以推廣的外因包括兩個方面，大的環(huán)境和國家政策。大的環(huán)境概括為四個字，就是大勢所趨，2016年摩洛哥世界氣候大會上，47個國家承諾城區(qū)在2030-2050年完全實(shí)現(xiàn)可再生能源供給。當(dāng)時中國的承諾是2030年將非化石能源占總能源消耗的20%。國家政策層面，2018年國家能源局出臺了國家能源指導(dǎo)意見，明確了綠色低碳發(fā)展的政策取向，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，穩(wěn)步推進(jìn)水電、風(fēng)電、太陽能、生物質(zhì)能可再生能源規(guī)?；l(fā)展。主要目標(biāo)是2018年將非化石能源占總能源消耗提高到14.5%。指導(dǎo)意見中有兩條涉及到了儲能電站或離網(wǎng)型儲能電站，第一條是培育能源發(fā)展新動能，扎實(shí)推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)、新能源微電網(wǎng)還有儲能技術(shù)試點(diǎn)能示范項(xiàng)目的推進(jìn)，另外一條，其實(shí)跟我們現(xiàn)在所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目是比較貼切的，推動離網(wǎng)地區(qū)可再生能源局域網(wǎng)建設(shè)，以新能源融合儲能還有配電網(wǎng)等方式，提供熱電冷綜合能源服務(wù)。
內(nèi)在因素歸納了一下，是區(qū)位原因。如果將大電網(wǎng)延伸到這些區(qū)域，電網(wǎng)造價(jià)費(fèi)用比較高，運(yùn)維成本和限制也比較大。交通條件較差，或多或少地存在積雪或者地質(zhì)災(zāi)害能因素，造成一次能源運(yùn)輸費(fèi)用高昂，度電成本高。第三個就是環(huán)保問題。因此，我們要因地制宜，利用當(dāng)?shù)氐目稍偕茉促Y源去生產(chǎn)可靠的電能。大家知道，風(fēng)能和光伏，它存在著能量密度低、間歇性的弊端，獨(dú)立的風(fēng)電站就存在著不穩(wěn)定性、間歇性的缺點(diǎn)，但是太陽能與風(fēng)能存在時空互補(bǔ)性，基于互補(bǔ)性再輔之以儲能系統(tǒng)，構(gòu)成風(fēng)光儲系統(tǒng)，我們就能夠?qū)⒉环€(wěn)定不連續(xù)的電能轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的電能輸出，同時可以保證在無風(fēng)或者無光的情況下的供電。
第二個，就是它的作用和特點(diǎn)。利用可再生能源資源，儲能系統(tǒng)，遠(yuǎn)離大電網(wǎng)覆蓋區(qū)域，提供穩(wěn)定可靠的電源，有效解決一次能源供給難的問題。它的特點(diǎn)就是運(yùn)行方式多變，它的系統(tǒng)穩(wěn)定性還是相對缺乏。
第三個，介紹一下電站的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)。有四大要素，就是源、網(wǎng)、荷、儲。我們能源互補(bǔ)系統(tǒng)的規(guī)劃，控制技術(shù)還有繼電保護(hù)。我們注重冷熱電氣的規(guī)劃，離網(wǎng)系統(tǒng)的特征就是源端和負(fù)荷端存在著各種能源耦合。傳統(tǒng)的電源規(guī)劃不再適用于離網(wǎng)系統(tǒng)。我們是以負(fù)荷系統(tǒng)為核心，綜合各種能源，兼顧了各種能源的質(zhì)量和品位，實(shí)現(xiàn)多能耦合和協(xié)調(diào)運(yùn)行。收集資料以后，要采集一定的負(fù)荷預(yù)測手段，但是它跟大電網(wǎng)又不同。大電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中對相關(guān)的參數(shù)比如說一個最基本的，人平均用電量，現(xiàn)行規(guī)劃上是找不到的。我們這個離系統(tǒng)在有些參數(shù)方面沒有現(xiàn)行的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行，一定要結(jié)合當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的負(fù)荷情況和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r去合理預(yù)測。
