中國儲能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日上午的“儲能電站與技術應用（二）專場”，中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司設計師嚴雄在會上分享了主題報告《離網(wǎng)型儲能電站應用案例分析》，以下為演講實錄：
嚴雄：各位領導，各位專家，大家上午好！今天給大家?guī)淼膮R報主題是離網(wǎng)型儲能電站應用案例分析。分為四個部分，一個是推廣與應用，第二個是作用及特點，第三個是關鍵技術研究。然后是工程案例分享和簡單介紹。
離網(wǎng)型儲能電站得以推廣的外因包括兩個方面，大的環(huán)境和國家政策。大的環(huán)境概括為四個字，就是大勢所趨，2016年摩洛哥世界氣候大會上，47個國家承諾城區(qū)在2030-2050年完全實現(xiàn)可再生能源供給。當時中國的承諾是2030年將非化石能源占總能源消耗的20%。國家政策層面，2018年國家能源局出臺了國家能源指導意見，明確了綠色低碳發(fā)展的政策取向，調整能源結構，穩(wěn)步推進水電、風電、太陽能、生物質能可再生能源規(guī)?；l(fā)展。主要目標是2018年將非化石能源占總能源消耗提高到14.5%。指導意見中有兩條涉及到了儲能電站或離網(wǎng)型儲能電站，第一條是培育能源發(fā)展新動能，扎實推進能源互聯(lián)網(wǎng)、新能源微電網(wǎng)還有儲能技術試點能示范項目的推進，另外一條，其實跟我們現(xiàn)在所設計的項目是比較貼切的，推動離網(wǎng)地區(qū)可再生能源局域網(wǎng)建設，以新能源融合儲能還有配電網(wǎng)等方式，提供熱電冷綜合能源服務。
內在因素歸納了一下，是區(qū)位原因。如果將大電網(wǎng)延伸到這些區(qū)域，電網(wǎng)造價費用比較高，運維成本和限制也比較大。交通條件較差，或多或少地存在積雪或者地質災害能因素，造成一次能源運輸費用高昂，度電成本高。第三個就是環(huán)保問題。因此，我們要因地制宜，利用當?shù)氐目稍偕茉促Y源去生產(chǎn)可靠的電能。大家知道，風能和光伏，它存在著能量密度低、間歇性的弊端，獨立的風電站就存在著不穩(wěn)定性、間歇性的缺點，但是太陽能與風能存在時空互補性，基于互補性再輔之以儲能系統(tǒng)，構成風光儲系統(tǒng)，我們就能夠將不穩(wěn)定不連續(xù)的電能轉化成穩(wěn)定的電能輸出，同時可以保證在無風或者無光的情況下的供電。
第二個，就是它的作用和特點。利用可再生能源資源，儲能系統(tǒng)，遠離大電網(wǎng)覆蓋區(qū)域，提供穩(wěn)定可靠的電源，有效解決一次能源供給難的問題。它的特點就是運行方式多變，它的系統(tǒng)穩(wěn)定性還是相對缺乏。
第三個，介紹一下電站的設計關鍵技術。有四大要素，就是源、網(wǎng)、荷、儲。我們能源互補系統(tǒng)的規(guī)劃，控制技術還有繼電保護。我們注重冷熱電氣的規(guī)劃，離網(wǎng)系統(tǒng)的特征就是源端和負荷端存在著各種能源耦合。傳統(tǒng)的電源規(guī)劃不再適用于離網(wǎng)系統(tǒng)。我們是以負荷系統(tǒng)為核心，綜合各種能源，兼顧了各種能源的質量和品位，實現(xiàn)多能耦合和協(xié)調運行。收集資料以后，要采集一定的負荷預測手段，但是它跟大電網(wǎng)又不同。大電網(wǎng)規(guī)劃當中對相關的參數(shù)比如說一個最基本的，人平均用電量，現(xiàn)行規(guī)劃上是找不到的。我們這個離系統(tǒng)在有些參數(shù)方面沒有現(xiàn)行的參數(shù)標準去執(zhí)行，一定要結合當?shù)噩F(xiàn)有的負荷情況和經(jīng)濟發(fā)展狀況去合理預測。
