國家電投黃河水電設計中心主任李曉峰

聚焦“技術應用雙創(chuàng)新，規(guī)模儲能新起點”，通過組織主題演講、展覽展示、創(chuàng)新大賽、專題研討、項目考察、新品公布、技術交流等多種活動，多維度精準對接全球儲能市場與應用，助力我國儲能公司與國際接軌，為儲能公司搭建與政策制定者、規(guī)劃者、電網(wǎng)管理者、電力公司、能源服務商的交流互動平臺。2019年五月18-二十日，中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟、我國科學院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”，國家電投黃河水電設計中心主任李曉峰在會上發(fā)言。

大家好！我是李曉峰，我們公司重要從事新能源發(fā)電領域的方案供應，施工設計和項目建設。前邊的領導和各位專家都講的很好，我這次重要和大家分享一下我們在新能源系統(tǒng)里頭設計方面的一些心得，重要是和新能源配套的。

四個內(nèi)容：第一個新能源發(fā)電面對的問題，第二個，新能源發(fā)展對儲能的應用要求，介紹兩個案例，還有存在的一些問題。前面這兩個問題基本上大家都清楚了，已經(jīng)介紹過了，我就不再說了。

儲能在我們新能源里干什么呢？我們新能源現(xiàn)在發(fā)展到這個地步，基本上已經(jīng)發(fā)展到天花板了，怎么繼續(xù)讓它健康有效的發(fā)展呢？我們要引入儲能，儲能在新能源發(fā)展中的作用，基本上我們要實現(xiàn)這5個功能才能保證它是一個可控的電源，可控、可調(diào)的，不是垃圾電源，而是一個能夠取代常規(guī)能源的一個電源。

新能源配套儲能聯(lián)合運行，我們可以實現(xiàn)一些好處，優(yōu)點是什么？

（1）可以增強新能源電源的調(diào)節(jié)能力。

（2）提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和可靠性。

（3）提高負荷的可控性。

（4）提高新能源電站的輸出特性。

（5）增強大規(guī)模集中式新能源發(fā)電送出能力，提升消納水平。

（6）為電網(wǎng)供應輔助服務。

工程案例1，項目海拔在3000米左右，光伏系統(tǒng)是兩個光伏子方陣，重要為光伏電站不同的組件，干過光伏的大家都知道，組件有雙面有單面，支架有固定的有跟蹤的，還有不同的逆變閑形式，加入儲能，通過分散式和集中式的接入方式進行比較，解決削峰填谷，這種運行方式，我們拿這個數(shù)據(jù)運行數(shù)據(jù)，同時開展應用示范工作。

光伏系統(tǒng)一共18個光伏/光儲子方陣。10個子方陣采用固定式支架，傾角均為33度。儲能系統(tǒng)是這樣的，在16個子方陣里頭配套分散式的儲能單元，同時建設6套集中式儲能單元，6套儲能電源我們可以認為是電源側(cè)的儲能，全部是采用戶外型設備，儲能電池采用三元鋰，磷酸鐵鋰、全釩液流。儲能設備基本上采用儲能變流器、直流變換器和光儲一體機這種設備。

16套分散式的儲能單元共配置容量9MWh，容量配置按照光伏子方陣的容量，根據(jù)限電情況，按照目前電網(wǎng)下達的限電功率，從20%-40%進行容量配比，重要是測試儲能系統(tǒng)在光伏側(cè)分散布置時的功能，6套集中式的單元，一共7MWh，直接在電壓側(cè)。這是比較分析，16個子方陣里頭我們根據(jù)組件和支架的不同，組件和支架的不同決定發(fā)電的特性。這時候氣電量是不同的，這時候根據(jù)發(fā)電的特性配置電池。

接入方式，這個工程采用經(jīng)逆變器直流側(cè)或交流側(cè)介入和經(jīng)35KV交流母線接入兩種方式。第一種就近充放電所以損耗較少，優(yōu)勢比較大。第二種和電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)接入方式是一樣的，便于就近控制和維護，但是因為是在遠端充放電，損耗比上一個方式要大。

我們先看第一種方式，第一種方式是在直流系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)直接并聯(lián)，這個圖上看到了，儲能系統(tǒng)經(jīng)過直流變換器和光伏直流匯流箱并聯(lián)，集中式逆變器具備雙向逆變功能。

