2018年8月2日青海海東舉辦的中國儲能西部論壇,在“儲能項目開發(fā)案例與實踐”環(huán)節(jié),北控智慧能源投資有限公司總經(jīng)理蘭云鵬作了“高比例可再生能源場景下儲能的應(yīng)用”主題報告,以下為演講全文。
蘭云鵬:各位來賓,各位朋友,大家好,我是北控新能源集團(tuán)下的北控智慧能源投資有限公司蘭云鵬,非常榮幸今天參與這個會議,也把我們整個儲能行業(yè)的發(fā)展思路和想法跟大家做一個交流。
北控智慧能源投資有限公司是今年2月份剛剛成立的,專注于投資儲能、微電網(wǎng)和智慧能源的投資平臺。目前我們在英國、澳洲、美國等做一些儲能項目,在國內(nèi)的江蘇、北京、西藏等地有一些成功的案例,今天我們主要是把去年做的羊易20MWH的一個儲能電站進(jìn)行分析。
我匯報的內(nèi)容主要分為四部分:1、能源革命之儲能微電網(wǎng);2、羊易儲能電站項目背景;3、儲能微電網(wǎng)核心技術(shù)解析;4、小結(jié)。
首先我說一下能源革命之儲能微電網(wǎng)。我們判斷以后的能源發(fā)展方向包括以下幾部分:
一個是以用戶側(cè)微電網(wǎng)群虛擬電廠為架構(gòu)的能源供給。在電網(wǎng)側(cè)會有大型的獨(dú)立儲能電站,這里面有化學(xué)儲能和抽水蓄能電站,還有以集中式光伏、風(fēng)電(新能源+儲能)的能源供給方式。
能源發(fā)展的路徑:第一個是傳統(tǒng)的布電模式,以大規(guī)模、集中方的供電模式,對環(huán)境不友好;第二個是是集中式新能源+儲能的供電模式,和傳統(tǒng)的能源相比有更好的調(diào)節(jié)性能、度電成本更低,更好的環(huán)境友好性;第三個是分布式供電模塊,分布式、靠近用戶的被光伏/風(fēng)電/儲能替代的區(qū)域供電模式(低碳耗、更經(jīng)濟(jì)),這是目前大家都在試行的微電網(wǎng)和并電網(wǎng),這種損耗低,更具有經(jīng)濟(jì)性;第三步我們的改革就是分布式+儲能,比如說通過儲能技術(shù)平抑分布式能源和發(fā)電波動,匹配供需、削峰降谷;最后是多能互補(bǔ)及微電網(wǎng),通過職能控制策略,實現(xiàn)各種能源的調(diào)配與優(yōu)化,提升投資收益率。形成微電網(wǎng)群,對多個微電網(wǎng)進(jìn)行綜合控制,實現(xiàn)微電網(wǎng)群與大電網(wǎng)的電力的交易與能源交易。
接下來我們介紹一下我們的項目-西藏嘉天羊易20MWh儲能電站,西藏嘉天羊易光伏電站儲能項目位于海拔4700米的拉薩市當(dāng)雄縣,儲能系統(tǒng)是一套4.5MW/20.7MWh的磷酸鐵鋰和鉛碳電池的混合系統(tǒng),該系統(tǒng)可為電網(wǎng)提供調(diào)峰、一次調(diào)頻、二次AGC調(diào)頻和AVC調(diào)節(jié)等多項功能。項目從設(shè)計到并網(wǎng),僅歷時三個月,是目前我國海拔最高、建設(shè)周期最快、容量最大的投入商業(yè)運(yùn)行的儲能項目。這個項目是在去年10月份開工,歷時三個月。該項目按“無人值班,少人值守”運(yùn)行功能設(shè)計,采用全智能控制,可以自動實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制和能量管理,儲能系統(tǒng)配置1套能量管理系統(tǒng)(EMS)。
主要功能包括:1、控制羊易光儲系統(tǒng)的自動運(yùn)行,實現(xiàn)系統(tǒng)主要指標(biāo)要求;2、與光伏電站的SCADA(含:AGC&AVC系統(tǒng))通信,執(zhí)行網(wǎng)調(diào)調(diào)節(jié)指令;3、提供及時的預(yù)警信息和故障報警信息,以及儲能設(shè)備實時狀態(tài)信息,為光儲互補(bǔ)系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障;4、提供滿足網(wǎng)調(diào)要求的其它輔助服務(wù)功能。實際上我們希望最后形成一個完全電網(wǎng)間友好的互動關(guān)系。
