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25日上午的“儲(chǔ)能電站與技術(shù)應(yīng)用（二）專場(chǎng)”，國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院新能源所所長(zhǎng)劉輝在會(huì)上分享了主題報(bào)告《風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略研究》，以下為演講實(shí)錄：
劉輝：大家上午好！非常高興今天能有機(jī)會(huì)跟大家匯報(bào)一下，我們?cè)趦?chǔ)能電能側(cè)應(yīng)用的案例。大家知道最近這一年新能源發(fā)展非常快。以風(fēng)電為例，全世界接近三分之一多的風(fēng)電都裝在了中國(guó)。每年風(fēng)電裝機(jī)新增的容量接近一半裝在了中國(guó)。2011年的時(shí)候，我們這個(gè)工程是一期工程投產(chǎn)。今天主要匯報(bào)的是我們站里面儲(chǔ)能的運(yùn)行情況。
今天給大家匯報(bào)的內(nèi)容是三個(gè)部分，第一部分給大家講一下風(fēng)光儲(chǔ)這幾年運(yùn)行的情況，二和三是最近幾年我們?cè)陲L(fēng)光儲(chǔ)做的一些工作。梯次利用的儲(chǔ)能系統(tǒng)以及新能源主動(dòng)支撐方面的應(yīng)用。風(fēng)光儲(chǔ)剛才給大家講了，從2009年開始工程開始啟動(dòng)建設(shè)。2011年一期工程投產(chǎn)，2012年是二期工程投產(chǎn)。從2016年到現(xiàn)在做的就是動(dòng)力電池梯次利用的示范和虛擬同步機(jī)的示范。
簡(jiǎn)單給大家回顧一下，風(fēng)光儲(chǔ)現(xiàn)在的裝機(jī)情況。光伏現(xiàn)在是十萬(wàn)，示范類型有五種，工業(yè)上能用的都示范了。多晶硅、多晶硅等等。風(fēng)電一共是七個(gè)機(jī)型，容量從兩兆瓦到五兆瓦。五兆瓦是陸上容量最大的。這是今天給大家說的重點(diǎn)，就是儲(chǔ)能。這個(gè)站里面配的儲(chǔ)能一共是七大類，原來設(shè)計(jì)的是六類，最后2017年的時(shí)候投產(chǎn)了梯次利用的儲(chǔ)能，就是七類。鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、鉛酸還有鈦酸鋰、液流、超級(jí)電容。它的應(yīng)用情況，它有四大功能，跟蹤計(jì)劃能力，平滑處理，削峰填谷等等四大功能。
時(shí)間關(guān)系簡(jiǎn)單給大家講一講，最近一兩年運(yùn)行上的案例。第一個(gè)就是跟蹤計(jì)劃處理。黑色的曲線就是下達(dá)給電站的指令。綠色的這條曲線是風(fēng)和光加在一起處理的綜合。有了儲(chǔ)能的電站，風(fēng)光儲(chǔ)加起來的就是紅色的紅線，和計(jì)劃曲線接近度非常高。我們做了一個(gè)對(duì)比，在一些計(jì)劃容許范圍內(nèi)的比值，有了儲(chǔ)能的存在以后，提高了很多，由60%提高到90%。這是今年二月份的儲(chǔ)能系統(tǒng)。通過這種模式，不光能跟蹤計(jì)劃處理，還能通過減少棄風(fēng)實(shí)現(xiàn)盈利。一個(gè)月16萬(wàn)元。這是平滑波動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，下面黑色的曲線就是儲(chǔ)能的處理變化。上面的分別是風(fēng)和光的處理變化。這邊是平滑以后的效果。
因?yàn)槲覀兪请娍圃?，這幾年對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)的儲(chǔ)能從投運(yùn)到現(xiàn)在有七八年的時(shí)間了。這是一些實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)果，2017年10月份一次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。電池廠家也很多，能量保持率還有能量轉(zhuǎn)化的效率，差異性還是比較大的。好的效率能在90%左右。這個(gè)效率是沒有包含變流器的，所以會(huì)偏高一些。根據(jù)單體電壓還有內(nèi)阻抗對(duì)劣化的電池做一個(gè)識(shí)別。每年風(fēng)光儲(chǔ)都要換掉一些電池，由廠家去更換。電科院跟風(fēng)光儲(chǔ)開展的一些工作。
后面兩個(gè)是今天給大家介紹的重點(diǎn)。梯次利用風(fēng)光儲(chǔ)做了兩個(gè)小工程，一個(gè)就是2016年的時(shí)候，做了一個(gè)1.2MW的梯次利用。這是對(duì)外宣傳比較多的。這是3MW，3h的梯次利用。該系統(tǒng)采用青島薛家島電動(dòng)大巴退役的電池完成的。這個(gè)大家都懂。電池篩選、成組的過程如下。電池篩選重組，一個(gè)是剩余容量，一個(gè)是重新配組。在實(shí)驗(yàn)室里面也對(duì)退下來的電池做了很多檢測(cè)。這是我們系統(tǒng)的構(gòu)成情況。