下一步就是整個系統(tǒng)的能源規(guī)劃，就是裝機能量規(guī)模。根據(jù)當?shù)仫L、光資源條件及負載情況，確定風光的裝機規(guī)模。根據(jù)經(jīng)濟技術比宣傳，確定儲能系統(tǒng)的最佳安裝位置。這有三個軟件，HOMER、DES-PSO、PDMG的使用場景、負荷類型、元件模型、優(yōu)化目標都是不一樣的，所以我們一定要合理地選擇規(guī)劃設計軟件。下一步要確定電量是不是最優(yōu)的，比如不同時段的負荷特性所要求的電量不一樣，要根據(jù)已有的電量來反過來推算到底電源端，相關設備的發(fā)電量是不是最優(yōu)的。第三個，可以初步確定儲能系統(tǒng)的布置方式。因為儲能系統(tǒng)的布置位置不一樣，工程設備配置不一樣，工程造價不一樣，控制策略也不一樣。
第三個，是電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃。這一塊跟大電網(wǎng)相同的地方就是要根據(jù)源荷之間的距離、負荷重要性、供電可靠性，確定主網(wǎng)電壓等級及回路數(shù)。要確定系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)時的短路電流，線路末端電壓降。
下面講一下優(yōu)化控制技術，它主要與儲能系統(tǒng)布置位置有關。主要有三種，第一種是部分直流側儲能+部分交流側儲能，第二種是交流側功能，第三種是交流側能是在電壓源。主要講一下控制方式。主流的是對等控制和主從控制。一個是有線的，一個是無線的。實際運行的時候，特征表現(xiàn)，對等控制對整個系統(tǒng)的調節(jié)要比主從快得多?？刂撇呗赃@一塊不詳細講了。第二種是電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全網(wǎng)源、荷匹配的監(jiān)視、掉節(jié)、控制。具體功能就是能量平衡自動計算、遙控發(fā)電單元、AGC/AVC自動調節(jié)、儲能系統(tǒng)協(xié)調控制、微網(wǎng)系統(tǒng)二次調頻、黑啟動、FA、功率預測、負荷預測等。整個系統(tǒng)的能量平衡計算是它自己算的，AGC怎么調，是自己算了之后自己再下發(fā)。我們在能量管理系統(tǒng)一定要注意它的性能，它比常規(guī)電站計算功能要稍微大一點。下面是提供了一個簡單的能量管理系統(tǒng)框圖。它可以根據(jù)離網(wǎng)型電站規(guī)模來調整。小型的可以把功能集成。
第三個，是系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置。這跟大電網(wǎng)是一樣的，主要關系到新能源功率波動、負荷擾動和三相短路。
最后講一下繼電保護技術。首先要弄清楚短路電流特點。短路電流由于電力電子器件限流影響，故障時不超過額定電流的2倍。電網(wǎng)容量和慣性較小，保護元件需要快速響應，否則系統(tǒng)容易失穩(wěn)。現(xiàn)在保留策略這一塊是一個是自適應保護，一個是根據(jù)系統(tǒng)運行方式發(fā)生變化，可自行更正與之不相適應的保護整定值。自適應保護裝置研究出來，基本原理是基于簡單的網(wǎng)絡系統(tǒng)，電網(wǎng)系統(tǒng)，電源和負荷都比較少，不具備一定的推廣性。差動保護技術就是基于常規(guī)的保護技術，在控制理念上加以修改。按不同區(qū)域進行保護，保護策略都是差動保護。
最后跟大家分享一下我們的工程案例。這個工程分為兩個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)當中是10MW光伏。在負荷和電源端都是設置了母線開關，在實際運行當中，我們把負荷端和源端都合上了，實現(xiàn)了整個電站16MW的PCS運行，使得系統(tǒng)抗突變能力、穩(wěn)定性進一步提高。這個電站也是國內目前最大的離網(wǎng)型儲能電站。運行效果還一直蠻好的。以上是基于我們在設計過程當中的一些經(jīng)驗總結。如有不妥之處，還請各位指正，也期望與各位業(yè)內同行有更多的交流合作。謝謝大家！