這個是我們現(xiàn)在運(yùn)行的狀態(tài),到12月建完以后,它的優(yōu)勢包括:1、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠:儲能系統(tǒng)自運(yùn)行以來每天為電網(wǎng)穩(wěn)定提供約一萬三千度電量;2、系統(tǒng)運(yùn)行效率高:儲能系統(tǒng)在35kV側(cè)運(yùn)行效率達(dá)85%,遠(yuǎn)高于業(yè)界78%的平均水平;3、系統(tǒng)響應(yīng)速度快:儲能系統(tǒng)響應(yīng)速度在100毫秒以內(nèi);4、多臺儲能變流器并聯(lián)技術(shù):18臺儲能變流器并聯(lián)并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行,是目前世界上最多儲能變流器并聯(lián)運(yùn)行的項目。該項目遠(yuǎn)高于2016年國家863課題的6臺儲能變流器并聯(lián)運(yùn)行數(shù)量。這個技術(shù)的意義是為大型的儲能電站成本降低提供支持。如果做大型的電網(wǎng)級的儲能,必須要把成本降下來才行。
接下來介紹一下儲能微電網(wǎng)里面的一些關(guān)鍵技術(shù):
1、項目頂層設(shè)計
大規(guī)模的儲能系統(tǒng)有著不同的應(yīng)用場景和商業(yè)模式,有的儲能系統(tǒng)是單一的電網(wǎng)調(diào)峰,有的儲能系統(tǒng)是調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)壓等多重應(yīng)用場景的結(jié)合。根據(jù)不同的項目,大規(guī)模儲能系統(tǒng)的功率配置和電池配置和選型也是完全不同的。我們現(xiàn)在在英國做100兆瓦時的電網(wǎng)調(diào)節(jié)項目,我們要提供備用服務(wù),包括容量、電網(wǎng)調(diào)頻,所以這一塊對電池這一塊,到底用功率型,還是能量型,所以配比是非常關(guān)鍵的,需要按控制系統(tǒng)來。但最終我們要通過不同的配比要達(dá)到電網(wǎng)的指標(biāo)之后達(dá)到最優(yōu)。藏嘉天羊易20MWh項目采用鋰電+鉛碳的方式來實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻和調(diào)峰的功能,鋰電系統(tǒng)主要參與系統(tǒng)的一次、二次調(diào)頻;鉛碳系統(tǒng)參與系統(tǒng)調(diào)峰,通過這樣的組合設(shè)計降低了系統(tǒng)造價,提高了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
整個儲能系統(tǒng)可以以VF源和PQ源同時并列并網(wǎng)運(yùn)行,根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)峰的需求以及各自儲能系統(tǒng)SOC的狀態(tài),EMS系統(tǒng)下發(fā)指令快速切換每個儲能系統(tǒng)的工作模式,達(dá)到整個系統(tǒng)既能調(diào)峰,又能在電網(wǎng)需要的時刻參與電網(wǎng)一次和二次調(diào)頻。
2、關(guān)鍵技術(shù)第二個就是儲能系統(tǒng)繼承。
根據(jù)儲能系統(tǒng)頂層規(guī)劃,儲能系統(tǒng)集成需要從最底端的電芯選型(電池模組、電池包和電池簇)到儲能系統(tǒng)配置(包含了BMS分時均衡的電池個數(shù)、均衡電流大小、集裝箱內(nèi)部熱管理系統(tǒng)、PCS工作模式、PCS底端控制邏輯及上層EMS控制策略的制定等)進(jìn)行全方位的把控。
西藏嘉天羊易光伏電站內(nèi)的Pack設(shè)計和集裝箱內(nèi)部管理使得儲能系統(tǒng)在最大的充放電倍率下,Pack內(nèi)部電芯最大溫度差不超過1度;同時,集裝箱內(nèi)的散熱系統(tǒng)的設(shè)計確保電芯在集裝箱內(nèi)最大溫度差不超過2度,從而確保了儲能系統(tǒng)在運(yùn)行環(huán)境中的一致性。
