11月10-11日，由湖南省能源局指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會主辦的“第三屆全國電源側(cè)儲能技術(shù)及應用高層研討會”在長沙華天酒店召開。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計院、系統(tǒng)集成商等領(lǐng)域的400余人參加了本次研討會。
會議期間，南瑞繼保電氣有限公司設(shè)計院院長朱曉彤分享了主題報告《大容量風儲聯(lián)合運行控制方案及工程實踐》。中國儲能網(wǎng)對其演講內(nèi)容進行了梳理，并在此分享給大家，供大家學習、交流。演講內(nèi)容如下：
朱曉彤：各位領(lǐng)導、各位專家、各位嘉賓，我報告題目是《大容量風儲聯(lián)合運行控制方案及工程實踐》。
電源側(cè)儲能在風電大規(guī)模接入的時候，是可以參與調(diào)峰，調(diào)頻等輔助服務(wù)市場的，國家最近也出了一些政策，會議資料里面也都有，就不強調(diào)了，在電源側(cè)加裝儲能是這兩年的熱點，怎能把電源側(cè)儲能的事情做好，我們進行了的思考，同時也依托安徽華能蒙城風儲這個項目把事情展開。
簡單介紹一下項目的情況，安徽蒙城風儲聯(lián)合的項目，是按照風機裝機容量20%規(guī)模配置，額定容量40兆瓦40兆瓦時，布置在小澗和許疃升壓站。
這個項目目標是以緩解華東電網(wǎng)調(diào)峰壓力，增加優(yōu)質(zhì)的調(diào)峰資源，配置發(fā)電側(cè)儲能，參與電力調(diào)節(jié)后的收益，是項目建設(shè)的目標，我們按照這個目標進行設(shè)計。儲能容量是按照母線風機容量20%配置，35KV側(cè)各設(shè)置了考核點，小澗是30兆瓦時本期一次上齊，許疃站本期10MWh，預留35KV母線10MWh。
(圖)這是相關(guān)接入站的主接線，按照儲能的模塊進行設(shè)計，2.98MWh磷酸鐵鋰電池艙，4X630KW的PCS，2800KVA升壓變構(gòu)成2.5MWh儲能單元。整個站一共是四個單元并接接入35kV I段，8單元并接接入35kV II段。
這個平面布置是儲能設(shè)備是跟風廠挨在一起，使用了原來生活區(qū)預留的場地，占地43X44平方米。南北豎向布置，安裝規(guī)模30MWh，本期一次上齊。
許疃是10兆瓦-10兆瓦時的，共設(shè)置了4個2.5MW模塊化儲能單元，包括3組AC-DC儲能單元。AC-DC+DC-DC儲能單元是業(yè)主自有新技術(shù)應用，實現(xiàn)電池簇的節(jié)能和細化管理。
許疃也是在預留場地內(nèi)，按照整體方正布置，從電池布置上做了一些考慮。講到容量的問題，剛才湖南綜合能源公司單總強調(diào)了容量的問題，是按照電網(wǎng)側(cè)的容量來考慮，電網(wǎng)側(cè)容量2.5MWh，要達到80%，直流側(cè)到交流側(cè)，通過我們計算也差不多。包括放電深度、電池系統(tǒng)放電效率，PCS其他損耗整個算下來直流側(cè)2.985MWh，這是容量問題，基本上80%不到一點。儲能艙分系統(tǒng)構(gòu)成，大家都很清楚了，就不多說了。
電池倉一共20個電池簇，每個簇18個模塊+一個高壓箱串聯(lián)，儲能艙是20個電池簇，能量密度還是比較高的。每個電池模塊是單體電芯。
這是升壓變流艙的布置圖，包含負荷開關(guān)室、變壓器室、變流器室，結(jié)構(gòu)比較緊湊，空間布置通過三維的設(shè)置，最終的布置非常集約化。
設(shè)計過程和施工過程，是從5月初啟動開始設(shè)計，通過整個5月完成從初設(shè)到施工移交，6月初就施工開始，8月底項目通過安徽電網(wǎng)的驗收，從設(shè)計角度來講給我們時間也不多。
6月3號剛剛開始正式簽訂合同，有些工作實際上是提前進行了，到8月27號2個月不到的時間，整個工程通過了電網(wǎng)的并網(wǎng)驗收。我們公司是做整體的EPC，設(shè)計階段和設(shè)備生產(chǎn)在廠內(nèi)各種協(xié)調(diào)做起來相對比較順，才可以短時間內(nèi)快速的實施完成。當時業(yè)主也說，這個項目確實只有你們能夠這么短時間內(nèi)達到他們的預期要求，他們的預期是8月底一定要并網(wǎng)。
下面是在這個項目中做的一些創(chuàng)新工作的考慮。
控制模式這是大家關(guān)心的，風儲聯(lián)合運行怎么控制，總結(jié)來說有兩個模式，一是調(diào)度直調(diào)儲能模式，相當于是大負荷又是電源;二是調(diào)度統(tǒng)調(diào)模式，對風場來看，儲能和風場指令內(nèi)部協(xié)調(diào)控制。
