中國儲能網(wǎng)訊：3月21日，“2018首屆全國儲能技術(shù)在電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場中應(yīng)用高層研討會”在太原理工大學(xué)成功召開。
本次研討會由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會、太原理工大學(xué)、深圳市科陸電子科技股份有限公司、廣東猛獅新能源科技股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、浙江超威電力有限公司、成都特隆美儲能技術(shù)有限公司、山東圣陽電源股份有限公司、陽光電源股份有限公司主辦，中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計院有限公司、北控智慧能源投資有限公司、中天儲能科技有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司、北京睿能世紀(jì)科技有限公司、北京國能伏安節(jié)能科技有限公司、烯晶碳能電子科技無錫有限公司、萬匯通能源科技有限公司、美國麥克斯威科技有限公司支持，中國儲能網(wǎng)承辦。
在會議上，科陸新能源技術(shù)研究院高級研究員江衛(wèi)良發(fā)表了題為《科陸儲能調(diào)頻應(yīng)用解決方案與實踐》的主題演講，全文內(nèi)容如下：
首先感謝中國儲能應(yīng)用協(xié)會、中國儲能網(wǎng)組織的本次調(diào)頻專題會議，我非常榮幸能夠代表科陸電子在本次大會上發(fā)言。過去的兩年，在電力輔助服務(wù)領(lǐng)域出臺了很多相關(guān)的政策，包括國家能源局和各個地區(qū)區(qū)域性的政策，都是鼓勵儲能參與調(diào)頻。儲能參與調(diào)頻的模式主要有兩種：一種是獨(dú)立調(diào)頻電站的模式，一種是和火電機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合調(diào)頻。獨(dú)立調(diào)頻電站在國外已經(jīng)有很成熟的應(yīng)用模式，但是在我國，目前市場機(jī)制和配套的細(xì)則還不太成熟，我們現(xiàn)在主要還是以火電機(jī)組和儲能聯(lián)合調(diào)頻為主。我們科陸憑借多年來在儲能領(lǐng)域的技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用優(yōu)勢，積極布局儲能調(diào)頻市場。
今天，我主要想就AGC調(diào)頻用的儲能系統(tǒng)在設(shè)計原則、解決方案、全生命周期的管理理念以及應(yīng)用實踐等方面向各位嘉賓作一個分享。
儲能在AGC調(diào)頻領(lǐng)域的應(yīng)用場景，和光儲微電網(wǎng)、新能源并網(wǎng)、用戶側(cè)削峰填谷等應(yīng)用場景有很大的不同，它的需求也不一樣。AGC調(diào)頻需要什么樣的儲能系統(tǒng)？首先我們在總體設(shè)計原則上主要考慮以下四個方面的因素：系統(tǒng)的安全性、可靠性；系統(tǒng)功能的匹配性；系統(tǒng)自動化、智慧管理；系統(tǒng)的壽命與性價比。這四個方面是一個有機(jī)的整體，總體概括起來就是一句話：合適的系統(tǒng)在合適的環(huán)境下能夠發(fā)揮合適的功能。
首先說安全性。電廠的安全永遠(yuǎn)是第一位的，這一點(diǎn)怎么強(qiáng)調(diào)都不為過，這并不是通過拍胸脯就能夠保證的，我們一定要有可驗證的安全運(yùn)行經(jīng)驗。根據(jù)我們多年來在電池和儲能領(lǐng)域的研究經(jīng)驗，我們采用的是一款功率型的磷酸鐵鋰電池，在安全性、高倍率充放電特性、壽命、成本等方面能夠達(dá)到很好的綜合性能。圍繞電池，我們要構(gòu)建多層次、全方位的安全保障體系，這個多層次、全方位是從不同的維度來說的，因為電池是整個儲能系統(tǒng)的核心，我們整個儲能系統(tǒng)的設(shè)計基本都是圍繞電池開展的，電池性能的好壞就決定了儲能系統(tǒng)的基因。多層級主要是從以下幾個方面來說的：1.預(yù)防層級，我們通過儲能系統(tǒng)的電熱安全管理，維持系統(tǒng)運(yùn)行在一個正常的安全范圍內(nèi)，一旦出現(xiàn)異常，就會自動進(jìn)行安全保護(hù)的措施；2.預(yù)警措施，一旦出現(xiàn)問題，能夠通過我們的監(jiān)控及早發(fā)現(xiàn)并處理，避免問題的擴(kuò)大；3.自動消防措施。全方位是從管理的角度上說的，就是說一個儲能系統(tǒng)，即使我們在研發(fā)設(shè)計階段能夠做得很好，也不見得就能安全運(yùn)行，它和供應(yīng)鏈的管控、生產(chǎn)制造的品質(zhì)管控，和運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)維都有很大的關(guān)系，所以我們應(yīng)該從全生命周期來進(jìn)行管控。
第二個方面：系統(tǒng)功能的匹配性。既然是用于AGC調(diào)頻，儲能系統(tǒng)就要滿足AGC調(diào)頻的要求，需要和調(diào)度指令、機(jī)組的特性進(jìn)行匹配。我們需要根據(jù)AGC調(diào)頻的需求，對儲能的外特性方面進(jìn)行匹配，比如整個系統(tǒng)的時間響應(yīng)能力、功率響應(yīng)能力，防止功率裕度失衡。另一方面，針對AGC調(diào)頻高頻度、高強(qiáng)度的電能吞吐要求，與電池的性能要匹配，比如電池的倍率特性、能效、溫升、壽命等。