3、關(guān)鍵技術(shù)3—BMS均衡技術(shù)
BMS面臨的挑戰(zhàn):MW級儲能系統(tǒng)中包含數(shù)萬顆電池電芯,即便通過嚴(yán)格的篩選,電芯成組后不一致性也會倍增,BMS均衡控制難度加大。大容量的儲能系統(tǒng)需要電芯并聯(lián)進(jìn)行容量擴(kuò)充,BMS對并聯(lián)電芯的檢測手段難以準(zhǔn)確判定問題電芯和問題pack。電池在運(yùn)行過程中,由于各類因素的影響,導(dǎo)致不同Pack其衰減曲線不一致,擴(kuò)大儲能系統(tǒng)內(nèi)部的不一致性。BMS的硬件設(shè)計、均衡策略必須和Pack設(shè)計以及整個儲能系統(tǒng)功能參數(shù)緊密結(jié)合。BMS均衡能夠整體提升儲能系統(tǒng)的充、放電容量,降低系統(tǒng)的短板效應(yīng)。
西藏嘉天羊易儲能電站從BMS的硬件設(shè)計到后臺的均衡都有獨(dú)特的設(shè)計方案和控制策略。該技術(shù)使得鋰電儲能系統(tǒng)在一次充放電的過程中就能達(dá)到均衡(1C的充放電倍率,5%以內(nèi)的容量差距)。這里面還有SOH的測算精度等問題。同時,BMS通過智能算法能夠估算每個電芯的電壓值和健康狀態(tài),SOC的計算精度達(dá)到3%(業(yè)界水平5%),SOH的測算精度也是業(yè)界領(lǐng)先水平。
4、關(guān)鍵技術(shù)—PCS多級VF并聯(lián)技術(shù)
PCS面臨的挑戰(zhàn):傳統(tǒng)PQ控制方式不足以體現(xiàn)儲能系統(tǒng)靈活、快速、穩(wěn)定的電源特性。傳統(tǒng)的VF控制方式難以實現(xiàn)多機(jī)并聯(lián),電壓源容量和支撐能力的擴(kuò)充受限。多機(jī)VF控制并聯(lián)方式的環(huán)流與儲能并網(wǎng)點(diǎn)、連接線路阻抗等密切相關(guān),控制難度較大。
對于大規(guī)模儲能系統(tǒng),PCS多級VF并聯(lián)技術(shù)一直是業(yè)界急需攻克的難題。PCS多級VF并聯(lián)技術(shù)可以大幅度降低系統(tǒng)造價,簡化系統(tǒng)設(shè)計,提高系統(tǒng)瞬時反映能力。
西藏嘉天羊易項目達(dá)到18臺PCS以VF并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行(無任何二次通信),該18臺PCS可為電網(wǎng)提供一次調(diào)頻和AVC調(diào)節(jié)(四象限無縫調(diào)節(jié)),系統(tǒng)一次調(diào)頻響應(yīng)時間約為50ms-80ms之間,響應(yīng)精度達(dá)到99.5%以上,該系統(tǒng)為大規(guī)?;瘜W(xué)儲能替代傳統(tǒng)的抽水蓄能電站打下基礎(chǔ)。
黑啟動:4月11日中午12點(diǎn)40分左右,西藏嘉天羊易電站外電網(wǎng)110kV線路故障,站內(nèi)所有儲能逆變器以電壓源模式黑啟動給電站供電,并投入3MW光伏發(fā)電,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行至晚上11點(diǎn)電網(wǎng)恢復(fù)。此次線路故障驗證了大規(guī)模儲能在電網(wǎng)中的重要性。
5、關(guān)鍵技術(shù)5—PCS無縫切換技術(shù)
PCS可以以V/F的形式并網(wǎng)運(yùn)行,給電網(wǎng)提供一次調(diào)頻、調(diào)壓等電力輔助服務(wù)。在電網(wǎng)故障時,它無需進(jìn)行PQ和VF的切換直接進(jìn)入到孤網(wǎng)運(yùn)行模式,為孤網(wǎng)提供電壓和頻率的設(shè)定值(reference),從而確保重要負(fù)荷的不間斷供電。該項技術(shù)的使用可以使PCS系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng),同時可以提供傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)不能實現(xiàn)的一次調(diào)頻、二次調(diào)頻和無功調(diào)節(jié)等電力輔助服務(wù)。該項技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和對電能質(zhì)量要求高的客戶。同時對提高微電網(wǎng)供電可靠性有著重要作用。右圖為切換時電流、電壓的變化曲線。
