中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月24—26日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合200余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在深圳鵬瑞萊佛士酒店召開。此次大會(huì)主題是“共建儲(chǔ)能生態(tài)鏈，開啟應(yīng)用新時(shí)代”。 來(lái)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的1621人參加了本屆大會(huì)。本次大會(huì)由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)、中國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)組和中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
在24日下午的“儲(chǔ)能電站規(guī)劃與設(shè)計(jì)”專場(chǎng)，中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司電控工程技術(shù)部高級(jí)工程師魏遠(yuǎn)分享了主題報(bào)告《電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐》。會(huì)務(wù)組對(duì)發(fā)言人的演講速記做了梳理，方便大家會(huì)后交流、學(xué)習(xí)，以下是速記全文：
魏遠(yuǎn)：各位同行，各位專家，大家下午好！
我來(lái)自中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，很高興有這次機(jī)會(huì)、借助這個(gè)平臺(tái)給大家分享一下我們?cè)趦?chǔ)能項(xiàng)目上的一些經(jīng)驗(yàn)。
我匯報(bào)的題目是：多場(chǎng)景電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)劃與設(shè)計(jì)實(shí)踐。
我的匯報(bào)主要分以下幾部分：儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)實(shí)踐、儲(chǔ)能電站容量規(guī)劃、儲(chǔ)能電站運(yùn)行控制仿真、西北院設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能電站工程。
隨著我國(guó)新能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能市場(chǎng)空間是非常廣大的，預(yù)測(cè)近五年內(nèi)儲(chǔ)能的裝機(jī)會(huì)有爆發(fā)式增長(zhǎng)。右邊的餅圖，目前在國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)，除了裝機(jī)容量排在第一位的抽水蓄能電站，電化學(xué)儲(chǔ)能在其他儲(chǔ)能技術(shù)中的占比在不斷提升。
目前儲(chǔ)能技術(shù)蓬勃發(fā)展，我們總結(jié)了儲(chǔ)能電站的三個(gè)發(fā)展特點(diǎn)，第一個(gè)特點(diǎn)是容量大型化。目前國(guó)內(nèi)不斷涌現(xiàn)出百兆瓦時(shí)級(jí)別的大容量?jī)?chǔ)能電站。第二個(gè)特點(diǎn)是高度集成化，現(xiàn)在儲(chǔ)能商通過(guò)戶外式集裝箱系統(tǒng)把儲(chǔ)能很多功能基本實(shí)現(xiàn)了，是一個(gè)高度集成化的系統(tǒng)。第三個(gè)特點(diǎn)是應(yīng)用場(chǎng)景全面化，在新能源的并網(wǎng)、火電調(diào)頻、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻都有廣闊的用戶前景。
這是目前儲(chǔ)能系統(tǒng)里兩個(gè)主要設(shè)備，儲(chǔ)能電池和儲(chǔ)能PCS的主流參數(shù)。以磷酸鐵鋰電池來(lái)介紹，目前市面上主要的電池都是1C為主，要調(diào)頻也有2C以上的磷酸鐵鋰電芯。各個(gè)廠商的壽命也可以大約5000次，隨著價(jià)格不斷下探。目前儲(chǔ)能集裝箱系統(tǒng)造價(jià)含集裝箱和電池每瓦時(shí)在1.2-1.6元左右，相比幾年前成本已經(jīng)大幅下降。
第二個(gè)主要設(shè)備是儲(chǔ)能PCS。目前單臺(tái)儲(chǔ)能PCS容量最大能做到3MW，各廠家效率承諾大于98%。儲(chǔ)能PCS作為儲(chǔ)能并網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，功能也非常全面。包括有PQ控制、VF控制、虛擬同步機(jī)VSG控制、離/并網(wǎng)控制等。目前儲(chǔ)能PCS基本支持長(zhǎng)期1.1倍過(guò)載，短期1.2倍，超短期可以達(dá)到1.3倍過(guò)載能力。
作為設(shè)計(jì)單位，我們?cè)谠O(shè)計(jì)大型儲(chǔ)能電站裝備中遇到了一些問(wèn)題
第一個(gè)問(wèn)題是預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站的布置間距問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)困擾我們很久了。關(guān)于儲(chǔ)能集裝箱之間的防火間距。預(yù)制艙能否可以采用雙層布置。第二個(gè)問(wèn)題是隨著大型儲(chǔ)能電站越來(lái)越大，系統(tǒng)集裝箱數(shù)目是很大的，如果是高溫地區(qū)可能會(huì)采用一些水冷方案。這樣將近數(shù)百個(gè)集裝箱集成在一起，站用電是不可忽視的量，站用電是否需要設(shè)獨(dú)立站用變，是否可以由集裝箱來(lái)承擔(dān)一部分自己的自耗電。第三個(gè)是預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站消防系統(tǒng)問(wèn)題，儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)一般是帶氣體消防，但在儲(chǔ)能集裝箱外儲(chǔ)能區(qū)域是否設(shè)置水消防系統(tǒng)，還沒(méi)有明確定論。