第二種，采用光儲一體機，大家看到圖片里頭，光儲一體機是三端設備，一端接交流側(cè)，另外兩端一個接光伏直流，一個接電池，單機容量30MW/100MWh，直接接到直流側(cè)的時候有什么好處？可以就近進行儲能充電，雖然主光伏側(cè)投資成本新增了，但是通過這個方式可以把電量就近存起來，不因為限電的問題損失我的收益。還有個問題，所有的小容量設備全部就近分散布置，解決了鋰離子電池燃燒爆炸的危險性，可以減少到最小的范圍。

還有一種方式是交流側(cè)接入，這種接入方式儲能直接和阻串式逆變器結合使用，這是箱變，對側(cè)是集裝箱里頭的設備，這是相比較剛才的設備，這是在光伏的匯流側(cè)解決的。

還有一種方式，這是35KV接入的，這種方式和剛才的方式有點類似，但是相當于把我的組件變成了另外一種電池，這種接線有什么好處呢？可以在共用一套設備的情況下可以在下面接不同的電池類型。這種方式儲流變壓器，目前電網(wǎng)側(cè)做的基本就是這種方式。

第二個案例：風電儲能，上一個工程已經(jīng)在2017年投運了，目前正在進行控制策略的調(diào)整和完善。這兩個項目是在建的，但是投標已經(jīng)完成了，風電已經(jīng)建設完了，儲能要在八月份全部投運，兩個項目基本在一起，基本海拔在3200米以內(nèi)。

儲能是這樣的，通過第一個實驗基地項目的設計經(jīng)驗和建設經(jīng)驗，我們覺得儲能系統(tǒng)還是分布到就地比較好，重要采用分布式就地安裝和集中式控制，為何這樣子？我們想把新能源電站打造成一個可控的電站，送到電網(wǎng)的時候，它是一個優(yōu)質(zhì)電源，我們不要再讓電網(wǎng)再進行和其他電源的配套了，我們送過去就是一個可控的電源和一個優(yōu)質(zhì)的電源，這樣子可以減少電網(wǎng)的調(diào)度能力和他再進行儲能配置容量的費用。

現(xiàn)在配置的時候是在風機附近直接配置儲能電源，電池采用三元鋰、磷酸鐵鋰、全釩液流。液流電池的特點是利用循環(huán)次數(shù)高和燃燒爆炸可能性小的特點，同時利用時間長，充放電時間很長，我們設置是5個小時解決風電比光伏更不可靠的波動性的問題。0.5C是用于鋰離子電池，作為能量型的，2C的電池也是用鋰離子電池，是作為風電這種功率忽高忽低的時候我們進行功率調(diào)整和頻率調(diào)整的作用，減少兩個細則對我的考核，這個也是全部采用戶外集裝箱方式。

單體容量，液流的電池和低倍率的電池單機容量都是5MWh一套，2C的是0.5MWh。烏蘭和這個類似，因為只在4臺風機上裝，所以我們裝的都是能量型電池。接入方式采用分散布置，集中控制，電氣接線：儲能單元與風機變流器并聯(lián)接入風機箱變低壓側(cè)。

控制方式：風電場設置能量管理控制系統(tǒng)，用于集中管理風機和儲能單元。這套控制系統(tǒng)采用南瑞繼保的系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是集升壓站監(jiān)控，風電場監(jiān)控和儲能監(jiān)控合一的一套系統(tǒng)，把原來的三大腦袋現(xiàn)在合成一個腦袋，這樣有利于設備的優(yōu)化和費用的降低。

就地平衡，各儲能單元接到控制指令后，結合對應風機的實時出力，就地吸收和釋放能量。電氣接線基本上我的儲能單元通過我的變壓器升壓成690V和風機變流器配套使用，這是一個電氣接線。

這里頭我們有兩個控制方式：第一個適用于機械化控制的儲能單元，還有一個適用于快速控制的。機械化控制的，我們就把它歸納到削峰填谷和解決氣風限電問題。這是我們的通信框圖，用于快速控制的里頭有一個快速控制網(wǎng)，這個快速控制網(wǎng)直接針對變流器，對電池儲能進行充放電。這套系統(tǒng)要求南瑞繼保的監(jiān)控系統(tǒng)，變流器是陽光電源和北京索英的。電池系統(tǒng)是三星的三元鋰，松下的18650和寧德的CTL的電池。整體的閉環(huán)時間要求在200毫秒以內(nèi)完成，下達指令以后，頻率調(diào)整完以后是在200毫秒以內(nèi)閉環(huán)運行。