6、關(guān)鍵技術(shù)6—智能化能量管理系統(tǒng)EMS
羊易儲能電站在運(yùn)行過程中,EMS能夠根據(jù)電池BMS的采集數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電實際和預(yù)測數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)調(diào)度指令,通過AI智能算法在線對儲能系統(tǒng)進(jìn)行充放電修正,對PCS工作模式進(jìn)行切換,從而確保電池在各種工況下循環(huán)壽命能夠最大化。由于儲能系統(tǒng)的充放電特性隨著環(huán)境溫度變化、循環(huán)次數(shù)的遞增而不斷發(fā)生變化,EMS采用自學(xué)習(xí)功能來對儲能系統(tǒng)充放電進(jìn)行控制,延緩電池的衰減。EMS系統(tǒng)能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)判斷出電芯的工作狀態(tài),可以及時預(yù)警和提示更換損壞電芯,確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
7、關(guān)鍵鍵技術(shù)7—“新能源+儲能”的協(xié)調(diào)控制
8、關(guān)鍵技術(shù)8—微電網(wǎng)及微電網(wǎng)集群控制
我們認(rèn)為未來的發(fā)展趨勢是以微電網(wǎng)為單元,微電網(wǎng)集群為區(qū)域的供電方式,大電網(wǎng)將逐步退至后備電源的地位。由此衍生出的虛擬電廠,云端大數(shù)據(jù)調(diào)度平臺以及各種AI智能算法,大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將成為微電網(wǎng)及微電網(wǎng)集群EMS的一個發(fā)展趨向。
9、關(guān)鍵技術(shù)9—區(qū)域能源管理平臺(區(qū)域自治)
區(qū)域能源管理平臺可實現(xiàn)對多個微電網(wǎng)的運(yùn)行控制,建立多微電網(wǎng)間的競價機(jī)制,旨在:提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高用能的經(jīng)濟(jì)性、提高可再生能源比例、現(xiàn)電力交易和能源交易。分布式發(fā)電與大電網(wǎng)的關(guān)系,從單方面依賴轉(zhuǎn)變?yōu)楹献骰ペA。
未來將會把供暖、供冷和供電等多樣能源的轉(zhuǎn)換,通過各種儲能技術(shù)(儲電、儲熱和儲冷),利用能源最優(yōu)調(diào)配進(jìn)行EMS來實現(xiàn)。北控團(tuán)隊在這方面已經(jīng)做好充足的技術(shù)儲備,并計劃在二連浩特項目上進(jìn)行實時。
儲能行業(yè)目前處于行業(yè)爆發(fā)期,是一個市場規(guī)模超過千億、收益率高、現(xiàn)金流好且技術(shù)門檻高的行業(yè)。在未來的一段時期內(nèi),儲能行業(yè)將形成若干大型能源公司,資源逐步向優(yōu)勢企業(yè)集中的局面,全球儲能市場規(guī)模有望突破萬億級。
在這千億市場規(guī)模面前,關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和使用將是決定成敗的關(guān)鍵因素,我們有信心在能源革命的浪潮中,策馬揚(yáng)鞭,奏響推動能源變革的最強(qiáng)音!我們希望有志跟我們合作的同仁們,我們一起共同發(fā)展,共同努力,謝謝大家!