第三方面：系統(tǒng)的自動化、智慧管理。第一點(diǎn)是自主的電池管理能力，在AGC調(diào)頻的應(yīng)用場合，頻繁進(jìn)行短時的充放電，不會進(jìn)行深度的充放電循環(huán)。在這種條件下怎么進(jìn)行自主均衡補(bǔ)償，這是需要研究討論的問題。第二點(diǎn)是電池集群功率自動均衡能力，在充放電時我們要保持各個電池堆的均衡出力，避免出現(xiàn)環(huán)流。第三點(diǎn)是無人值守，遠(yuǎn)程運(yùn)維，通過信息化、自動化、智能化的手段對儲能電站進(jìn)行有效管控。我們儲能系統(tǒng)可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控的手段，進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維，可以通過WEB方式，也可以通過手機(jī)APP，進(jìn)行實時掌控。
第四個方面：系統(tǒng)壽命與性價比。壽命包括日歷壽命與循環(huán)壽命。我們可以利用累計的充電量或者放電量來進(jìn)行統(tǒng)計。我們還要考慮到，每一次充放電都會對壽命造成一定衰減，另外我們還要考慮連續(xù)調(diào)節(jié)能力、耐熱沖擊能力，及其對電池壽命的影響。我們最終需要通過聯(lián)合調(diào)頻的手段來實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，不管你采用什么樣的設(shè)計方法，什么樣的電池體系，最終還是看性價比，只有在安全性的條件下，高性價比的產(chǎn)品才是最有生命力的。
下面介紹解決方案。首先是機(jī)組對聯(lián)合調(diào)頻的需求，參與調(diào)頻的火電機(jī)組都是需要進(jìn)行考核的，考核指標(biāo)主要是三個方面：調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)精度和響應(yīng)時間。對于火電機(jī)組來講，它是一個慣性的系統(tǒng)，它的響應(yīng)時間和爬坡的速率是比較慢的，它的響應(yīng)時間是分鐘級的。對于儲能來講，收到調(diào)度指令以后可以快速響應(yīng)，是秒級的，可以提高響應(yīng)速度和響應(yīng)速率，最后目標(biāo)功率的維持還是要靠機(jī)組本身。通過儲能系統(tǒng)和機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合調(diào)頻，可以達(dá)到一個很好的、綜合的性能。通過技術(shù)指標(biāo)的提升可以提高AGC補(bǔ)償?shù)氖找妗?
聯(lián)合調(diào)頻的過程怎么實現(xiàn)？首先是調(diào)度中心向電廠發(fā)送AGC調(diào)度的指令，RTU轉(zhuǎn)發(fā)AGC指令到電廠DCS和儲能AGC主控單位，AGC主控單元根據(jù)AGC指令和機(jī)組的出力情況，和機(jī)組協(xié)同出力。我們可以根據(jù)各個區(qū)域電網(wǎng)的細(xì)則，結(jié)合機(jī)組的特性來制定控制策略。具體的細(xì)則，各個區(qū)域是有差別的，像山西、華北、內(nèi)蒙、廣東，我們都有成熟的計算模型。
我們調(diào)頻儲能系統(tǒng)的總體架構(gòu)包括電池系統(tǒng)、PCS及中壓系統(tǒng)、集控系統(tǒng)。這種標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，不僅便于運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝，而且便于我們批量化生產(chǎn)，便于成本和質(zhì)量的管控。
下面介紹電池系統(tǒng)。電池系統(tǒng)是一個1MWh的標(biāo)準(zhǔn)化集裝箱。我們采用的是自主研發(fā)的BMS，采用三層的管理架構(gòu)，具備完善的數(shù)據(jù)采集、存儲、上送和事件記錄功能，具備多重保護(hù)機(jī)制，完善的故障診斷和定位功能，我們采用主動均衡、自動標(biāo)定技術(shù)，我們根據(jù)調(diào)頻的應(yīng)用場景做了一套解決方案，并且在工程實踐上得到有效驗證。
熱管理是儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。我們整個系統(tǒng)既要有散熱，又要保溫。如果溫度很不一致，對電池性能的一致性也會造成很大的影響。所以我們采用的是一種風(fēng)冷設(shè)計，在我們的電池模塊里留有風(fēng)道，每兩顆電池之間都有風(fēng)道，通過風(fēng)冷的設(shè)計，可以把風(fēng)量送到每一顆電池，把熱量帶出去。熱設(shè)計還要避免熱失控，在溫度開始上升的時候，系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)制冷量和風(fēng)量；當(dāng)溫度繼續(xù)上升，系統(tǒng)會自動降功率運(yùn)行；溫度達(dá)到保護(hù)值的時候，系統(tǒng)會自動停機(jī)。我們有在寒冷地區(qū)的成功運(yùn)行經(jīng)驗，例如西藏雙湖（海拔5000m）、山西同達(dá)等寒冷的地方；也有在廣東這種夏季炎熱地區(qū)的成功應(yīng)用經(jīng)驗。
結(jié)構(gòu)設(shè)計對儲能系統(tǒng)來講也非常重要。儲能系統(tǒng)通常是在廠內(nèi)安裝調(diào)試好再運(yùn)到現(xiàn)場，這個過程中可能會產(chǎn)生一些問題，比如結(jié)構(gòu)件斷裂、螺絲接線松動等，都可能會造成安全事故或者給現(xiàn)場運(yùn)行留下隱患。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上我們從集裝箱到部件，首先是通過仿真軟件進(jìn)行仿真，然后進(jìn)行震動測試和路試。我們的儲能系統(tǒng)經(jīng)歷了國內(nèi)最嚴(yán)酷的公路運(yùn)輸?shù)目简灒ㄎ鞑亍⑶嗪?、山西、?nèi)蒙、北京……海路運(yùn)輸我們也經(jīng)過了美國夏威夷項目運(yùn)輸?shù)目简灐?
