中國儲能網(wǎng)訊：5月24～26日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司與國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司聯(lián)合指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合240余家機構(gòu)共同支持的第十三屆中國國際儲能大會在杭州召開。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、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(gòu)等不同領(lǐng)域的1011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)，5417位嘉賓參加了本屆大會，其中245家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
5月26日上午，能建時代（上海）新型儲能技術(shù)研究院有限公司解決方案經(jīng)理姜華受邀在西北儲能專場分享了主題報告，報告題目為《大型電化學(xué)儲能電站配置與控制關(guān)鍵技術(shù)》。以下是報告主要內(nèi)容：
姜華：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家，大家上午好！
非常榮幸和大家分享一下大型電化學(xué)儲能電站配置與控制的關(guān)鍵技術(shù)，今天的專場是西北儲能，西北儲能與今天演講的主題大型儲能是比較匹配的。
我今天匯報的主題主要從以下4個方面來開展：發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)、集成優(yōu)化配置、關(guān)鍵控制技術(shù)、公司簡介。
1.發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
風(fēng)電、光伏在電源中占比逐漸提高，我們看一下最新的數(shù)據(jù)，到2022年底風(fēng)電、太陽能在各類電源中發(fā)電量是14%，裝機占比30%。剛剛上午也正好看了一個最新的數(shù)據(jù)，國家能源局剛發(fā)了一個公告，截止到今年4月份底，風(fēng)電太陽能裝機的裝機占比是31%， 4個月的時間裝機即增長了約1%。當(dāng)然對于電源在電力系統(tǒng)中的重要性來說，我們更關(guān)心的是它的發(fā)電量。未來隨著風(fēng)電、光伏為主的新能源增長，比如到2030年新能源發(fā)電量占比達到20%以上，2060年50%以上，新能源給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定高效運行帶來了很大的挑戰(zhàn)。
電力系統(tǒng)面臨著調(diào)節(jié)性資源的缺失，當(dāng)然調(diào)節(jié)性資源包括很多，不管是調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、爬坡、慣量支撐等，但最缺失的調(diào)節(jié)性資源是調(diào)峰資源，這也是支撐未來新型儲能發(fā)展，也是未來西北電力系統(tǒng)最缺失的調(diào)節(jié)性資源。
對于大型儲能電站，大家會問什么是大型儲能電站，其實隨著行業(yè)的發(fā)展，也是在不停發(fā)展的。像現(xiàn)在《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》（GB51048-2014），它的定義是30兆瓦及30兆瓦時以上的儲能電站，那就稱為大型儲能電站。隨著行業(yè)的發(fā)展，相關(guān)規(guī)程規(guī)范的修編，目前大家普遍認為是百兆瓦及以上的儲能電站稱之為大型儲能電站。大型儲能電站規(guī)模一般在百兆瓦級以上，一般采用110kV及以上的電壓等級接入電網(wǎng)。大型儲能電站應(yīng)用場景是新能源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)為主，西北地區(qū)是我們國家大型儲能電站建設(shè)的重點地區(qū)，包括青海地區(qū)，我了解的可能有一些，包括未來其他的省份有單站規(guī)模達到GWh的儲能電站，正在逐步的落實建設(shè)。
還有目前我國新能源發(fā)展的重點，以沙漠、戈壁、荒漠為重點的大型風(fēng)光基地的建設(shè)，也是“十四五”新能源發(fā)展重點。項目主要集中在內(nèi)蒙、甘肅、青海、寧夏、新疆等西北地區(qū)，國家已經(jīng)發(fā)布了三個批次的新能源大基地的名單，相關(guān)項目也已在啟動建設(shè)中。電化學(xué)儲能電站為主的新型儲能在大基地項目中重要調(diào)節(jié)性資源，它跟目前大多數(shù)省份按照一定的比例和時間來配置儲能的模式不太一樣的，它是以需求為導(dǎo)向的。包括即將發(fā)布的行標(biāo)《新能源基地送電配置新型儲能規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》提出基地項目儲能主要布置在輸電線路的送端，提高新能源的利用水平。大基地項目是以多能互補的模式來建設(shè)，比如說西北地區(qū)很多項目一般以風(fēng)光火儲的模式來建設(shè)。