蘭云鵬:各位來賓,各位朋友,大家好,我是北控新能源集團(tuán)下的北控智慧能源投資有限公司蘭云鵬,非常榮幸今天參與這個會議,也把我們整個儲能行業(yè)的發(fā)展思路和想法跟大家做一個交流。
北控智慧能源投資有限公司是今年2月份剛剛成立的,專注于投資儲能、微電網(wǎng)和智慧能源的投資平臺。目前我們在英國、澳洲、美國等做一些儲能項目,在國內(nèi)的江蘇、北京、西藏等地有一些成功的案例,今天我們主要是把去年做的羊易20MWH的一個儲能電站進(jìn)行分析。
我匯報的內(nèi)容主要分為四部分:1、能源革命之儲能微電網(wǎng);2、羊易儲能電站項目背景;3、儲能微電網(wǎng)核心技術(shù)解析;4、小結(jié)。
首先我說一下能源革命之儲能微電網(wǎng)。我們判斷以后的能源發(fā)展方向包括以下幾部分:
一個是以用戶側(cè)微電網(wǎng)群虛擬電廠為架構(gòu)的能源供給。在電網(wǎng)側(cè)會有大型的獨(dú)立儲能電站,這里面有化學(xué)儲能和抽水蓄能電站,還有以集中式光伏、風(fēng)電(新能源+儲能)的能源供給方式。
能源發(fā)展的路徑:第一個是傳統(tǒng)的布電模式,以大規(guī)模、集中方的供電模式,對環(huán)境不友好;第二個是是集中式新能源+儲能的供電模式,和傳統(tǒng)的能源相比有更好的調(diào)節(jié)性能、度電成本更低,更好的環(huán)境友好性;第三個是分布式供電模塊,分布式、靠近用戶的被光伏/風(fēng)電/儲能替代的區(qū)域供電模式(低碳耗、更經(jīng)濟(jì)),這是目前大家都在試行的微電網(wǎng)和并電網(wǎng),這種損耗低,更具有經(jīng)濟(jì)性;第三步我們的改革就是分布式+儲能,比如說通過儲能技術(shù)平抑分布式能源和發(fā)電波動,匹配供需、削峰降谷;最后是多能互補(bǔ)及微電網(wǎng),通過職能控制策略,實現(xiàn)各種能源的調(diào)配與優(yōu)化,提升投資收益率。形成微電網(wǎng)群,對多個微電網(wǎng)進(jìn)行綜合控制,實現(xiàn)微電網(wǎng)群與大電網(wǎng)的電力的交易與能源交易。
接下來我們介紹一下我們的項目-西藏嘉天羊易20MWh儲能電站,西藏嘉天羊易光伏電站儲能項目位于海拔4700米的拉薩市當(dāng)雄縣,儲能系統(tǒng)是一套4.5MW/20.7MWh的磷酸鐵鋰和鉛碳電池的混合系統(tǒng),該系統(tǒng)可為電網(wǎng)提供調(diào)峰、一次調(diào)頻、二次AGC調(diào)頻和AVC調(diào)節(jié)等多項功能。項目從設(shè)計到并網(wǎng),僅歷時三個月,是目前我國海拔最高、建設(shè)周期最快、容量最大的投入商業(yè)運(yùn)行的儲能項目。這個項目是在去年10月份開工,歷時三個月。該項目按“無人值班,少人值守”運(yùn)行功能設(shè)計,采用全智能控制,可以自動實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制和能量管理,儲能系統(tǒng)配置1套能量管理系統(tǒng)(EMS)。
主要功能包括:1、控制羊易光儲系統(tǒng)的自動運(yùn)行,實現(xiàn)系統(tǒng)主要指標(biāo)要求;2、與光伏電站的SCADA(含:AGC&AVC系統(tǒng))通信,執(zhí)行網(wǎng)調(diào)調(diào)節(jié)指令;3、提供及時的預(yù)警信息和故障報警信息,以及儲能設(shè)備實時狀態(tài)信息,為光儲互補(bǔ)系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障;4、提供滿足網(wǎng)調(diào)要求的其它輔助服務(wù)功能。實際上我們希望最后形成一個完全電網(wǎng)間友好的互動關(guān)系。
