中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國家的1400余位嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，浙江南都能源互聯(lián)網(wǎng)運營有限公司副總工程師譚建國，在“電改&智慧能源專場”，以《基于智慧能源的優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)設(shè)計與實踐》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
浙江南都能源互聯(lián)網(wǎng)運營有限公司副總工程師譚建國
譚建國：各位專家，各位嘉賓下午好，南都主要是做儲能產(chǎn)業(yè)為主的，儲能本身有自身的價值，除了自身的價值之外，我們怎么去跟電網(wǎng)相結(jié)合，做儲能+的增值服務(wù)。今天下午跟各位專家分享一個話題，基于智慧能源，像我們國家目前在做的一些浙江配網(wǎng)以及園區(qū)，做優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，南都從2016年開始對于這種模式也做了一些初步的探索，很榮幸跟大家做一個分享。
內(nèi)容分為三大塊，第一、優(yōu)質(zhì)供電需求的新北京；
第二、儲能+優(yōu)質(zhì)供電系統(tǒng)方案；
第三、把前期做的項目跟大家做一個分享。
目前在電網(wǎng)發(fā)展上，我們叫做國家產(chǎn)業(yè)的升級，國家從低端制造業(yè)向高端制造業(yè)的轉(zhuǎn)變，在這個過程中，有很多智能化的設(shè)備，包括機器換人，這個時候?qū)τ陔娋W(wǎng)和企業(yè)，對于供電需求是提出了一些新的需求，從電網(wǎng)企業(yè)以及用戶的需求，大致列出這么七大塊。對于電網(wǎng)企業(yè)來講，他需要給我們提供一個數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)、信息化的企業(yè)、精細(xì)化的管理、智能化的運營。
用戶來講，他希望得到更加便宜的電能，同時這個電又是高可靠，電的質(zhì)量又非常的優(yōu)質(zhì)，這是對電網(wǎng)提出的新的需求。
第二個，我們提出來在用戶所關(guān)心的三類電能質(zhì)量問題，也是我們目前很多高端制造業(yè)在實際的運行過程中所困擾我們的問題，第一個是電壓暫降，第二是短時中斷，第三個是電壓暫升。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的建設(shè)強大之后，目前的城市電網(wǎng)，是有三個9、四個9的一個功率可靠性。發(fā)生長時間斷電的情況目前都比較少了。但是隨著整個電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)變的龐大和密集之后，電壓暫降給用戶造成了很大的困擾。同時先進(jìn)制造業(yè)在中國快速的發(fā)展，比如說一些半導(dǎo)體，一些精加工的行業(yè)，這個時候電壓暫降給我們整個企業(yè)的生產(chǎn)，是造成了很大的損耗。也是越來越多的高端制造業(yè)，用戶也是要不斷的去通過自己的投資，買設(shè)備來控制自己的質(zhì)量，這樣付出的代價是比較高的。
這邊是三類電壓暫降的定義，這里很多專家對這塊還是比較清楚的。對于電壓暫降，根據(jù)國標(biāo)的要求，浮值在10%到90%之間，這么一個跌落，同時電壓暫降的時間持續(xù)10毫秒到1分鐘以內(nèi)，這種模式是定義為電壓暫降。第二是電壓跌落到10%以下，同時持續(xù)時間在10毫秒到1分鐘以內(nèi)的，定義為電壓短時中斷。第三個是電壓暫升，這個提出來的時間也不長，出現(xiàn)這種沖擊之后，它的電壓超過標(biāo)稱值10%的時候，浮值是1.1到1.8持續(xù)時間是在10毫秒到1分鐘左右。發(fā)生電壓暫降的原因，隨著我們目前整個供電系統(tǒng)里面，供電線路大量增加，主要是因為有一些意外的因素，比如一些自然因素雷擊，線路的故障短路，還有大容量的電器直接啟動的話，給我們的暫態(tài)電壓造成波動。前面三個是我們用戶所關(guān)心的，下面三個是電網(wǎng)企業(yè)所關(guān)心的三類電能質(zhì)量問題，一個是無功，第二個是諧波，第三個是不平衡。我們都知道整個電網(wǎng)要穩(wěn)定運行，供需是需要平衡的，功率波動是影響整個電壓的，同時輸電損耗也會增加，設(shè)備利用率也會降低，還有一塊諧波是整個電力系統(tǒng)的公害，因為隨著目前在整個電網(wǎng)系統(tǒng)里面有大量的電器設(shè)備的接入，電網(wǎng)很難保持電壓。第三個是不平衡，這是因為用戶的負(fù)載特性所決定的，這也降低了整個電力系統(tǒng)運行的效率。電力部門這邊也出臺了一些相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，基本的原則是出于誰污染誰治理，從源頭上消除這些電能質(zhì)量問題對公用電網(wǎng)的影響。