風儲聯(lián)合運行的方式下，電網(wǎng)調(diào)度對這種有什么需求?從調(diào)度的需求來說，風儲發(fā)電的EMS功率系統(tǒng)要滿足電網(wǎng)調(diào)度的要求，希望參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓，這是電網(wǎng)側(cè)帶來的要求。用戶側(cè)的需求，是要在安全運行的前提下，提高風電資源利用率，風電場出力性能滿足“兩個細則”要求，追求最大發(fā)電效益。所以控制必須要安全，在整體約束的情況下首先要保證是安全運行的，然后優(yōu)先滿足調(diào)度的要求，等電網(wǎng)側(cè)的需求滿足了，而系統(tǒng)又可用性的情況下，發(fā)電側(cè)再多做一些功能提高經(jīng)濟效率，比如說減少棄風等。
分兩個層面考慮控制，穩(wěn)態(tài)，正常運行的情況下，考慮三個模式，一是減少棄電的控制模式，有些地方風場還有消納的問題，限電的時候要控制儲能充電，湖南晚上風場出力比較大，到了白天反而少了，正好是晚上充電，白天可以放電，其實還可以再更狠一點，風場滿出力的情況下，通過儲能提高風場的收益;二是風功率預測補償模式，有的時候不限電，風場每天會提供風功率預測曲線，這個調(diào)度也會對風場進行考核，可以通過儲能把曲線跟預測的一致，通過這種方式減少考核的扣款。三是AVC模式，儲能系統(tǒng)參與到無功電壓控制，提高整站無功調(diào)節(jié)能力，可替代部分SVG容量，節(jié)省建設(shè)成本，這也是提高風場經(jīng)濟效益的手段。
講完穩(wěn)態(tài)控制，就要提到快速響應。風場希望參與到電網(wǎng)的一次調(diào)頻，甚至是緊急功率支撐模式和緊急電壓支撐模式，控制系統(tǒng)快速做響應，對技術(shù)要求水平是比較高的。我們考慮的優(yōu)先級是儲能快速控制系統(tǒng)優(yōu)先于穩(wěn)態(tài)下，實現(xiàn)方式是配置儲能協(xié)調(diào)控制器，通過并網(wǎng)點電壓頻率，實現(xiàn)應用功能。當然這個要跟調(diào)度或者是實際的需求進行匹配，到了一個省有很多的儲能站的時候，就可以做電網(wǎng)的緊急功率支撐。
開展了全三維的設(shè)計，因為主要是小澗原來的預留場地比較小，我們通過三維的設(shè)計，在更加緊湊情況下，碰撞的隱患可以避免，同時布局更加合理，從初設(shè)到施工都是三維設(shè)計，包括各個專業(yè)，水工結(jié)構(gòu)都開始做全三維的設(shè)計。
通過三維設(shè)計，總平布局方面，優(yōu)化了PCS艙進線的模式，采用模塊化設(shè)計，布局上面考慮合理的布局，電纜路徑最少，成本最優(yōu)。檢修方面模塊化方式更加適合檢修。
大家目前都很關(guān)心效率問題，在項目中設(shè)計了精準的能效監(jiān)控系統(tǒng)，首次在大型儲能站實現(xiàn)了能效精準監(jiān)測，能效節(jié)約下來都是錢。在儲能站各個回路，包括輔助用電回路、充放電主回路，額外設(shè)計了很多交流電表、直流電表、分流器等。通過優(yōu)化的設(shè)計，只增加了0.1%的投資，這非常容易接受。后面做儲能效能分析的時候可以做能效控制方面的改進。
調(diào)試方面，全面保障電池本體安全，聯(lián)合調(diào)試系統(tǒng)化調(diào)試方面做了很多工作，直流側(cè)增加了相關(guān)的項目，使得調(diào)試更加完善。
下面介紹一下儲能系統(tǒng)四個主要產(chǎn)品的特點，因為好的項目離不開好的產(chǎn)品。
PCS，我們采用的是電網(wǎng)級可靠設(shè)計，是跟電網(wǎng)保護設(shè)備同架構(gòu)，同時跟很多電池也有配合的經(jīng)驗，我們還有比較有特色的故障錄波，方便故障分析，儲能那么多電池，如果沒有很好的數(shù)據(jù)展示要找問題是非常困難的。
PMS，率先實現(xiàn)快速功率控制，毫秒級延時，全站功率響應30到60毫秒，滿足緊急情況下電網(wǎng)對儲能電站的要求。
儲能站的監(jiān)控也是很大的難點，比如含有大量的模塊的溫度信息，相關(guān)數(shù)據(jù)要上來，對于監(jiān)控系統(tǒng)是很大的挑戰(zhàn)，我們本來就做大的新能源集中監(jiān)控，都是一體化考慮，聯(lián)合運行的話儲能系統(tǒng)在站端是一體化的，同時還有一體化的集中監(jiān)控平臺，我們很多新能源企業(yè)也在使用集中監(jiān)控，對于所有的場站監(jiān)控更加如魚得水了。目前來看，監(jiān)控平臺最大的特點是大容量的存儲，許疃已經(jīng)超過4萬點，小澗已經(jīng)超過12萬點，隨著需求的增加，還會大量的增加，需要強大的系統(tǒng)把信息送上來。
BMS，是核心的控制部分。我們采用原生的IEC61850通訊，高效傳輸、快速響應;有系統(tǒng)在線診斷，電池及系統(tǒng)異常預警，豐富數(shù)據(jù)記錄等功能。
總結(jié)和展望部分，一是新能源快速發(fā)展的背景下怎么發(fā)揮更大的作用，我們也會進一步深入研究風儲聯(lián)合控制，充分發(fā)揮儲能作用。
儲能的安全性和綜合效率，加大研究電池BMS系統(tǒng)監(jiān)控及故障退出系統(tǒng)，火災分區(qū)消防方案，以及各個消防手段的應用研究，最大限度保證儲能電站的安全性，相信通過合理的配置和設(shè)計，一定可以在效率方面有所提升。
和創(chuàng)新非常重要。到2050年，海上浮動能力將占所有海上風電的三分之一。
