中國儲能網(wǎng)訊：3月10-13日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合500余家機構共同支持的第十四屆中國國際儲能大會暨展覽會（簡稱“CIES”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會以“共建儲能生態(tài)鏈，共創(chuàng)儲能新發(fā)展”為主題，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機制、資本市場、國際市場、成本疏導、智能化系統(tǒng)集成技術、供應鏈體系、商業(yè)模式、技術標準、示范項目應用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應用。
來自行業(yè)主管機構、國內(nèi)外駐華機構、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的2011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈企業(yè)， 53417位線上注冊嘉賓將參加本屆CIES大會，儲能網(wǎng)視頻號線上直播11萬人參與觀看與交流。其中300余家企業(yè)集中展示了儲能產(chǎn)品，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證、飛輪儲能、液流電池、熔鹽儲熱、壓縮空氣儲能等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
3月12日下午，三峽集團科學技術研究院高級工程師周興達在多功能（構網(wǎng)型與混合）儲能專場分享了主題報告，報告題目《電網(wǎng)主動支撐構網(wǎng)型混合儲能系統(tǒng)關鍵技術研究》。以下為報告主要內(nèi)容：
周興達：大家下午好，我來自三峽集團科學技術研究院，我給大家分享的內(nèi)容是電網(wǎng)主動支撐構網(wǎng)型混合系統(tǒng)的關鍵技術研究。
我的報告內(nèi)容分三個部分：第一，背景與現(xiàn)狀。第二，關鍵技術研究。第三，工作開展情況。第二部分是主要部分，我們也把重點要關注的四個方面詳細地介紹一下，分別是控制算法，儲能本體，拓撲結構，以及散熱系統(tǒng)。
背景部分簡單說一下，中國新能源的發(fā)電量從2020年11.1%上升到2022年14%，這個上升速度還是很快的。但是隨著新能源發(fā)電量占比的提高，整個電力系統(tǒng)的慣性參數(shù)也在逐漸下降，電力系統(tǒng)的抗干擾能力越來越弱。剛才也有很多專家提到南澳大停電和英國大停電，都是由于慣量缺失導致的新能源裝機的Rocof保護和負載低頻減載導致的。
目前主流的提升系統(tǒng)慣量的方式有兩種，一個是同步調(diào)相機，一個是構網(wǎng)型儲能，構網(wǎng)型儲能可以作為虛擬慣量的支撐形式。同步調(diào)相機目前效果肯定是好的，它是純物理形式，但是就是成本高，運維比較復雜，現(xiàn)在主要用在直流輸電領域。構網(wǎng)型儲能可以在風光場站配建儲能或者獨立儲能，通過算法改造實現(xiàn)虛擬慣量支撐。
現(xiàn)有政策也已經(jīng)提到了很多，廠家的布局方面，特斯拉、德國SMA公司，南瑞繼保、以及陽光電源都做得非常好，也已經(jīng)做了很多項目。國內(nèi)的新疆阿克陶、內(nèi)蒙古額濟納，都是國內(nèi)非常出名的構網(wǎng)型儲能應用示范項目。
第二部分是關鍵技術研究。控制算法方面，經(jīng)典的虛擬同步機控制算法分為三個部分，分別是電壓電流內(nèi)環(huán)控制，功率外環(huán)控制，虛擬阻抗控制。電流電壓控制是比較經(jīng)典的內(nèi)環(huán)外環(huán)結構控制。功率外環(huán)控制跟虛擬同步機息息相關，國內(nèi)外的研究學者也是提出來了非常多的虛擬同步機的實現(xiàn)方式。底層的本質是在感性電力網(wǎng)絡里面，通過調(diào)節(jié)變流器輸出電壓，來控制并網(wǎng)的有功和無功。目前跟虛擬同步機類似的是下垂控制，下垂控制有功輸出可以沒有超調(diào)，但也缺乏轉動慣量，對系統(tǒng)的慣性支撐和頻率變化率支撐沒有那么好，我們加入一點慣量可以實現(xiàn)虛擬同步機控制，主要來減輕電網(wǎng)頻率的變化率。虛擬阻抗控制是配合虛擬同步機加入的控制，這個好處主要是為了實現(xiàn)有功和無功結耦，并且增加了虛擬阻抗之后，對于有功超調(diào)也有較好的抑制作用。但是虛擬阻抗加入了之后，也有其一些問題，如果加入比較大的阻抗，在非線性負載的情況下，可能會導致諧波比較大，所以也提出擴展虛擬阻抗的概念，可以加虛擬阻抗加低通濾波器的方式，減少高頻分量的影響。
