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8月9—10日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院有限公司、西安北大科技園、中國科學(xué)院電工研究所儲能技術(shù)組、深圳市科陸電子科技股份有限公司等單位聯(lián)合主辦“第二屆全國發(fā)電側(cè)儲能技術(shù)與應(yīng)用高層研討會”在陜西西安金磐酒店舉行。來自政府主管部門、能源監(jiān)管部門、行業(yè)專家、設(shè)計院、新能源發(fā)電業(yè)主單位、電力公司、系統(tǒng)集成商、項目承包商、投融資機構(gòu)等單位的260余位嘉賓出席了本次研討會。

組委會邀請到中國電力科學(xué)研究院新能源中心儲能室主任助理王德順就“大規(guī)模儲能電站監(jiān)控技術(shù)與應(yīng)用”作主題報告，以下為其報告主要內(nèi)容。

 

 

 

王德順

首先感謝有這個機會在這跟大家分享交流關(guān)于儲能電站監(jiān)控應(yīng)用，上午很多專家介紹了新型電池，也有介紹光熱儲能，都是很大的專業(yè)。我要介紹的是相對小眾的專業(yè)，它在儲能系統(tǒng)里面，投資角度和成本角度并不大。但從去年開始江蘇電網(wǎng)側(cè)儲能，包括今年規(guī)劃了很多儲能電站規(guī)模上量之后，我從中國電科院參與的大型儲能電站過程中掌握的信息和經(jīng)驗，從電站監(jiān)控角度以及大規(guī)模儲能對監(jiān)控新需求分析上跟大家做交流。

首先是儲能的發(fā)展，大家都是同行，我就不細說了。這里面圖大家很熟悉，抽水蓄能是最重要的方式，2012年會議關(guān)于抽蓄的報告，那幾年一直是99%，今年跟抽水蓄能的專家交流的時候，他們也在說大規(guī)模儲能上來之后是不是要替代抽蓄，江蘇鎮(zhèn)江去年投了10萬電化學(xué)，今年將近30多萬要投，就在江蘇鎮(zhèn)江的句容抽蓄開工了好幾年，10年才能投運，等它投運的時候，江蘇地區(qū)的電化學(xué)儲能超過至少五六十萬了，跟抽水蓄能電站的裝機達到相匹配、相比擬的程度，有好多人也在問，抽蓄和電化學(xué)誰將被誰取代。我個人的觀點 ：雖然電化學(xué)發(fā)展很快，相比抽蓄來講各有特點，我國抽蓄在5年前排在全世界第三，現(xiàn)在從裝機到在建、規(guī)劃都是世界第一。個人認為抽蓄和電化學(xué)是相互補充配合的關(guān)系。這是（圖）國內(nèi)抽蓄占比比較大，占96%。

不同應(yīng)用場景好多專家提到了，電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，有很多應(yīng)用模式，包括國外研究單位提到好多種，包括平滑出力波動、跟蹤調(diào)度計劃、聯(lián)合調(diào)頻輔助服務(wù)等。我們也計劃申報一個課題，電化學(xué)跟抽蓄怎么配合發(fā)揮更大的優(yōu)勢。

從規(guī)?；慕嵌?，從去年江蘇、河南都上了百兆瓦的電網(wǎng)側(cè)儲能，今年江蘇電網(wǎng)側(cè)儲能二期，淮安已經(jīng)吊裝了，二期蘇州昆山站和南京江北站都是百萬瓦級的項目，規(guī)模增加對常規(guī)電化學(xué)儲能監(jiān)控系統(tǒng)提出了新問題，不管它的監(jiān)控量以及承擔(dān)的功能，還是調(diào)度過程中能量管理的優(yōu)化策略都會給大規(guī)模儲能電量監(jiān)控提出挑戰(zhàn)。

監(jiān)控系統(tǒng)是儲能電站的大腦，是它的核心，從江蘇應(yīng)用的例子來看，為了減少電網(wǎng)對電站的管理，它要求儲能電站的監(jiān)控是綜合監(jiān)控，既要實現(xiàn)儲能電站的設(shè)備監(jiān)控、能量管理，還要實現(xiàn)變電站自動化的監(jiān)測。同時要承擔(dān)AGC、AVC、應(yīng)急響應(yīng)等功能。隨著規(guī)?；陌l(fā)展儲能電站的應(yīng)用場景使用越來越多，今天上午有一位專家提到了，在不同場景下，其中提高新能源消納，有的是就地消納，有的需要通過輸送通道送到遠方消納，怎么樣進行能量調(diào)配，怎么結(jié)合源荷的特性關(guān)系，使儲能發(fā)揮最大利用效率的作用，都是能源管理的功能和關(guān)注的問題。另外是儲能電站的單站容量越來越大，數(shù)據(jù)量越來越多，一旦出現(xiàn)特別事件，同時海量數(shù)據(jù)上傳對監(jiān)控系統(tǒng)性能和參數(shù)影響也是我們要關(guān)心的問題。