重點(diǎn)給大家講講儲(chǔ)能在新能源主動(dòng)支撐方面的應(yīng)用。剛才主持人劉總都講了，虛擬同步機(jī)。這一塊不給大家說太細(xì)。給大家?guī)讉€(gè)概念，虛擬同步機(jī)使新能源由被動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)為主動(dòng)支撐。我個(gè)人認(rèn)為，這應(yīng)該是新能源的發(fā)電裝備的一次升級(jí)換代。這種需求很大。這種需求主要在中國(guó)。時(shí)間關(guān)系就不給大家講了。被動(dòng)調(diào)節(jié)是什么，主動(dòng)調(diào)節(jié)是什么。原來不具備主動(dòng)支撐電網(wǎng)能力的。一次調(diào)頻本來是不具備的。不需要接受調(diào)度給的指令，根據(jù)電網(wǎng)的信號(hào)變化，電壓和頻率的變化自動(dòng)改變阻尼。就跟人一樣，這個(gè)東西很熱，大人告訴你不能摸，這就是被動(dòng)的反應(yīng)。摸了以后手很快地縮回來，這就是主動(dòng)反應(yīng)。我是搞新能源并網(wǎng)的，我們覺得主動(dòng)支撐應(yīng)該是未來五年的新能源這一塊的發(fā)展重點(diǎn)。儲(chǔ)能在這個(gè)過程中扮演了非常重要的角色。
我們?cè)陲L(fēng)光儲(chǔ)做了六種虛擬同步機(jī)，其中三大類。光伏虛擬同步機(jī)、風(fēng)電虛擬同步機(jī)和電站式虛擬同步機(jī)。其中光伏虛擬同步機(jī)采用的是配置超級(jí)電容還有磷酸鐵鋰電池。整個(gè)工程2017年底投運(yùn)，第一臺(tái)虛擬同步機(jī)是2016年投運(yùn)的。這是風(fēng)電虛擬同步機(jī)，這是2MW的風(fēng)電。光伏虛擬同步機(jī)配了兩種電池，一個(gè)就是鋰電池，一個(gè)就是超級(jí)電容。10%的儲(chǔ)能的配置，我們的配置因?yàn)?00千瓦的配置器。下面有一些對(duì)比。給大家說一個(gè)結(jié)論。這是儲(chǔ)能的虛擬同步機(jī)，兩個(gè)廠家，各做了兩臺(tái)儲(chǔ)能虛擬同步機(jī)，分布是5MW20分鐘的。它能承擔(dān)起100MW的風(fēng)電廠。我們采用的方法，就是電壓源型，不是下垂控制的?？刂平Y(jié)構(gòu)是主控和模塊化分層控制。電池這一塊有兩種技術(shù)，一種就是低電壓的雙級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。還有SOC的主動(dòng)均衡和容量保持的策略。整個(gè)指標(biāo)虛擬同步機(jī)慣量的響應(yīng)時(shí)間是50毫秒。現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室做過一些實(shí)驗(yàn)。剛才劉總也講到了，這個(gè)地方就不展開講了。
下面有幾點(diǎn)，我們的示范工程的研究結(jié)論。也不一定對(duì)，就是我們自己的一些摸索探索，供大家參考。第一個(gè)，在主動(dòng)支撐方面，我們需要什么樣的儲(chǔ)能？是鋰電池還是超級(jí)電容？原來大家最早的想法一次調(diào)頻需要響應(yīng)速度非常批，鋰電池響應(yīng)速度不夠快。但是經(jīng)過我們的實(shí)驗(yàn)，鋰電池足夠了。鋰電池根本不是問題。超級(jí)電容也很好，但是它的容量是一個(gè)問題。我們?cè)谝淮握{(diào)頻做的時(shí)候需要有一定的時(shí)間長(zhǎng)度，比較好的是五分鐘以上。五分鐘以上的超級(jí)電容價(jià)格是很高的。這是關(guān)于主動(dòng)支撐這一塊電池類型的選擇。另外就是儲(chǔ)能的布置，是在電站內(nèi)和每個(gè)電流器開始配還是整場(chǎng)配。第三個(gè)風(fēng)電調(diào)頻，有好多種方案，預(yù)留備用的方法和加充儲(chǔ)能。這個(gè)就不說了。
這是預(yù)留備用調(diào)頻方案。不同的處理曲線算出來的東西是不一樣的，我們?cè)谶@種案例下算出來是49%。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度講，預(yù)留備用的方法基本上就被槍斃了。這種案例會(huì)越來越少。這是配置儲(chǔ)能，這是一個(gè)示范工程的例子，總投資是兩千多萬(wàn)。每年的投資大概算下來就是一兩百萬(wàn)的水平。剛才每年給大家對(duì)比的數(shù)字是兩千多萬(wàn)的棄風(fēng)電量。經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)非常明顯。我們還是推薦，如果要預(yù)留備用的方法還是配置儲(chǔ)能要明顯地更為經(jīng)濟(jì)。這一塊就是延伸性的，還可以把儲(chǔ)能和風(fēng)電集組的風(fēng)輪的轉(zhuǎn)子慣量結(jié)合起來。
這就是我今天給大家分享的一些內(nèi)容。歡迎大家會(huì)后批評(píng)指正，謝謝大家！