這個是我們現(xiàn)在運(yùn)行的狀態(tài),到12月建完以后,它的優(yōu)勢包括:1、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠:儲能系統(tǒng)自運(yùn)行以來每天為電網(wǎng)穩(wěn)定提供約一萬三千度電量;2、系統(tǒng)運(yùn)行效率高:儲能系統(tǒng)在35kV側(cè)運(yùn)行效率達(dá)85%,遠(yuǎn)高于業(yè)界78%的平均水平;3、系統(tǒng)響應(yīng)速度快:儲能系統(tǒng)響應(yīng)速度在100毫秒以內(nèi);4、多臺儲能變流器并聯(lián)技術(shù):18臺儲能變流器并聯(lián)并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行,是目前世界上最多儲能變流器并聯(lián)運(yùn)行的項目。該項目遠(yuǎn)高于2016年國家863課題的6臺儲能變流器并聯(lián)運(yùn)行數(shù)量。這個技術(shù)的意義是為大型的儲能電站成本降低提供支持。如果做大型的電網(wǎng)級的儲能,必須要把成本降下來才行。
接下來介紹一下儲能微電網(wǎng)里面的一些關(guān)鍵技術(shù):
1、項目頂層設(shè)計
大規(guī)模的儲能系統(tǒng)有著不同的應(yīng)用場景和商業(yè)模式,有的儲能系統(tǒng)是單一的電網(wǎng)調(diào)峰,有的儲能系統(tǒng)是調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)壓等多重應(yīng)用場景的結(jié)合。根據(jù)不同的項目,大規(guī)模儲能系統(tǒng)的功率配置和電池配置和選型也是完全不同的。我們現(xiàn)在在英國做100兆瓦時的電網(wǎng)調(diào)節(jié)項目,我們要提供備用服務(wù),包括容量、電網(wǎng)調(diào)頻,所以這一塊對電池這一塊,到底用功率型,還是能量型,所以配比是非常關(guān)鍵的,需要按控制系統(tǒng)來。但最終我們要通過不同的配比要達(dá)到電網(wǎng)的指標(biāo)之后達(dá)到最優(yōu)。藏嘉天羊易20MWh項目采用鋰電+鉛碳的方式來實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻和調(diào)峰的功能,鋰電系統(tǒng)主要參與系統(tǒng)的一次、二次調(diào)頻;鉛碳系統(tǒng)參與系統(tǒng)調(diào)峰,通過這樣的組合設(shè)計降低了系統(tǒng)造價,提高了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
整個儲能系統(tǒng)可以以VF源和PQ源同時并列并網(wǎng)運(yùn)行,根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)峰的需求以及各自儲能系統(tǒng)SOC的狀態(tài),EMS系統(tǒng)下發(fā)指令快速切換每個儲能系統(tǒng)的工作模式,達(dá)到整個系統(tǒng)既能調(diào)峰,又能在電網(wǎng)需要的時刻參與電網(wǎng)一次和二次調(diào)頻。
2、關(guān)鍵技術(shù)第二個就是儲能系統(tǒng)繼承。
根據(jù)儲能系統(tǒng)頂層規(guī)劃,儲能系統(tǒng)集成需要從最底端的電芯選型(電池模組、電池包和電池簇)到儲能系統(tǒng)配置(包含了BMS分時均衡的電池個數(shù)、均衡電流大小、集裝箱內(nèi)部熱管理系統(tǒng)、PCS工作模式、PCS底端控制邏輯及上層EMS控制策略的制定等)進(jìn)行全方位的把控。
西藏嘉天羊易光伏電站內(nèi)的Pack設(shè)計和集裝箱內(nèi)部管理使得儲能系統(tǒng)在最大的充放電倍率下,Pack內(nèi)部電芯最大溫度差不超過1度;同時,集裝箱內(nèi)的散熱系統(tǒng)的設(shè)計確保電芯在集裝箱內(nèi)最大溫度差不超過2度,從而確保了儲能系統(tǒng)在運(yùn)行環(huán)境中的一致性。
3、關(guān)鍵技術(shù)3—BMS均衡技術(shù)