這個是統(tǒng)計的對于電壓暫降，對于用戶造成的損失，對于不同的行業(yè)，像半導(dǎo)體的話，發(fā)生電壓暫降給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)損失是以數(shù)千萬甚至數(shù)億元的損耗，還有先進(jìn)顯示器生產(chǎn)，以及藍(lán)寶石的生產(chǎn)企業(yè)，石化、航天、食品加工企業(yè)等等。
諧波對大電網(wǎng)的影響，現(xiàn)在負(fù)荷的類型逐漸都是非線性化，這種非線性化的負(fù)載在整個電網(wǎng)的比例也是逐漸增加，諧波的干擾主要是由于非線性的電壓和電流特性的設(shè)備產(chǎn)生的，現(xiàn)在大部分工業(yè)、商業(yè)和家庭負(fù)荷都是非線性的，使得整個的供電網(wǎng)絡(luò)諧波干擾水平成為了一個很嚴(yán)重的問題。一個是電力危害，以及對信號的干擾都是產(chǎn)生了一些很大的影響。
第二塊是我們針對于新形勢下的電能質(zhì)量的需求，我們提出了如何去解決大家這種困擾的系統(tǒng)解決方案。在治理諧波這塊的技術(shù)，大家都很清楚，一個是PF，就是無源濾波器這種技術(shù)，它有它的優(yōu)勢，它的成本比較低，自身損耗小，相對技術(shù)也比較成熟，但是它的缺點是它的濾波效果不可控，占地面積達(dá)，同時會有一些諧振的危險。
第二個是有源濾波器的處理技術(shù)，它的優(yōu)勢是體積比較小，重量比較輕，對于諧波消除率比較高，同時它可以根據(jù)諧波的性質(zhì)自動實現(xiàn)補償。同時可以解決諧振的危險，缺點是價格比較貴，同時自身損耗也是比較大的。
第三個，針對于電能質(zhì)量治理的手段，國內(nèi)解決電壓暫降的手段，企業(yè)里面通過裝大量的UPS來解決這個問題，UPS最大的優(yōu)勢是功率可靠性是非常高的，反應(yīng)非?？?，它在線的供電，所以當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生異常的時候，它的切換時間基本是完全無縫的。
第二個UPS里面配置了蓄電池，作為后備的容量保證，所以它的持續(xù)時間根據(jù)系統(tǒng)配置可以做選擇，一般是在分鐘級以上，15分鐘到30分鐘，甚至有1小時的配置。
第三個就是電壓比較穩(wěn)，還有功率因素也是比較高的，它的缺點是，它在治理電壓暫降的通知，它給電網(wǎng)回饋了諧波，污染了大電網(wǎng)，這個有20%的電流諧波率。UPS長期處于在線式，它的設(shè)備自身損耗非常大，有接近10%，所以后期的維護(hù)會非常貴，包括電費支出比較高。第三個，價格也是比較貴的。
這個是AVC的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)器，這個設(shè)備的優(yōu)勢，他可以補償電壓暫降和暫升的問題，穩(wěn)壓效果非常好，基本可以接近UPS，也可以實現(xiàn)連續(xù)長時間的電壓補償，同時占地面積比較小，使用壽命比較長。但是它有個缺點，對于電壓暫降的補償深度，有一個限制，如果你的三相電壓低于30%以下的時候，這個設(shè)備是治理不了的。同時它的響應(yīng)速度相對于UPS比較慢一點，大概在10毫秒左右，同時補償?shù)臅r候也會引起電流的增加，它的價格也比較貴。
第一種，離線式的應(yīng)急電源，它可以實現(xiàn)零電壓補償，同時配電池儲能后可以實現(xiàn)長時間的補償。第三個，它可以做到10千伏的電壓等級，效率比在線式的UPS高5%。缺點是響應(yīng)速度比較慢，同時傳統(tǒng)的鉛酸USP蓄電池，維護(hù)量比較大，同時壽命比較短，占地面積也比較大，整個價格相對也是偏高的。
還有一種是施耐德的技術(shù)，他是利用這種變流器的技術(shù)，作為有源濾波器在線運行，逆變器同時提供功率因數(shù)補償，同時可以輸出零中斷保護(hù)。
針對于以上幾種電能質(zhì)量以及諧波治理的設(shè)備，用戶需要獲得優(yōu)質(zhì)電源的話，他需要付出比較大的代價，第一個，我們把它分出來四塊，一塊是前期的固定投資，第二塊是運行過程中的電費支出，第三塊是整個設(shè)備運維過程中還需要大量的人員去做運維。第四塊，它的設(shè)備還需要一些財務(wù)費用。
我們以10兆瓦的負(fù)荷作為一個測算前提，平均功率因數(shù)大概0.75%左右，電流總畸變率15%，以十年為單位，獲得優(yōu)質(zhì)電能質(zhì)量支付的經(jīng)濟(jì)代價，前期總投資4200萬，電費支出每年是367萬，運維費按照一個10兆瓦的負(fù)荷，需要安排的人員大概年支出是50萬左右，同時還有一些設(shè)備的折舊費用大概320萬每年，付出的代價將近五千萬。
