中國儲能網訊：6月19—20日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會聯合江蘇省電機工程學會、全國微電網與分布式電源并網標準化技術委員會、中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司等單位聯合召開的“第三屆全國電網側暨用戶側儲能技術應用高層研討會”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網公司、設計院、系統(tǒng)集成商、電池生產企業(yè)、投融資機構等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會。
會議期間，南京國臣直流配電科技有限公司總經理李忠分享了主題報告《儲能系統(tǒng)的直流故障類型及保護措施》，以下是演講全文：
李忠：謝謝各位同仁今天來參加這次會議。我今天把這個題目略作調整，20分鐘很難把直流側的故障類型和保護的類型講的細，所以我想更宏觀的來講一下。
我是學電力系統(tǒng)繼電保護專業(yè)，和許處一個專業(yè)，我想從我們繼電保護的專業(yè)怎么來看現在儲能系統(tǒng)的安全和保護。
大家知道現在儲能系統(tǒng)尤其是大型的儲能站發(fā)生的事故頻率還是比較高的，從這個角度上，從制造儲能的廠商來講，是讓你們的生意更難做了，大家都不敢用。從我們用戶的角度來講，我們知道儲能是個好東西，但是我們在選擇儲能的時候就偏于保守，像鋰電池在工業(yè)的場合基本上都不敢用，大部分都在用鉛酸或者鉛炭，這樣就造成了雙輸的局面。
儲能一旦發(fā)生了問題，大家都在問到底是誰的問題，很多時候大家把這個問題都推到電池的質量上面，電池其實經過了這么多年的發(fā)展，我認為電池的質量和工藝都有大幅度的提高，我們儲能上面還用了一些BMS，它是不是跟我們安全防護有關系？施工的質量、運行的環(huán)境、運行管理，系統(tǒng)設計都可能有問題，但是問題到底出在哪里？
我想從電力系統(tǒng)自動化專業(yè)來看儲能在整個電力系統(tǒng)中的位置。電力系統(tǒng)的位置應該更像抽水蓄能，它其實就是發(fā)電機和電動機的組合，它只是一種特殊的發(fā)電機。我們在發(fā)電機，尤其是大型發(fā)電機生產使用的過程中我們怎么來安全保障的呢？現在我們幾大大型的電機廠生產制造工藝都很好了，很多大機組都出口了。
運行管理大家知道，我們一進發(fā)電廠就看到有很大的監(jiān)控室，這個監(jiān)控室里面有熱的、有電的，電的這塊就做的很細。還有一塊是運行檢修的維護，大家知道電廠基本上是四年一大修，兩年一小修，整個的檢修周期非常長，有的很多是要找我們電機原始的廠家進行檢修。
第四個重要的也是我的專業(yè)，就是繼電保護。大家知道除了監(jiān)控室以外，它里面還有一個控制室，這里面就有我們發(fā)電機的一整套完整的保護裝置，這個保護裝置有什么要求呢？第一個繼電保護用的尤其是主保護用的測量回路裝置是不允許跟其他的混在一起的，故障錄波不允許，調控的都不允許，這個是保證它的重要的位置。
第二，完全雙重化配置?，F在稍微大一點的發(fā)電機的繼電保護，都是完全獨立的兩套，我們以前賣一套，現在基本上賣兩套。有的要求高的還要兩套原理不一樣，這說明發(fā)電機保護的重要性。
第三，主后備保護緊密結合，有近后備有遠后備，近后備就是一套裝置里面還有兩個保護，主保護萬一不行了，里面還有一套保護來保護。這套裝置不行了，遠方還有一個保護，所以有完好的級差。從繼電保護四個基本的要求，可靠性就是不要亂動，速動性就是故障發(fā)生的第一時間把它切除，靈敏性是對故障的反應要準確，在不該動的時候不能動。另外就是選擇性，把故障的部分切除，而不要把不故障的部分切除。
還有一個，故障錄波。在發(fā)動機上面有一個獨立的故障錄波，這樣對我們發(fā)電機的故障以后一系列的動作響應有一個完整的記錄，同時也能反過來驗證我們保護的原理和判斷是不是準確。
在發(fā)電機整個的保護發(fā)展過程中間，我們形成了一整套的書籍、標準，同時發(fā)電機保護也獲得了國家科技進步技術獎，這是我導師在2001年獲得的國家科技進步獎，應該說以繼電保護為獨立的裝置獲得國家級科技進步獎的我想以后可能不會有了，因為現在很多都是要大的包裝，大而全一整套系統(tǒng)，但是單獨這么一個裝置，因為我當時在南置工作，南置做的發(fā)電機保護當時做了國家科技進步獎，我覺得挺難，充分說明了發(fā)電機的繼電保護在電廠運行安全中的重要作用。