儲能本體的選擇。大部分構網(wǎng)型儲能主要關心并網(wǎng)端口特性，但對于儲能本體的選擇也是需要關注的一點。跟傳統(tǒng)的火力發(fā)電機進行對比，它的能量來源有兩部分，一個是轉子儲存旋轉動能，另外汽輪機輸入的機械能，我們想做一個類比，可以類比成一個能量型加功率型的混合儲能系統(tǒng)，把它做一個結合。我們是不是可以做到一個火電廠等效于風光新能源加上能量型儲能再加上功率型儲能。
功率型儲能現(xiàn)在也有一些選擇，比如說飛輪儲能，超級電容也是潛在的選擇，超級電容壽命比較長。雙電層超級電容，充放電速度非常快，可以實現(xiàn)大電流充放，也沒有熱失控的風險。
能量型儲能，我們主要研究的是全釩液流儲能，我們主要考慮的因素也是本質安全，并且循環(huán)壽命大于1.5萬次，容量和功率模塊可以進行解耦設計，并且容量衰減可以通過運維恢復，不像鋰電應用七八年要更換電芯。全釩液流儲能場站用完之后電解液可以100%回收。全釩液流儲能比較適合四到六小時的長時儲能場景，通過電解液回收和租賃形式，可以增強項目的經(jīng)濟性。
拓撲結構方面，通過不同儲能接入直流母線的形式，直接把液流電池和超級電容進行直流耦合，形成混合儲能結合構網(wǎng)型PCS的形式。也是實現(xiàn)兩種儲能的優(yōu)劣勢互補，實現(xiàn)功率控制的解耦。
散熱部分也是非常值得關注的，新疆發(fā)布的構網(wǎng)型儲能政策要求了三倍過載能力，我理解是想替代一部分的同步調(diào)相機功能。中間波形是同步調(diào)相機跟構網(wǎng)型儲能的對比，三相短路故障發(fā)生的時候，同步調(diào)相機可以持續(xù)輸出六倍的故障電流支撐，但是構網(wǎng)型儲能由于過載保護原因，只能做到1.2倍，最大1.5倍故障輸出能力，為了使構網(wǎng)型儲能達到同步調(diào)相機接近的故障電流的支撐能力，就需要進行變流器容量超配，如果不進行超配，就需要對功率器件散熱進行詳細設計。我們也考慮了目前比較先進的散熱技術，構網(wǎng)型儲能技術是需要散熱設計進行支撐。第一是相變材料，采用相變材料直接封裝到IGBT器件里面去，可以實現(xiàn)短時熱量吸收。第二是微通道技術，這是水冷板技術，這可以分為很多層級，有系統(tǒng)級、封裝級和器件級，散熱效果也是依次增強。
下面是目前開展工作的一些現(xiàn)狀，三峽集團在烏蘭察布建設了源網(wǎng)荷儲技術研發(fā)試驗基地，這個基地瞄準了新能源為主體的新型電力系統(tǒng)急需解決的儲能技術，并網(wǎng)技術，一體化調(diào)控技術和商業(yè)模式問題，這個技術研發(fā)試驗基地很大的特點就是有非常多的不同的儲能形式，都在同一個園區(qū)里面，包括飛輪儲能，鋰電和超級電容混合儲能，全釩液流電池，以及壓縮空氣儲能，所有儲能形式在我們園區(qū)可以看到兆瓦級的示范驗證，也歡迎大家有時間去實地參觀。
我們也進行了初步的實踐案例選型工作，以250kW構網(wǎng)型混合儲能為例，全釩液流電池采用42千瓦的單堆進行設計；超級電容，容量設計是根據(jù)三倍過載能力來選擇，因為超級電容有瞬時大功率充放電能力，三倍過載能力有超級電容負責輸出，這樣算一下大概需要55F，通過單體成組是可以滿足的。
拓撲結構設計包含了三個變流器，一個ACDC和2和DCDC，我們針對散熱的功率進行測算，如果正常的運行模塊下，一個AC/DC半橋模塊損耗是1.5千瓦，如果是三倍過載可能瞬時會達到5.5千瓦，這個散熱的需求還是非常的高，我們也進行了初步的散熱的仿真，這也是初步的驗證結果，后續(xù)可能還會做一些優(yōu)化。
最后進行了仿真驗證，初衷是希望在正常運行的狀態(tài)下，穩(wěn)態(tài)功率由全釩液流儲能來提供，超級電容負責暫態(tài)功率和過載功率的輸出，從仿真結果可以看出來是可以實現(xiàn)的。
以上就是我的介紹，謝謝大家。
