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中国电科院电工与新材料所:储能系统典型案例及及关键技术解析
2017-09-25


中国电科院电工与新材料所主任李建林在9月17日举行的中国能源研究会年会2017分论坛“储能推动能源创新发展”上发表演讲。

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以下是发言实录:


储能系统典型案例

电力系统五大环节中部署了示范工程也验证了储能的关键作用,今天我把本人主要参与的八个示范工程给大家进行一个汇报,其中前三个大家听得比较多我快一点,从示范工程当中总结了5个比较关键的技术和大家分享一下。


八项工程展示一下前三个是国家风光储输示范工程,辽宁卧牛、甘肃九泉、赫尔姆的,后面几个是近期开展取得阶段性进展跟大家分享一下。


首先国家风光储输示范工程大家很了解,验证峰巅光伏中加上储能它的典型作用,尤其我们有一个863工程是验证多种类型的储能系统的优势互补,通过工程运转达到进电的目的,运行效果良好。


1.这是我们的示范图,通过示范工程论证储能跟踪,及储能促进波动方面收益比较明显。过程中我们对风电光伏发展达到了任务书中的要求,中间有两个比较明确的指标,一个是每分钟2%的波动率,每十分钟7%的波动率,通过储能和风电光伏联合运行达到了当时既定的指标。


2.辽宁卧牛石是在49.5MW接入示范系统,验证了跟踪平滑两个作用,也验证了紧急支撑作用,从波形上看到,证明储能在这四大方面有明显作用。


3.在风电场加了储能系统,第一加了两种储能系统。一种是在3MW华锐提升机组的穿越能力,另外加了MW级储能系统,MW级系统提升可观能力,通过运行情况证明这两款电池作用是比较明显的。


这是实景图。


后面几个工程也是近几年我们新做的,我们加了15MW的储能风险,这是我们的实景图,这是我们进度表。前段时间通过了国家电网的验收,中间加的18MWh加入了青海省总公司调度,验证了储能光伏运行提升运行能力,减少“弃光”,这对我们在格尔木地区减少弃光提供了探索。


这是储能系统的实景图,这是我们15MW/18MWh的布景。


这是我们布局  图,15WM/18MWh储能图,这是实物图。


4.这是我们开发的调度监控系统,可以监控到运行状态,SOC状态、电压及各方面是否能正常执行的界面。


这是D5000平台,在青海西宁距离格尔木800公里以外可以实时监测每节电池运行状态,可以关注调度指南下发下去整个调度的情况。


这是我们对整个电站进行了运行统计,不管在晴天、阴雨天都验证了储能功能良好的运转。


然后把运行结构和大家分享一下,不管是在多云天气、晴天和晴转云的天气,大家可以看出由储能介入之后,光储能能很好地进行调度储电。


靠光伏系统单纯跟踪,60%几、50%的概率,我们储能系统进入以后,跟踪误差达到90%几,要求在90%概率以下以满足5%的误差。通过实证论证了储能系统在光伏电站中典型的作用。


5.另外一个示范工程是在山西电网加装了相应储能系统我们进行了评估。由于我们储能系统介入之后,整个火电系统答复提升了AGC性能,高的时候可以补到5.0,收益值和这个是直接相关的。


常规火电组相应AGC要么明显滞后,要么响应时间跟不上,这个图说明K1比较低,红的是AGC跟起来有难度,误差比较大。由于储能介入之后,可以使跟踪精度得到大幅度提升,这是他们之间能力的比对图。


这块是我们实际运行过程中拿的一些数据和大家共享一下。可以看出,单独的火电机组小于AGC比较困难,要么时间不够要么撞墙了。储能系统介入实际运行相符合,储能介入K1、K2、K3值得到分布提升,最终KP值提高上来可以带来一些收益,每个地方补偿策略不一样,拿AGC补偿好的一天得到7、8万甚至4、5万。


有人进行估算,整个储能电站每年配合火电机组,能把收益性能大幅提升,效益运行最好的每年到1500-2000万的收益,这不是各个地方都能得到的,跟当地政策有关系,山西不仅依托华北区两个细则,充分配合了政策,充分论证了调频储能是可行的,商业模式比较清晰。