現(xiàn)在存在的問題，經(jīng)過這兩個項目的設計、建設和現(xiàn)在的運行，現(xiàn)在有幾個問題：

第一個設備規(guī)則參數(shù)不一，為何呢？因為儲能設備的性能參數(shù)、設備命名、信息點表不一，造成設計制造、運行不一樣，同樣的有的叫電池簇，有的叫電池模組，什么名字都不一樣，所以我們建議統(tǒng)一制造標準和命名標準。

第二，系統(tǒng)的匹配性不強，儲能系統(tǒng)和新能源發(fā)電系統(tǒng)之間的電氣連接要通過變壓器、規(guī)約轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。我們做設計就是按照規(guī)程規(guī)范，不同電壓，不同標準的東西要連接在一起。大家可以看到這張圖里面新增的一個變壓器，新增了一個規(guī)約轉(zhuǎn)換器，這兩個設備，作為整個系統(tǒng)之間只是新增了一個費用和一個損耗。所以我們建議，我們的儲能設備和光伏發(fā)電設備應該是標準一致的，包括規(guī)則、電壓應該做出合一的。這種設備不但造成了投資新增，而且造成了整體損耗降低，這是不利于整體的系統(tǒng)集成的。

第三，認證和測試標準不一。目前我們用的鋰離子電池，實際上投標給我們送的認證報告和測試報告全部都是動力鋰電池，沒有一個說專門應用于儲能電池的設備。這里頭為何說不適應呢？運行溫度、放電深度、循環(huán)次數(shù)、系統(tǒng)效率和衰減率，這是決定了一個儲能系統(tǒng)收益率的問題，我們更重視的是循環(huán)次數(shù)，但是實驗報告里頭對循環(huán)字數(shù)多的做3000次，少的500次，這種完全達不到儲能的收益的標準。

另外，關于儲能系統(tǒng)整體的測試標準沒有，整體的測試標準不只是指PCS或者一個儲能系統(tǒng)的，或者是他們兩者之間的，而是說我們建完新能源儲能系統(tǒng)以后，整體的測試的標準，現(xiàn)在我們的規(guī)范和標準都不適用于儲能的應用。同時液流電池也沒有第三方的認證和測試報告，經(jīng)過調(diào)查，我們了解到不是他不做，而是現(xiàn)有的認證的公司，他的技術達不到，怎么說呢？說明我們現(xiàn)在測試的手段和技術已經(jīng)滿足不了我們儲能的發(fā)展了。

第四，電池安全性的問題，電池安全性，搞過電力系統(tǒng)的人我們都知道安全性是最重要的，我們是在安全性的地方才講究技術先進性，所以對材料的穩(wěn)定性，充放電的方式，保護電池熱冷空和消防是要整體考慮，這是一個整體集成的技術，不是一個單方面就能搞定的，所以系統(tǒng)集成很重要。

第五，控制策略和能量管理功能不成熟，控制策略不支持是一個很大的問題，我們辛辛苦苦存的電池，假如熱備的時候控制策略搞不好，可能我們一晚上把這個電放完了，最大的問題就是，我想充的時候充不進去，想放的時候放不出去，這個時候是控制策略對儲能是最大的難點。能量管理系統(tǒng)現(xiàn)在不是簡簡單單的就是管這兩個東西，管新能源和儲能，一定要結合調(diào)度上的功能預測、AGC/AVC、監(jiān)控、運動系統(tǒng)，按照光儲/風儲發(fā)電模式進行設計。

第六，現(xiàn)在都搞平價上網(wǎng)，搞平價上網(wǎng)以后我加裝儲能，但是效益如何？所以儲能是一個系統(tǒng)工程，從小的方面說，它是一個設備的集成，從中間說，它是一個設計制造建設和運行的集成，從大的方面說，它是結合我們發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、設計制造側(cè)以及國家政策的整體的大的系統(tǒng)集成。總之，我們黃河水電公司為實現(xiàn)新能源發(fā)電徹底替代常規(guī)能源的努力上，我們供應技術支撐，盡我們央企的社會責任，謝謝大家！