BMS面臨的挑戰(zhàn):MW級儲能系統(tǒng)中包含數(shù)萬顆電池電芯,即便通過嚴(yán)格的篩選,電芯成組后不一致性也會倍增,BMS均衡控制難度加大。大容量的儲能系統(tǒng)需要電芯并聯(lián)進(jìn)行容量擴(kuò)充,BMS對并聯(lián)電芯的檢測手段難以準(zhǔn)確判定問題電芯和問題pack。電池在運(yùn)行過程中,由于各類因素的影響,導(dǎo)致不同Pack其衰減曲線不一致,擴(kuò)大儲能系統(tǒng)內(nèi)部的不一致性。BMS的硬件設(shè)計、均衡策略必須和Pack設(shè)計以及整個儲能系統(tǒng)功能參數(shù)緊密結(jié)合。BMS均衡能夠整體提升儲能系統(tǒng)的充、放電容量,降低系統(tǒng)的短板效應(yīng)。
西藏嘉天羊易儲能電站從BMS的硬件設(shè)計到后臺的均衡都有獨(dú)特的設(shè)計方案和控制策略。該技術(shù)使得鋰電儲能系統(tǒng)在一次充放電的過程中就能達(dá)到均衡(1C的充放電倍率,5%以內(nèi)的容量差距)。這里面還有SOH的測算精度等問題。同時,BMS通過智能算法能夠估算每個電芯的電壓值和健康狀態(tài),SOC的計算精度達(dá)到3%(業(yè)界水平5%),SOH的測算精度也是業(yè)界領(lǐng)先水平。
4、關(guān)鍵技術(shù)—PCS多級VF并聯(lián)技術(shù)
PCS面臨的挑戰(zhàn):傳統(tǒng)PQ控制方式不足以體現(xiàn)儲能系統(tǒng)靈活、快速、穩(wěn)定的電源特性。傳統(tǒng)的VF控制方式難以實現(xiàn)多機(jī)并聯(lián),電壓源容量和支撐能力的擴(kuò)充受限。多機(jī)VF控制并聯(lián)方式的環(huán)流與儲能并網(wǎng)點(diǎn)、連接線路阻抗等密切相關(guān),控制難度較大。
對于大規(guī)模儲能系統(tǒng),PCS多級VF并聯(lián)技術(shù)一直是業(yè)界急需攻克的難題。PCS多級VF并聯(lián)技術(shù)可以大幅度降低系統(tǒng)造價,簡化系統(tǒng)設(shè)計,提高系統(tǒng)瞬時反映能力。
西藏嘉天羊易項目達(dá)到18臺PCS以VF并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行(無任何二次通信),該18臺PCS可為電網(wǎng)提供一次調(diào)頻和AVC調(diào)節(jié)(四象限無縫調(diào)節(jié)),系統(tǒng)一次調(diào)頻響應(yīng)時間約為50ms-80ms之間,響應(yīng)精度達(dá)到99.5%以上,該系統(tǒng)為大規(guī)?;瘜W(xué)儲能替代傳統(tǒng)的抽水蓄能電站打下基礎(chǔ)。
黑啟動:4月11日中午12點(diǎn)40分左右,西藏嘉天羊易電站外電網(wǎng)110kV線路故障,站內(nèi)所有儲能逆變器以電壓源模式黑啟動給電站供電,并投入3MW光伏發(fā)電,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行至晚上11點(diǎn)電網(wǎng)恢復(fù)。此次線路故障驗證了大規(guī)模儲能在電網(wǎng)中的重要性。
5、關(guān)鍵技術(shù)5—PCS無縫切換技術(shù)
PCS可以以V/F的形式并網(wǎng)運(yùn)行,給電網(wǎng)提供一次調(diào)頻、調(diào)壓等電力輔助服務(wù)。在電網(wǎng)故障時,它無需進(jìn)行PQ和VF的切換直接進(jìn)入到孤網(wǎng)運(yùn)行模式,為孤網(wǎng)提供電壓和頻率的設(shè)定值(reference),從而確保重要負(fù)荷的不間斷供電。該項技術(shù)的使用可以使PCS系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng),同時可以提供傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)不能實現(xiàn)的一次調(diào)頻、二次調(diào)頻和無功調(diào)節(jié)等電力輔助服務(wù)。該項技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和對電能質(zhì)量要求高的客戶。同時對提高微電網(wǎng)供電可靠性有著重要作用。右圖為切換時電流、電壓的變化曲線。