第二部分主要說不同應(yīng)用場景下的儲能電站監(jiān)控能量管理。儲能電站的基本功能主要是分兩大塊：一個是變電站監(jiān)控，實現(xiàn)35千伏間隔層的保護測控輔助。另外實現(xiàn)儲能電站PCS電池設(shè)備監(jiān)控，以及要承擔(dān)跟電網(wǎng)調(diào)度接口AGC子站功能，以及全站運維，涉及到全站的功能運用控制。

這個圖是典型的大型儲能電站監(jiān)控架構(gòu)，從安全度角度考慮采用雙機雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了任何設(shè)備N-1退出，不會對系統(tǒng)造成安全性的影響。另外從設(shè)備的要求上，因為這一次從電網(wǎng)側(cè)儲能要求來看，要求服務(wù)器和操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫都有一定要求，監(jiān)控系統(tǒng)都是國產(chǎn)的數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器、操作系統(tǒng)。今年可以看到它的重要性，相當(dāng)于好多東西還是要自主品牌才可以，所以監(jiān)控系統(tǒng)是這樣要求，也是這樣干的，都是用國產(chǎn)的東西，其他PCS控制芯片，還有電力電子器件還要受一些國外的制約。

接下來說一下能量管理，我簡單梳理了三到四個場景：一個是西北電網(wǎng)可再生能源基地消納場景，上午一個專家提到受本地負荷特性影響，必須通過輸送通道把可再生能源電量送到異地消納，有很多的約束條件，包括輸送通道限制，包括運行，包括電壓的要求，最后會導(dǎo)致棄風(fēng)。應(yīng)該分析源荷的匹配程度，根據(jù)匹配程度不同，確定儲能什么時候充，什么時候放。這個是年初給青海電網(wǎng)做的消納分析，確定了源荷匹配之后提供一些優(yōu)化算法，實現(xiàn)儲能優(yōu)化運行，實現(xiàn)通道有效利用，這是一個案例。

另外一個，跟江蘇電網(wǎng)儲能有點像，為滿足局部電網(wǎng)的供電能力提升的要求，解決供電能力不足。有兩個辦法解決這個問題：一個通過建線路，一次性解決。另外是通過儲能，這條紅線是供電能力，超過紅線部分是不足的地方，需要儲能來提供變量。白色空缺部分相當(dāng)于這一塊是儲能可充部分，為什么這塊要做這樣的分析？紅色部分必須放電才能解決供電缺口問題，在綠色部分都可以充，但是對于一個儲能電站來講怎么充最經(jīng)濟，有4部分綠色可充部分，儲能電站在什么時候充？怎么充？這樣會得出儲能配置和運行優(yōu)化結(jié)果。比如第一個綠色部分，把儲能設(shè)計這么大，紅色部分一次性充滿，分別放回去是一個方案。每一部分充一些來實現(xiàn)同樣的能量不足，優(yōu)化出來的儲能容量小的，所配的儲能功率也需要最低的，相當(dāng)于儲能經(jīng)濟性的投資或者設(shè)計時候重要的部分。

在江蘇淮安關(guān)于分布式電源消納優(yōu)化問題，這個是就地消納的問題，本地負荷是大于新能源出力，消納的時候有負荷，有負荷的時候沒有發(fā)電量，通過一周7天的光伏輸入和分析，可以得出一些結(jié)論。圖中220kV變電站出現(xiàn)了倒送，這樣配合一些儲能，這個可以解決一部分的消納問題。為什么強調(diào)優(yōu)化的算法？上午呂處提了報告，對風(fēng)電場的考核，都是關(guān)系到能量管理和調(diào)度策略，因為你有了負荷預(yù)測和新能源處理預(yù)測才能優(yōu)化出來最適合這部分儲能容量，才會優(yōu)化出來不同典型日下儲能如何充放的策略，才能減少投資，把小儲能發(fā)揮到最大的作用。

為什么講到優(yōu)化？能量管理就是為了提高控制策略的精度，需要能量管理系統(tǒng)為優(yōu)化算法進行求解，為什么用優(yōu)化算法？如果把所有可能性都算一遍一般計算機能力達不到，所以需要優(yōu)化算法的求解，這也對儲能電站能量管理硬件考核。對算法的適應(yīng)性和硬件能力都有要求。 上面說的是儲能電站不同應(yīng)用場景下的不同策略和優(yōu)化分析。