隨著大型儲能電站的建設(shè)，我們也會逐步發(fā)現(xiàn)它的一些問題，比如說儲能設(shè)備及電芯數(shù)量多，運維管理復(fù)雜，數(shù)千個電芯同步控制帶來的一致性問題的突出。PCS數(shù)量多，比如一個100MW/200MWh的儲能電站為例，電芯以280Ah電芯為例，電芯數(shù)量在22萬只左右。電池艙數(shù)量，現(xiàn)在主流20尺液冷艙，單艙3.5兆瓦時左右，大概在60套。PCS數(shù)量以集中式1725kW為例，大概在60臺，如果組串式PCS為例，大概500臺。儲能電站的數(shù)據(jù)量大概在70萬左右。隨著大型儲能電站的建設(shè)，不管是設(shè)備數(shù)量還是數(shù)據(jù)量的增多，它相應(yīng)會帶來很多問題，而且這個問題不僅僅是一個物理上累計的問題，它會帶來倍增式的影響，需要重新考慮系統(tǒng)的設(shè)計、集成和控制。此外，大型儲能電站還會帶來直流側(cè)短路電流，消防配置、防火防爆等凸出問題。
2.集成優(yōu)化配置
集成優(yōu)化配置相關(guān)的介紹，我們儲能電站發(fā)展的趨勢，這種大型儲能電站未來要發(fā)展“低成本、長壽命、高安全、免維護、一致性好”的儲能產(chǎn)品，目前發(fā)展趨勢就是大容量電芯，毫無疑問這兩天大家通過相關(guān)的展覽肯定了解到，今年下半年到明年280Ah電芯慢慢會迭代到300-320Ah為主的更大容量電芯。當(dāng)然還有一些其他的像刀片電池、億緯的560Ah等其他電芯產(chǎn)品。電池發(fā)展的第二個趨勢就是長壽命，當(dāng)然長壽命可能要基于一定的前提條件，包括運行方式、運行溫度等因素。三是低衰減，大家都知道電池的衰減特性，新款電池延緩電池的衰減。
現(xiàn)行拓撲結(jié)構(gòu)，目前以集中式儲能為主，像組串式、集聯(lián)型拓撲結(jié)構(gòu)也正得到越來越廣泛的應(yīng)用。特別是今年大家認為是儲能產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)折年，隨著電力市場和相關(guān)機制的不斷健全和成熟，大家從之前更關(guān)注初始投資轉(zhuǎn)為更關(guān)注全壽命周期的性能和成本。液冷溫控技術(shù)由于在集成能量密度、溫度控制等方面有相關(guān)的優(yōu)勢，也是正在逐步成為主流的選擇，據(jù)了解，液冷系統(tǒng)的設(shè)備價格與風(fēng)冷設(shè)備已相差無幾。四是消防安全認識行業(yè)關(guān)注的重點，也是一個難點。今年發(fā)布《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》國標(biāo)7月1號執(zhí)行，對行業(yè)提供了一個比較好的知道標(biāo)準(zhǔn)，大家也會更關(guān)注消防的配置，比如說Pack級的消防方案正逐步得到重視。
一致性是影響儲能系統(tǒng)安全和性能的重要指標(biāo)，以一個典型的風(fēng)冷儲能單元為例，一個電池簇由360個電芯串聯(lián)，一個電池陣列由12個電池簇來并聯(lián)。毫無疑問，它面臨簇內(nèi)一致性和簇間環(huán)流的問題，這也是我們儲能行業(yè)需要重點解決的一些問題。我們?nèi)绾蝸硖嵘囊恢滦运侥?，可以從它的制造工藝，比如電池的篩選，包括采用同一批次電池并進行電壓、內(nèi)阻等指標(biāo)的檢測，采用組串式、集聯(lián)型等拓撲結(jié)構(gòu)；電池是一個電化學(xué)反應(yīng)的機理，溫度對化學(xué)反應(yīng)的過程，包括它的結(jié)果肯定不一樣的。一個電池艙，不管是液冷還是風(fēng)冷，如何來提升它的溫度一致性控制水平，不管是風(fēng)冷還是液冷都面臨著溫度均衡控制的難題，比如說風(fēng)冷一般保證10℃左右的溫差水平，液冷保證3左右的溫差水平； BMS的主動或被動均衡、保護等也是提升一致性的主要措施，此外，優(yōu)化運維手段和配置也是提升一致性的重要手段。
今年國家能源局發(fā)布了防止電力生產(chǎn)事故25項重點要求，這個標(biāo)準(zhǔn)是電力行業(yè)非常重要的管理規(guī)定，也是首次把電化學(xué)儲能納入反措的規(guī)定。這里提到儲能單元直流回路、電池簇回路應(yīng)配置直流開斷設(shè)備。之前安全國標(biāo)提到配置斷路器，但其隨著集中式拓撲結(jié)構(gòu)并聯(lián)數(shù)量的提高，直流側(cè)面臨短路電流增大并超過直流斷路器的開端能力的問題，后來改成直流開斷設(shè)備。目前像集中式儲能主要通過熔斷器來實現(xiàn)它的保護作用。二是具備簇級隔離保護功能，現(xiàn)在集中式儲能，很多都是單個電池出故障的即把整個儲能單元切除，這對精細化管理非常不好的。三是磷酸鐵鋰電池，大家都知道應(yīng)配置可燃氣體探測裝置，特別是氫氣和一氧化碳，因為它的熱失控析出最主要的可燃氣體，超過設(shè)定閾值時聯(lián)動斷開設(shè)備間級和簇級直流開斷設(shè)備。通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用防爆型。最后提到滅火系統(tǒng)應(yīng)滿足撲滅電池明火且不復(fù)燃的要求，這個也是電池?zé)崾Э刂饕臋C理，也是一個難點的問題，文件主要是提到模塊級消防驗證的要求。