針對這種情況，我們提出了我們的想法，如何利用儲能加電能質(zhì)量治理設(shè)備，給客戶提供一個優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，我們也是跟做變流器技術(shù)的合作伙伴提出了一些新的想法，這個解決方案，它將我們比較靈活的能源路由器的結(jié)構(gòu)或者DC/DC結(jié)構(gòu)也好，它是利用了快速切換技術(shù)，同時利用儲能本身的大容量特性，結(jié)合在一起，給我們客戶的敏感負(fù)荷提供一個幫助。它的整個原理，在大電量處于正常運行的情況下，我們的儲能電站加電能質(zhì)量的處理設(shè)備，它可以給大電網(wǎng)治理諧波，同時還有一些無功沖擊，可以通過這塊設(shè)備來實現(xiàn)。
第二，如果大電網(wǎng)發(fā)生異常的時候，通過這個快速切換技術(shù)，可以把整個的負(fù)載，特別是敏感負(fù)載的話快速切換到儲能這么一個供電模塊里進(jìn)行供電。這里有一個比較關(guān)鍵的技術(shù)，有一個快速切換開關(guān)，這個技術(shù)是非常關(guān)鍵的。
利用這種技術(shù)，目前給客戶帶來哪些優(yōu)勢呢？本身它里面有儲能的話，我們前期可以利用剛才陸研究員講的，儲能本身在電網(wǎng)正常運行的時候，可以利用儲能的特性，做一個峰谷電價的盈利，可以為企業(yè)做一個削峰填谷，賺取利潤。
第二，在發(fā)生電網(wǎng)異常的時候，我快速給我的負(fù)載設(shè)備可以做一個供電保障。
第三個，我們目前也在探索一種新的商業(yè)模式，客戶10兆瓦的負(fù)荷需要五千萬的投資，我們?nèi)绾伟芽蛻舻那捌谕顿Y降下來，我們也在探索一種商業(yè)模式，我們通過投資儲能的方式，把我們電能質(zhì)量治理的設(shè)備帶進(jìn)去，給客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
這是一個高壓的解決方案。這種方式的優(yōu)點是我們這個接入端通過DC/DC這種比較靈活的即插即用的模塊化結(jié)構(gòu)，它接入的能源是非常靈活的，除了接入我們儲能單元之外，我還可以接入其他的分布式能源，比如光伏或者風(fēng)機，可以實現(xiàn)對于工業(yè)園區(qū)也好，或者增量配網(wǎng)大的工業(yè)用戶也好，提供高可靠、高質(zhì)量的供電服務(wù)地
優(yōu)質(zhì)供電方案給電網(wǎng)帶來的好處，第一可以調(diào)峰調(diào)頻，增強電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，第二，是可以提供削峰填谷的功能，提高電網(wǎng)的設(shè)備利用率及運行效率，第三提高供電質(zhì)量，吸引先進(jìn)制造業(yè)入駐園區(qū)。同時我們可以占領(lǐng)高端用戶資源，為電力公司配置一些優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)。
第三塊給大家分享一下，我們目前在這種解決方案之下做的一些工程實踐，2016年開始我們經(jīng)歷了兩個項目實踐。這是國家層面的一些政策，國家目前也在大力發(fā)展智慧能源，通過互聯(lián)網(wǎng)這種技術(shù)手段，使我們整個能源未來更加智能化、智慧化。
第一個工程實踐是臨安工廠，通過儲能電站結(jié)合電能質(zhì)量治理，給整個工廠提供優(yōu)質(zhì)電源。這個項目的基本情況是，整個負(fù)載是有300多千瓦的敏感負(fù)載，儲能這邊是接入1個兆瓦時的儲能，通過DVR動態(tài)補償?shù)碾娔苜|(zhì)量治理設(shè)備，在我們電網(wǎng)發(fā)生暫降或者有諧波的時候，我們通過這個設(shè)備可以實現(xiàn)治理。
第二個，今年3月份國家發(fā)布的第一批能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目里面，我們也上報了一個示范項目，這是江蘇鎮(zhèn)江天工集團(tuán)我們做的電能質(zhì)量加智慧型儲能電站的項目。
天工集團(tuán)本身是做鋼材深加工的企業(yè)，他是一個做鉆頭的企業(yè)，在全球都是非常有名的。他把粗鋼加工產(chǎn)品出來，對生產(chǎn)過程中的電壓要求非常高，一旦發(fā)生波動，會對生產(chǎn)造成很大的影響。這個項目是12.5兆瓦，100兆瓦時。
最后給大家看一下，這種治理設(shè)備的治理效果，第一個是有源濾波，前面是補償前的電流波形，很明顯是像鋸齒一樣的，補償之后基本是呈現(xiàn)正形波形。
第二個是電流畸變率的數(shù)據(jù)，補償前大概是22%點幾，治理完之后大概是1.2%左右。
好，謝謝各位專家。