下一步就是整個系統(tǒng)的能源規(guī)劃，就是裝機(jī)能量規(guī)模。根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)、光資源條件及負(fù)載情況，確定風(fēng)光的裝機(jī)規(guī)模。根據(jù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比宣傳，確定儲能系統(tǒng)的最佳安裝位置。這有三個軟件，HOMER、DES-PSO、PDMG的使用場景、負(fù)荷類型、元件模型、優(yōu)化目標(biāo)都是不一樣的，所以我們一定要合理地選擇規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件。下一步要確定電量是不是最優(yōu)的，比如不同時段的負(fù)荷特性所要求的電量不一樣，要根據(jù)已有的電量來反過來推算到底電源端，相關(guān)設(shè)備的發(fā)電量是不是最優(yōu)的。第三個，可以初步確定儲能系統(tǒng)的布置方式。因?yàn)閮δ芟到y(tǒng)的布置位置不一樣，工程設(shè)備配置不一樣，工程造價(jià)不一樣，控制策略也不一樣。
第三個，是電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃。這一塊跟大電網(wǎng)相同的地方就是要根據(jù)源荷之間的距離、負(fù)荷重要性、供電可靠性，確定主網(wǎng)電壓等級及回路數(shù)。要確定系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)時的短路電流，線路末端電壓降。
下面講一下優(yōu)化控制技術(shù)，它主要與儲能系統(tǒng)布置位置有關(guān)。主要有三種，第一種是部分直流側(cè)儲能+部分交流側(cè)儲能，第二種是交流側(cè)功能，第三種是交流側(cè)能是在電壓源。主要講一下控制方式。主流的是對等控制和主從控制。一個是有線的，一個是無線的。實(shí)際運(yùn)行的時候，特征表現(xiàn)，對等控制對整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)要比主從快得多。控制策略這一塊不詳細(xì)講了。第二種是電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)源、荷匹配的監(jiān)視、掉節(jié)、控制。具體功能就是能量平衡自動計(jì)算、遙控發(fā)電單元、AGC/AVC自動調(diào)節(jié)、儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制、微網(wǎng)系統(tǒng)二次調(diào)頻、黑啟動、FA、功率預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測等。整個系統(tǒng)的能量平衡計(jì)算是它自己算的，AGC怎么調(diào)，是自己算了之后自己再下發(fā)。我們在能量管理系統(tǒng)一定要注意它的性能，它比常規(guī)電站計(jì)算功能要稍微大一點(diǎn)。下面是提供了一個簡單的能量管理系統(tǒng)框圖。它可以根據(jù)離網(wǎng)型電站規(guī)模來調(diào)整。小型的可以把功能集成。
第三個，是系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置。這跟大電網(wǎng)是一樣的，主要關(guān)系到新能源功率波動、負(fù)荷擾動和三相短路。
最后講一下繼電保護(hù)技術(shù)。首先要弄清楚短路電流特點(diǎn)。短路電流由于電力電子器件限流影響，故障時不超過額定電流的2倍。電網(wǎng)容量和慣性較小，保護(hù)元件需要快速響應(yīng)，否則系統(tǒng)容易失穩(wěn)?，F(xiàn)在保留策略這一塊是一個是自適應(yīng)保護(hù)，一個是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化，可自行更正與之不相適應(yīng)的保護(hù)整定值。自適應(yīng)保護(hù)裝置研究出來，基本原理是基于簡單的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電網(wǎng)系統(tǒng)，電源和負(fù)荷都比較少，不具備一定的推廣性。差動保護(hù)技術(shù)就是基于常規(guī)的保護(hù)技術(shù)，在控制理念上加以修改。按不同區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)策略都是差動保護(hù)。
最后跟大家分享一下我們的工程案例。這個工程分為兩個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)當(dāng)中是10MW光伏。在負(fù)荷和電源端都是設(shè)置了母線開關(guān)，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，我們把負(fù)荷端和源端都合上了，實(shí)現(xiàn)了整個電站16MW的PCS運(yùn)行，使得系統(tǒng)抗突變能力、穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。這個電站也是國內(nèi)目前最大的離網(wǎng)型儲能電站。運(yùn)行效果還一直蠻好的。以上是基于我們在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。如有不妥之處，還請各位指正，也期望與各位業(yè)內(nèi)同行有更多的交流合作。謝謝大家！
