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“微電網(wǎng)與儲能”專場，施耐德電氣（中國）有限公司能效管理低壓業(yè)務部產(chǎn)品及應用市場部行業(yè)總監(jiān)趙天意在會上分享了主題報告《如何以智能方案提升儲能電氣系統(tǒng)可靠性》，以下為演講實錄：
趙天意：大家好！很開心今天有機會跟大家一起分享施耐德在儲能，尤其在智能化的儲能系統(tǒng)當中有什么方案，希望在線下的時候聽到大家的意見還有建議。今天跟大家溝通的主題是如何以智能電氣方案提升儲能系統(tǒng)可靠性，其實在中國經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，我們會發(fā)現(xiàn)從能源的產(chǎn)生和能源的消耗方面都有很大的變化，比如說新能源的發(fā)展，無論是風電光伏，波動性非常大的可再生能源已經(jīng)成為新增能量的主體，在負荷側從傳統(tǒng)的四大金剛煉化這些。這里大家會發(fā)現(xiàn)會有一個非常大的變遷在于發(fā)電側越來越多的傾向于可再生的波動型的發(fā)電側能源，對這種電子類的通信類的甚至關系到整個安全性的交通系統(tǒng)的能耗越來越高。
隨著發(fā)電側的波動性，中間有很大的一部分空間在智能電網(wǎng)上面進行解決的，因此我們一直說儲能是整個能源未來結構調整的心臟，或者換個角度來說，如果作為一個整個的系統(tǒng)來說，它是應用于整個能源當中可以積蓄可以控制，可以發(fā)用平衡的關鍵點。從電化學儲能這里所帶來的潛力和帶來的空間隨著整個能源結構調整是在不斷提升的。針對這些系統(tǒng)我們會發(fā)現(xiàn)儲能系統(tǒng)在自身發(fā)展當中其實比較年輕，最少有七八年的光伏甚至我們說已經(jīng)三四十年以上的成熟的火電核電技術來說，儲能還是一個正在成長當中的主力的調頻的能源所在。儲能現(xiàn)在所看到的基于全球范圍之內它的挑戰(zhàn)性來自于四個方面，全生命周期可靠性，這20年左右的周期伴隨著不斷的電池衰減還有不斷環(huán)境負荷的變化，如何提高可靠性是現(xiàn)在沒有遇到，但是未來一定會面對的全生命周期的可靠性的挑戰(zhàn)。
第二個，是專業(yè)管理效率，我們知道一般儲能電站，無論是電網(wǎng)側還是用戶側都是遠端運維式的方式，專業(yè)管理效率一方面意味著我們肯定要用最少的人工來實現(xiàn)對最大范圍最大容量的管理，另外一方面很關鍵的在于如何可以實現(xiàn)管理效率的全面提升，提升整個儲能運維整個儲能運行的效率。
第三個，其實就是現(xiàn)在最敏感的話題—投資回報率。什么時候儲能投資可以達到營收平衡？考慮到峰谷電價的差距還有園區(qū)內對整個用電容量的平衡度。但是毋庸置疑的就是現(xiàn)在整個能源投資的回報率是現(xiàn)在我們儲能系統(tǒng)面臨的很大的挑戰(zhàn)。在一些不發(fā)達地區(qū)如果一旦出現(xiàn)大規(guī)模的我們說的動亂的話，比如說電網(wǎng)崩潰源于整個核電被破壞，如果后端沒有能源的慣性系統(tǒng)，不能保證能源輸送的話就會出現(xiàn)全世界能源的解裂在智能化系統(tǒng)當中帶來的挑戰(zhàn)，如何應對這些挑戰(zhàn)，給大家分享一下我們所得到的信息。
先看一下施耐德所倡導的三重架構，從底端的互聯(lián)互通的設備來實現(xiàn)現(xiàn)場級別的快速有效的運維，到云端實現(xiàn)對整個系統(tǒng)，全生命周期的資產(chǎn)的管理還有優(yōu)化，通過這種開放，兼容的三層架構在儲能系統(tǒng)，在新能源系統(tǒng)達到一個最優(yōu)的管理平衡。首先第一個主題就是我們剛剛說的如何來提升全生命周期整個電力系統(tǒng)的可靠性。把一個電力系統(tǒng)打開之后可能有低壓配電系統(tǒng)還有中壓配電系統(tǒng)，構成安全性可靠性的很重要的一點。