6.其中一个是在保定,英利园区验证在工业园区中储能的典型作用,它的基本参数和结构图不展开。


这是实景图,里面有柴油机、锂电池、飞轮储能、CPS等。这是实际运行抓的图,通过系统能量管理,不管功率型储能系统还是能量型储能系统都能很好联合起来运行,这有两个能量指标。


第一要求并高网切换时间小于20毫秒我们做到15.2毫秒,波动数满足任务书要求,这是我们顺利突破的。


7.欣旺达这个工程是我们的实景图,并连网切换。


这是我们设计的场景,光伏和储能之间不停切换,找它比较合理配置的结构图。


刚才是微网的示范工程,另外一个示范工程在吉林,在吉林电网上碰到一些问题,采用蓄电式锅炉进行调解,调解速度比较慢,运行单一,针对这个设计一个示范工程,在这上面加了储能系统,这是我们实际的落地图。大家知道我们是在200MW的风电厂,这是基建图,在这个基础上加了一部分储能系统。使我们储能系统和蓄电式锅炉联合运行。


这是实景图。


这是软件监控图,3个锅炉、4个蓄热罐。风多了用不了就存起来。


单靠蓄电池锅炉减少弃风的效果图,这是弃风的,蓄电式锅炉可以减少弃风的,由储能系统和蓄热式锅炉联合运行。


这是给锅炉设计好的配合曲线,在风、储、热更好地跟上蓄热式锅炉运行的曲线。


蓝色是弃风的功率,红色是锅炉的功率,棕色是储能的速率,这根线跟踪弃风功率跟踪得更好,时间上匹配得更合适。


刚才介绍了八个示范工程,依托几个示范工程总结了几个关键技术供大家共享。


1.百MW电站是国家战略,从1MW、30MW乃至百MW不是放大,有很多核心技术。这是我们国家有重点研发计划支撑的,刚才已经有专家提到了,有些核心技术,比如如何使多个PCS并联起来等是核心技术要掌握的。


2.刚才示范工程论证了各自的作用,这里有多个策略之间如何综合起来把它切换好,也是有一定的技术。


3.不管是在风电场风电站,本来有传统的SVG在,我们现在策略各自运行,假如能把储能系统和SVG联合起来进行论证起的作用更明显,这是我们做的对比图。大家可以看出这是为了简单支撑电压,全靠SVG工作比较慢。这一块储能和常规设备配合起来效果更明显。


4.综合起来先进的控制技术。技术里含多方面,比如启动好,再一个功率分配,为了干中的功率指令,投入几组就可以运行了,投三组还是进一步有核心技术在。


虚拟储能和常规的配合起来虚拟同步技术。另外在用户侧假如储能很多时候由电网对它统一调度,“汇聚”作用这块有很多先进控制技术值得关注。


5.储能载体技术。现在把储能系统放到集装箱里是比较便捷的,并对用户负责施工量各方面比较小的,可是大家忽略一个问题,很多地方招投技术规范要求集装箱能使用25年,整个系统是25年以上的,印标识都敢印。据我们了解有些集装箱使用10年,环境恶劣还往下减。若干年之后给载体带来的威胁可能会危及到社会安全,这块还是需要对载体进行深入的研究,要它具备防风沙的能力,耐盐物,核心技术不能小觑。

结论及建议 

所有储能技术中电化学是比较快的,来所长提出的长寿命、低成本,高转换效率、高安全是必要条件,不管那个储能系统具备这个才能足够推广。


MW级、10MW级技术已经掌握了,100MW需要进一步提升。


呼吁各个层面储能具体政策量化了更有意义,补贴资源需要进一步丰富,在峰谷差上需要各地努力,江苏实现了把峰谷差进行调整。另外需求的响应。减少规划审批流程,不同省之间策略不同,比如在江苏接这个比较容易备个案就可以,在山西接这个很难,第一个吃螃蟹的也想呼吁这块能把接入搞得更流畅。


另外是税收,各方面提一些策略,假如有可能在这几方面进行相应政策,对我们后期更有帮助。