這是我們的PCS及中壓系統(tǒng)，這是2MW的標(biāo)準(zhǔn)化集裝箱。這是我們的集控系統(tǒng)，它的主要功能是對儲能電站進(jìn)行集中監(jiān)視、集中調(diào)度。
實驗環(huán)境對儲能系統(tǒng)來講也同樣重要，我們在2012年開始建設(shè)國家能源局的儲能重點(diǎn)實驗室，可進(jìn)行從電池到模塊、到整個儲能系統(tǒng)的測試。
對于AGC調(diào)頻儲能電站來講，怎么樣在現(xiàn)場應(yīng)用之前就進(jìn)行系統(tǒng)級的測試，這是一個難題。我們在儲能重點(diǎn)實驗室的基礎(chǔ)上建立了一套物理的實驗系統(tǒng)，把儲能集裝箱系統(tǒng)接入到實驗系統(tǒng)，我們能夠模擬調(diào)度的指令和機(jī)組的出力，進(jìn)行在線閉環(huán)動態(tài)模擬測試。我們在現(xiàn)場投運(yùn)之前，在廠內(nèi)就可以對整個儲能系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測和實驗。
下面介紹一下全生命周期的管理。做儲能不僅僅是提供產(chǎn)品，更重要的是提供服務(wù)。我們提供EPC總包服務(wù)，具備完善的解決方案，豐富的儲能項目實施經(jīng)驗，強(qiáng)大的工程服務(wù)隊伍。
下面重點(diǎn)介紹一下我們的仿真軟件。在項目的策劃論證階段，我們可以通過這個軟件來建模，包括技術(shù)模型和經(jīng)濟(jì)模型，還有所在區(qū)域的控制策略。我們結(jié)合機(jī)組的特性，以及機(jī)組歷史的數(shù)據(jù)來進(jìn)行仿真。得出這個項目在不同的儲能配置下，它的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性，最終得到儲能最佳的配置，作為用戶投資決策的參考。
智慧儲能云平臺，這是我們公司自主開發(fā)的云平臺。我們現(xiàn)在很多儲能電站都已經(jīng)接入這個云平臺，它的主要功能：實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、視頻監(jiān)視、事件上報、主動推送、運(yùn)營報告、統(tǒng)計報表；還可以做大數(shù)據(jù)分析，包括：電池狀態(tài)診斷、提前預(yù)警、狀態(tài)檢修；優(yōu)化調(diào)度等。
最后介紹一下我們的應(yīng)用實踐。這個圖片大家都比較熟悉，是山西同達(dá)電廠的儲能項目，這個儲能的裝機(jī)規(guī)模是9MW/4.5MWh。儲能和機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合調(diào)頻之后，可以很好地響應(yīng)調(diào)度的指令。經(jīng)過對比，儲能投入前KP值2.9左右，投入之后，KP值可以達(dá)到5以上，最高可以達(dá)到6.2。項目總投資3400萬元，在半年試運(yùn)行期間，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益一千多萬，回收成本32%左右。在這大半年運(yùn)行時間內(nèi)，儲能系統(tǒng)經(jīng)歷了各種調(diào)度工況的檢驗，也經(jīng)歷了各種氣象條件的檢驗，整個儲能電站運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定。這是另外一個項目，山西平朔電廠，儲能規(guī)模9MW/4.5MWh，正在建設(shè)中。這是另外一個正在建設(shè)的項目，內(nèi)蒙古上都電廠，這個儲能的裝機(jī)規(guī)模是18MW/9MWh。
匯報完畢，謝謝大家！