對整個電力系統(tǒng)來說是整個在儲能系統(tǒng)當中受環(huán)境影響性比較大，相對來說可能造成的損失不多但是造成的頻次是最高的，看一下從低壓配電到高壓配電，其實里面可以看到，比較核心的就是說像里面儲能系統(tǒng)電池輸出的，有的時候用熔斷器保護，相對來說具有比較穩(wěn)定可靠性的組合方案將比熔斷器更加可靠性。我們知道儲能系統(tǒng)很大的一個特點在于儲能的流動是雙向的，電池側進行充電也有可能由電池側向電網(wǎng)側進行放電，在選型設備的時候，對里面尤其是直流側的在使用當中的時候，它里面的核心關鍵這里面具有一個直流的極性，在使用當中的時候，必須要滿足要求，最高達到1500V在進行滅弧分段時會達到正常電壓的2000V的檔次，要求這個元件必須不具有極性，因為普通的光伏系統(tǒng)大家知道可以光伏的電能量到電直板如何保證元氣核心件的沒有極性的安裝使用是在選型當中一個關鍵，打造這種堅強的肌肉系統(tǒng)還有骨骼系統(tǒng)的核心。
這個全新一代的直流接觸器不像傳統(tǒng)的是用拍合單向結構，可以使它在儲能系統(tǒng)正負極之間或者網(wǎng)側和用戶側進行運行的時候，不會出現(xiàn)對設備自身的損害，在全生命周期運行的時候，如何選擇一個堅強骨骼，堅強肌肉系統(tǒng)保證全生命周期可靠性的原因還有它自身的分段還有滅弧，大部分的儲能裝置都是比較小的空間，在小型的空間之內如何保證對設備還有人身的安全，對電弧的要求非常關鍵，它可以保證在任何短路情況之下，安全距離為0，在短路極限分段情況下，人的手可以放在上面不會被灼傷的，這是對人身安全最高的可靠性的保障。小的空間之內，密閉散熱的空間非常小，造成很多的隱患故障。另一方面電弧的噴出導致整個低壓回路故障最主要原因，也是火災的最主要原因。
從最底層的設備來說，互聯(lián)互通也是我們現(xiàn)在非常關注的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，這里面的產(chǎn)品核心由一個一個產(chǎn)品組成的互聯(lián)互通的設備，可以形容為人體最小的神經(jīng)元可以把所有的數(shù)據(jù)信息采集上去，把整個人工智能或者機器學系統(tǒng)分為三個層次，最底層對數(shù)據(jù)的收集，既包括聽、看、感知還包括對各種環(huán)境參數(shù)的測量，這里可以知道比如說在儲能系統(tǒng)當中，在華東地區(qū)的儲能系統(tǒng)當中，對溫度的要求非常高，相對來說在一些可能我們電壓波動的情況之下，如何保證設備的可知性，這里其實是靠最底層的設備來實現(xiàn)的。從中端到高端，這里面的核心在于如何把所有的短路器所有的元件都作為一個可感知的神經(jīng)單元，來深入到儲能的每個角落里面，我們未來當阻網(wǎng)的時候可以接入到其他的設備當中去。
我們再看看管理效率，這個層次其實是我們可能無論在用戶側還是電網(wǎng)側都回避不了的永恒的命題，安全性是一個核心所在。這里面可以看到，在我們說的最底層設備把信息收上之后，在廠站儲能系統(tǒng)，直接接入到電網(wǎng)的系統(tǒng)當中，對于整個儲能廠站這里的現(xiàn)場管理其實體現(xiàn)的是我們的專業(yè)效率，體現(xiàn)出來也是在整個管理當中安全性和管理性的安全所在，對于儲能資產(chǎn)最大效能的發(fā)揮，也包含使用當中的對環(huán)境監(jiān)測、逆變器系統(tǒng)監(jiān)測以及設備老化的分析。就是開放性的閉環(huán)，可以兼容到電網(wǎng)現(xiàn)在的系統(tǒng)，可以兼容到現(xiàn)在園區(qū)當中已有的管理系統(tǒng)，封閉就是內部可以形成一個邏輯鏈的驗證，當一個短路器出現(xiàn)高溫報警之后，我們會知道后端的時候一定有負荷側出現(xiàn)的，可能出現(xiàn)的某一個短路，通過這個判斷，其實可以在廠站級給我們現(xiàn)場工程師最快的處理方式，讓他在第一時間之內處理故障，排除故障，對儲能系統(tǒng)非常關鍵的。