6、關(guān)鍵技術(shù)6—智能化能量管理系統(tǒng)EMS
羊易儲能電站在運(yùn)行過程中,EMS能夠根據(jù)電池BMS的采集數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電實際和預(yù)測數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)調(diào)度指令,通過AI智能算法在線對儲能系統(tǒng)進(jìn)行充放電修正,對PCS工作模式進(jìn)行切換,從而確保電池在各種工況下循環(huán)壽命能夠最大化。由于儲能系統(tǒng)的充放電特性隨著環(huán)境溫度變化、循環(huán)次數(shù)的遞增而不斷發(fā)生變化,EMS采用自學(xué)習(xí)功能來對儲能系統(tǒng)充放電進(jìn)行控制,延緩電池的衰減。EMS系統(tǒng)能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)判斷出電芯的工作狀態(tài),可以及時預(yù)警和提示更換損壞電芯,確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
7、關(guān)鍵鍵技術(shù)7—“新能源+儲能”的協(xié)調(diào)控制
8、關(guān)鍵技術(shù)8—微電網(wǎng)及微電網(wǎng)集群控制
我們認(rèn)為未來的發(fā)展趨勢是以微電網(wǎng)為單元,微電網(wǎng)集群為區(qū)域的供電方式,大電網(wǎng)將逐步退至后備電源的地位。由此衍生出的虛擬電廠,云端大數(shù)據(jù)調(diào)度平臺以及各種AI智能算法,大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將成為微電網(wǎng)及微電網(wǎng)集群EMS的一個發(fā)展趨向。
9、關(guān)鍵技術(shù)9—區(qū)域能源管理平臺(區(qū)域自治)
區(qū)域能源管理平臺可實現(xiàn)對多個微電網(wǎng)的運(yùn)行控制,建立多微電網(wǎng)間的競價機(jī)制,旨在:提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高用能的經(jīng)濟(jì)性、提高可再生能源比例、現(xiàn)電力交易和能源交易。分布式發(fā)電與大電網(wǎng)的關(guān)系,從單方面依賴轉(zhuǎn)變?yōu)楹献骰ペA。
未來將會把供暖、供冷和供電等多樣能源的轉(zhuǎn)換,通過各種儲能技術(shù)(儲電、儲熱和儲冷),利用能源最優(yōu)調(diào)配進(jìn)行EMS來實現(xiàn)。北控團(tuán)隊在這方面已經(jīng)做好充足的技術(shù)儲備,并計劃在二連浩特項目上進(jìn)行實時。
儲能行業(yè)目前處于行業(yè)爆發(fā)期,是一個市場規(guī)模超過千億、收益率高、現(xiàn)金流好且技術(shù)門檻高的行業(yè)。在未來的一段時期內(nèi),儲能行業(yè)將形成若干大型能源公司,資源逐步向優(yōu)勢企業(yè)集中的局面,全球儲能市場規(guī)模有望突破萬億級。
在這千億市場規(guī)模面前,關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和使用將是決定成敗的關(guān)鍵因素,我們有信心在能源革命的浪潮中,策馬揚(yáng)鞭,奏響推動能源變革的最強(qiáng)音!我們希望有志跟我們合作的同仁們,我們一起共同發(fā)展,共同努力,謝謝大家!