第三部分說一下大規(guī)模儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力問題，是不是大規(guī)模就等于大數(shù)據(jù)？去年承擔(dān)了江蘇省儲能站的項目，其中全站遙測是16400，全站遙信4400，今年江蘇要在南京江北籌劃進行電站，百兆瓦儲能數(shù)據(jù)，按照這個推理，遙測數(shù)據(jù)達到30萬，遙信達到10萬，這是百兆瓦級的規(guī)模。我們也在研究電化學(xué)儲能和抽蓄的聯(lián)合，300MW電化學(xué)儲能電站的數(shù)據(jù)，它的遙測量可以達到百萬級。這么大數(shù)據(jù)量，最開始說小監(jiān)控系統(tǒng)，原來1兆瓦隨便用一個服務(wù)器就可以運行，達到這個量級之后能量管理系統(tǒng)是不是能夠正常運行了，這個需要專門分析和測試。

我們跟測試單位聯(lián)合搭了測試環(huán)境，主要測試6個項目：一個是雪崩，在接入100個儲能單元，有120萬數(shù)據(jù)節(jié)點，每分鐘有一定百分比例的數(shù)據(jù)變位，持續(xù)30分鐘，會產(chǎn)生大量的變位數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)能不能保存下來，及時響應(yīng)。另外一個是監(jiān)控主機的切換實驗，包括監(jiān)控主機N-1試驗，通信服務(wù)器N-1試驗等等，確實有許多問題需要提高，不是什么多難的事，真正出現(xiàn)數(shù)據(jù)變位系統(tǒng)無法正常運行，甚至引起安全事故。

這個是上面幾個實驗里面的幾個結(jié)果，包括N-1主機切換的結(jié)果，最終都通過了這樣的要求。在這里面講主要跟大家提一個概念，數(shù)據(jù)量上來之后，原本沒有問題的，很可靠，很成熟的產(chǎn)品有可能因為大量的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。

最后簡單說一下電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用情況，主要介紹自主研發(fā)的RES6000，在去年7月21日在鎮(zhèn)江建山儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)建成，我們承擔(dān)著監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試，完成了首個AGC涉網(wǎng)試驗，源網(wǎng)荷應(yīng)急互動響應(yīng)實驗。這個并不大，遙測才有16000，做到百兆瓦級要達到30萬+。

這個是現(xiàn)場做的結(jié)果，這副圖是全站控制，第二個從調(diào)度看，為了解決供電能力不足，一天兩充兩放的模式，綠色應(yīng)該是不足，通過儲能疊加提高了供電能力，解決了供電缺額的問題。江蘇也是新能源受端電網(wǎng)，直流事故發(fā)生之后會導(dǎo)致大面積停電，裝了一個源網(wǎng)荷系統(tǒng)，故障發(fā)生損失上百萬的電源，保證不脫網(wǎng)，使用這個系統(tǒng)切負荷，能夠在500毫秒內(nèi)把不太重要的開關(guān)直接切掉，保證電網(wǎng)不崩潰。儲能電站上來之后把這個儲能電站放到里面去，也是在500毫秒之內(nèi)，直接給PCS發(fā)信號，PCS在任何工作模式上轉(zhuǎn)成發(fā)電，解決大面積的供電能力不足的問題，這個實驗已經(jīng)做過了。

下面這個是測試曲線，相當(dāng)于從調(diào)度側(cè)控制下發(fā)所有儲能電站，快的6秒鐘進行響應(yīng)，相比常規(guī)的抽蓄和其他火電的應(yīng)該是非?？斓?。這邊是調(diào)峰的曲線，儲能電站參與電壓調(diào)節(jié)，有一些電站有SVG，有的是沒有，能發(fā)生一定的無功能力，可以減少一些投資。

最后有一點思考：監(jiān)控系統(tǒng)能量管理的優(yōu)化算法可以放在本地，也可以放在調(diào)度側(cè)進行優(yōu)化，目前還沒有應(yīng)用。能量精細化管理要結(jié)合著新能源出力以及負荷情況，輸出通道能力約束，進行優(yōu)化求解，這樣才能實現(xiàn)小儲能的作用，而不是幾點到幾點充，幾點到幾點放。第二點單站規(guī)模增加會導(dǎo)致儲能電站數(shù)據(jù)監(jiān)測量上升，海量數(shù)據(jù)處理能力是必須要做的。處理完之后就地對數(shù)據(jù)進行挖掘分析，分析好多專家提到的安全問題，電站監(jiān)控里面能拿到很多電池信息，包括電氣信息、電壓、電流，也有溫度的信息，甚至裝了好多安防，里面有氣體濃度的信息，都可以在里面進行加工處理，甚至可以分析安全隱患。場站級的系統(tǒng)進行分析、處理，加工成有用的關(guān)鍵信息，是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

以上是我個人的分享，謝謝各位專家。