在西北地區(qū)這種大型儲能電站，特別是沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)的項目常常面臨環(huán)境適應(yīng)性問題，比如高海拔、低氣溫、強風(fēng)沙、強腐蝕，我們要采取相關(guān)的措施來提高儲能設(shè)備在環(huán)境中適應(yīng)性水平。
3.關(guān)鍵控制技術(shù)
和大家分享一下大型儲能電站關(guān)鍵的控制技術(shù)，特別是大型新能源場站配建儲能，面臨風(fēng)光儲，甚至風(fēng)光火儲之間聯(lián)合調(diào)度控制的一些難點。之前很多新能源配建儲能項目僅僅是把風(fēng)電、儲能、光伏物理上擺在一起，這其實不是真正意義的新能源配建儲能項目。新能源與儲能的聯(lián)合使用的難點在于控制、調(diào)度等協(xié)同方面，現(xiàn)在很多項目會建設(shè)聯(lián)合調(diào)度控制中心或聯(lián)合調(diào)度控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)對內(nèi)協(xié)同控制和對外的調(diào)度運行的方式。比如說它接受調(diào)度主站指令，怎么把指令分到各個區(qū)風(fēng)光儲單元的執(zhí)行，不管是AGC、AVC、一次調(diào)頻等，協(xié)調(diào)風(fēng)電、光伏和儲能的運行機制，實現(xiàn)對電網(wǎng)友好互動和高效支撐，大幅提升發(fā)電效率和可靠出力水平?，F(xiàn)在不管是輔助服務(wù)還是現(xiàn)貨市場，這種項目一般基于實現(xiàn)不同的目標(biāo)策略，比如建立多個目標(biāo)函數(shù)，以收益最大、頂峰、風(fēng)光儲協(xié)調(diào)互動、減少棄風(fēng)棄光等目標(biāo)，基于這些目標(biāo)函數(shù)建立不同的運行策略。
對于電力交易，我們要挖掘它的輻照度、風(fēng)速、溫度、濕度等氣象信息和歷史數(shù)據(jù)進行風(fēng)電、光伏的發(fā)電預(yù)測，提高預(yù)測精度。結(jié)合發(fā)電預(yù)測、電價信息、負荷信息、儲能狀態(tài)等相關(guān)性指標(biāo)，分析多元信息對電力市場價格的影響，實現(xiàn)現(xiàn)貨市場價格的精準(zhǔn)預(yù)測并制定相關(guān)運行策略。
能量管理系統(tǒng)，我們常說的EMS，它滿足GWh儲能電站全景承載、運行可觀可控。200MWh儲能電站相關(guān)信息70萬，那GWh的儲能電站幾百萬的數(shù)據(jù)量，對于計算機監(jiān)控系統(tǒng)，大量的數(shù)據(jù)給監(jiān)控系統(tǒng)帶來巨大的挑戰(zhàn)。包括數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲等。現(xiàn)在很多大型儲能電站，不僅滿足調(diào)度的一些要求，還要滿足大數(shù)據(jù)中心、區(qū)域調(diào)度管理中心的管理方面要求，這個對能量管理系統(tǒng)的挑戰(zhàn)還是比較大的。
智能分析系統(tǒng)，之前去過一些儲能電站調(diào)研，當(dāng)?shù)剡\維人員反饋不知道怎么運維，一方面大多數(shù)運維人員對儲能電站運營經(jīng)驗也不多，另一方面，大型儲能電站設(shè)備多、占地面積大、設(shè)備多、數(shù)量多，同時報警信心也多，特別是像BMS，各種報警讓運維人員手足無措。這時候我們可以通過一套高級運算的只能運檢系統(tǒng)來對儲能電站進行輔助的運維管理。另一方面，它還有一套非常重要的功能，基于一些大數(shù)據(jù)分析，包括現(xiàn)在一些高級的機器學(xué)習(xí)，AI等方面，對儲能系統(tǒng)故障進行提前的診斷。智能分析系統(tǒng)也是契合了今年國家能源局提出的能源行業(yè)數(shù)字化智能化相關(guān)的一些要求的體現(xiàn)。
最后介紹一下大型儲能電站數(shù)字孿生方面的應(yīng)用，數(shù)字孿生在國網(wǎng)公司變電工程上已經(jīng)有多年應(yīng)用，在儲能行業(yè)也是非常實用的技術(shù)，它簡單來說就把物理實體比如電池、PCS，通過虛擬空間的型式進行展現(xiàn)，可以實現(xiàn)從最早期的設(shè)計，包括建設(shè)到運維，到退役全壽命周期的管理，提升儲能電站的安全水平和運維效能。
4.公司簡介
最后簡單介紹一下能建時代公司，我們公司去年成立，是由電力規(guī)劃設(shè)計總院控股，寧德時代、中能建相關(guān)單位參股的國有控股合資公司。我們公司定位面向能源創(chuàng)新前沿的儲能核心產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，致力于成為新型儲能領(lǐng)域國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的“專精特新”科技創(chuàng)新企業(yè)，我們還有一個小愿景，做最了解電力系統(tǒng)的新型儲能咨詢研發(fā)企業(yè)。