自身不是我們說的應急大系統(tǒng)是24小時在線的系統(tǒng)，現(xiàn)場級別的管理其實非常關鍵的，它既代表著24小時在線的系統(tǒng)里面，管理的有效性，平時的時候不需要對它做更多的干預，一旦出現(xiàn)隱患故障的時候，是體現(xiàn)出電力系統(tǒng)安全性的核心指標之一。第二層的系統(tǒng)可以通過現(xiàn)場級別的PSO這一套系統(tǒng)，來提升整個效率。第三個層次也是非常關注的就是儲能投資回報率，未來隨著電池系統(tǒng)的本身的成本去掉，這個限值會越來越小，不能僅僅只考慮從電價當中賺的收益，還有在配電容量還有在整個系統(tǒng)當中獲得的效益的最大化。這里面可以看到如果從電氣，施耐德比較專業(yè)的做電氣管理系統(tǒng)，如何來支持在整個儲能系統(tǒng)收益的最大化，這里面有一個前期的體檢還有后期的會診，體檢代表的是正常在運行當中的時候，在一些關鍵的時間點，對整個儲能系統(tǒng)進行一個全面的檢測，如何對檢測結果進行數(shù)據(jù)分析，這里面其實體現(xiàn)的就是整個電力系統(tǒng)智能化管理的核心所在，這里面就是體檢還有會診這兩個系統(tǒng)所實現(xiàn)的方式。
比如說施耐德的千里眼系統(tǒng)，通過四個步驟，現(xiàn)場的評估，最終形成報表。但是報表里面的數(shù)據(jù)非常多，一般說大數(shù)據(jù)管理，大數(shù)據(jù)跟傳統(tǒng)管理的不一樣的地方，有三個地方，就是數(shù)據(jù)的大量性，數(shù)據(jù)的完備性，以及數(shù)據(jù)的多維度，如何提煉出有效信息，很簡單的通過千里眼系統(tǒng)當中，最終形成一個診斷報告。比如說50兆的儲能系統(tǒng)，某一個空調出現(xiàn)異常運行，原因在什么層次，可能出現(xiàn)了電池的回路問題，還是在變壓器出現(xiàn)了情況，這里面很有意思。這里面有很多比較經(jīng)典的案例，在很多工業(yè)系統(tǒng)當中發(fā)現(xiàn)某一個水泵在夜間的時候，能耗高于平時的，診斷發(fā)生了異常之后，經(jīng)過對比分析找到了故障的原因體現(xiàn)了自動化還有機器模塊所體現(xiàn)的價值。我們可以知道在整個生命周期上面，通過這一套系統(tǒng)的優(yōu)化可以最大程度的降低整個運營成本，實現(xiàn)收益的平衡。
最后說安全，安全是一個永恒的話題，我們一般很多我們認為智能化代表著不安全，因為智能化可能過分的強調智能化，代表的就是開放性或者可控性會下降，但是并非如此，這里看到其實系統(tǒng)安全分為硬件還有軟件兩個層次，包含數(shù)據(jù)的安全還有應用。如果從我們自己打開一個安全系統(tǒng)來說分兩個層次，第一個如何衡量一個系統(tǒng)，或者儲能管理系統(tǒng)是否安全，看它是不是符合標準，比如說這里面全部的國際標準，看一個比較重點的ISO27001，它所實現(xiàn)的關鍵的管理系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行認證，是一個體系認證，ISO27001將是一個很關鍵的因素?，F(xiàn)在成為國際標準，修改過了若干版，這一系列角度對信息系統(tǒng)提出安全。從軟件的標準化代碼的安全性到特權審核，才能保證從內部，所以說施耐德的安全系統(tǒng)，尤其是電力管理的系統(tǒng)，內部的時候有非常強的內控性，保證用戶在使用當中的時候不會出現(xiàn)兩大問題，一個問題是信息的損失還有信息的丟失。這邊不多說，因為儲能系統(tǒng)對我們來說大家非常專業(yè)，可以回顧看到在底層的神經(jīng)元還有肌肉骨骼到云端的全系列管理，可以實現(xiàn)在儲能挑戰(zhàn)的時候最優(yōu)化的設計。
我們可以看到國內的案例，馬里蘭州是美國最大一個新能源應用的州之一，里面的安全機構要求非常高，里面用的就是施耐德的儲能系統(tǒng)，來保證對新能源還有安全性系統(tǒng)這兩個之間負荷還有使用的平衡。只有智能化可以提升整個儲能的優(yōu)勢，而且也只有智能化可以提升整個儲能的可靠性，以后未來向在新能源走的路上一起同行，謝謝大家！