反過來看儲能系統(tǒng)現在用了哪些保護。第一，熔芯。是從熱積累來做的，它是一個模擬的器件，最大問題就是時間的不決定性，它和溫度相關。另外靠繼電器，它需要外面的驅動，而且繼電器最大的問題是它不能拉斷故障電弧，即使電池短路了，BMS或者其他的控制系統(tǒng)我讓它跳就有可能存在跳不開的情況。上周才跟韓國的一家做高壓繼電器的廠家聯系，LG和三星好多用的就是他們的東西，他的整個故障電流的能力是很低的，我們現在故障電流一般都是達到幾十倍以上，他大概只有幾倍，時間只有一個毫秒，超過一個毫秒他已經拉不開了，滅火能力會很差。
還有是我們用了直流的斷路器，大家感覺這個已經投了血本了，因為直流的斷路器相對來講價格比較高一些。直流斷路器里面它自己含了兩種保護，是一個模擬的保護，熱脫扣和磁脫口，它和外面的運行環(huán)境也有關系，而且它的離散性比較大。我們在設計選型用斷路器的時候，一般選擇的額定參數跟實際的運行工況偏離會很大，往往在它需要動的時候可能不動?，F場用的時候發(fā)現過母線直接把它短起來了，最后斷路器根本就不動，直到把這個線燒斷電池鼓包我們才發(fā)現了這個故障的存在。
還有BMS。BMS對電池是有保護，但我認為它是兼職的，是驅動型的，而且它的時間會慢，因為BMS要管的節(jié)點非常多，我們專用的節(jié)點保護響應的時間可能都是毫秒級的。
這些保護的設備重點圍繞著一個短路的現象就是過流，而且這個過流我認為更多的是熱積累過流，不是我們在電氣節(jié)點保護上面速動的故障電流。
這是我們直流側常見的故障類型，大家看看日常分析，短路和過流經常是我們重點分析的，事實上我們還有其他很多的故障現象，比如說欠電壓、過電壓，韓國的事故里面，過電壓從交流側PCS過來的。還有絕緣和接地，絕緣下降和接地是我們最常見的故障形式之一，所以我們必須要在直流側裝一個接低保戶，剛才說的阻抗式的保護在我們直流側只能有一套同時工作，那就可能出問題。
對交流和直流同時存在會有交流串路，加入PCS出問題了交流就會串起來，加入這么串過來以后會影響我們整個的防護，導致故障進一步擴大。還有斷線，除了施工中間可能出現的問題，還有實際的大電流也會燒斷，所有的故障問題儲能都有，我們現在往往只關注一個，過流。
所以我們要做儲能直流側保護裝置的開發(fā)要解決以下問題，第一，保護的可靠性、快速性、選擇性、靈敏性，第二要解決保護的專用性、成套性問題，這個保護是它自己用的，不能跟別人一塊兒用。第三，要安裝維護的便捷性。從繼電保護裝置的核心目的，就是盡快的發(fā)現故障，同時切除故障支路，控制故障范圍，降低事故損失，這就是繼電保護要干的事情。
經過這么多年我們已經初步形成了直流低壓保護的系列化的開發(fā)，第一個從支路側的保護，我們已經在直流配電網當中使用了。第二，直流母線保護。一旦這個直流系統(tǒng)大了以后，母線故障的時候很多其他的保護可能反應不到，所以母線保護也要做到。第三，絕緣與接低保護，針對這個我們還可以做多支路保護。剛才福建的陳總說了，我們整個儲能站連集裝箱都要一兩千萬的造價，儲能保護在整個投資中間應該只有幾十萬，小的儲能站可能更少，為什么不把這個東西用上去呢？
保護的種類可以配的更多，隨著保護原理不斷更新，我們可以有更多的保護原理推進去。
另外一個就是我們最早提出了我們把電力電子脫鋪和繼電保護的原理相結合，提出了主動式保護，這個主動式保護在國際上面也是一個研究的熱點，今年我們也發(fā)了一篇文章，在中國電氣工程學會也發(fā)了一篇文章，目前在變電站開始推廣使用，這個應該是繼電保護一種新的形態(tài)。
我們公司從2005年開始，我們一直在用儲能，儲能的問題也是層出不窮，這是很多現場拍下來的。從2010年以后，我們陸陸續(xù)續(xù)推出了我們自己的儲能的保護，當然我們的儲能保護可能跟在座關心的大規(guī)模的儲能站不大一樣，我們更多的是幾十千瓦、幾百千瓦，而且支撐的時間沒有你們這么長。通過裝了我們自己研制的保護，我們當時覺得尤其在工業(yè)場合它的保護要求非常高，因為這個東西一旦弄以后，我們用的化纖、化工是重大安全要求的場地，一旦出了問題會影響它整個安全，市場買不到我們就開始自己做保護，從使用效果來看應該是很好的。
簡單介紹一下自己的公司，可能好多人都不知道國臣，我們不做儲能，我們是儲能的用戶。我們做儲能主要是來解決工業(yè)各種場合的供電可靠性和電能質量的問題，現在我們做直流配電網也是更好的利用新能源，幫助新能源更好的消納。
目前為止我們整個的產品在全國用的還是比較多的，現在300兆瓦，但是我這個功率不是你們的兆瓦時，因為我們支撐的時間可能會比較短，但我們的設備非常多。
從公司的角度，這么多年也積累了很多的資質，從國際國內我們目前參加的跟直流相關的組織非常多，應該能發(fā)出我們的一些聲音。同時我們也參加了很多的直流相關的標準，包括雄安的直流電網規(guī)劃，我們也在參與這個編寫。
謝謝大家，還請大家批評指正。我講了這么多，可能你們第一次聽到繼電保護專業(yè)來講這個東西，我想繼電保護專業(yè)是為你們服務的，通過我們繼電保護專業(yè)的人員介入，來共同推進儲能更好、更安全的發(fā)展，謝謝大家。