這里列出了中電聯(lián)一個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，《預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站消防技術(shù)規(guī)范》，它對(duì)上面幾個(gè)問(wèn)題有了比較明確的答復(fù)。第一，布置間距，電池預(yù)制箱間距不小于3米，如果設(shè)防火墻，對(duì)防火墻尺寸有一定要求。對(duì)于儲(chǔ)能的布置方式，建議單層布置，雙層布置還有很多問(wèn)題目前還沒(méi)有搞清楚。第二，對(duì)于大于10MWh的儲(chǔ)能電站要設(shè)置消防水系統(tǒng)。對(duì)于消防給水系統(tǒng)我們?cè)O(shè)計(jì)單位目前還比較困惑，因?yàn)閲?guó)家電網(wǎng)公司有一個(gè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》，明確提出當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不能采用水噴淋方式滅火的。
以上是我們目前遇到的一些問(wèn)題，希望會(huì)后和大家進(jìn)行深入的探討。
第二個(gè)方面，關(guān)于大型儲(chǔ)能電站的控制問(wèn)題。
我們參與了一些國(guó)外大型儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)中遇到一些問(wèn)題，比如以大型光伏電站為例，它包括光伏場(chǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、升壓站設(shè)備，每一個(gè)系統(tǒng)有自己的控制系統(tǒng)，比如儲(chǔ)能的EMS，它可以對(duì)上接收指令，對(duì)下向PCS發(fā)送功率分配指令。光伏場(chǎng)有一個(gè)智能環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，也可以對(duì)上接收指令，對(duì)下向光伏逆變器分配指令。但這些系統(tǒng)之間如何進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。我們目前調(diào)研國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)能設(shè)備廠商，能夠提供上述上層協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的成熟產(chǎn)品還是比較少的。這一塊可能也是我們下一步需要研發(fā)的。
這是我們?cè)趨⑴c海外儲(chǔ)能項(xiàng)目中總結(jié)出的一些儲(chǔ)能電站標(biāo)準(zhǔn)，包括儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能中壓和低壓設(shè)備，還有儲(chǔ)能消防放火規(guī)范，分享給大家（見PPT）。
第二部分，多場(chǎng)景儲(chǔ)能電站容量規(guī)劃。
這個(gè)場(chǎng)景主要包括發(fā)電側(cè)的新能源、火電，電網(wǎng)側(cè)的儲(chǔ)能容量規(guī)劃方法。
第一個(gè)，風(fēng)電+儲(chǔ)能容量規(guī)劃，對(duì)于大規(guī)模集成的儲(chǔ)能系統(tǒng)，以儲(chǔ)能和風(fēng)電是分別獨(dú)立采用交流中壓電網(wǎng)方案為例。我們通過(guò)收集當(dāng)?shù)氐臍v史風(fēng)場(chǎng)出力曲線，采用濾波方法，可以模擬出配置儲(chǔ)能之后風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合平滑出力的效果，可以給出不同的儲(chǔ)能配置容量和平滑效果之間的關(guān)系曲線。
下一個(gè)是光伏+儲(chǔ)能，采用同樣的方法可以對(duì)光伏儲(chǔ)能平滑效果進(jìn)行定量的評(píng)估。
下一個(gè)是火電+儲(chǔ)能，左邊的圖是一個(gè)電型的火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D，目前大部分火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻項(xiàng)目是對(duì)原有火電廠的技術(shù)改造，儲(chǔ)能是接入廠用電系統(tǒng)，通過(guò)廠用電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)?；饍?chǔ)聯(lián)合調(diào)頻有一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)叫KP，有三個(gè)分指標(biāo)：調(diào)節(jié)速度、響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)精度。目前全國(guó)各省市的電力市場(chǎng)關(guān)于KP的計(jì)算方法略有差異，以甘肅省《電力輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則》計(jì)算公式為例，我們對(duì)甘肅某火電廠加裝儲(chǔ)能后調(diào)頻效果進(jìn)行定量評(píng)估，發(fā)現(xiàn)在加裝之前KP值在0.5-1之間，加裝儲(chǔ)能之后調(diào)頻效果可以達(dá)到2-3，效果顯著提升。
這是我們總結(jié)的關(guān)于新能源儲(chǔ)能和火電儲(chǔ)能配置容量的結(jié)論。對(duì)于新能源+儲(chǔ)能，隨著波動(dòng)率考核要求的提升，儲(chǔ)能的功率是逐漸提升的。關(guān)于儲(chǔ)能配置時(shí)長(zhǎng)，一般在平滑新能源波動(dòng)目標(biāo)下為約為1小時(shí)左右，如果需要削峰填谷、調(diào)峰能力，要具體結(jié)合當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷情況和新能源資源情況進(jìn)行更精確的評(píng)估。關(guān)于火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻目前業(yè)界通常的配置方法是機(jī)組容量的3%，時(shí)間是按半小時(shí)考慮。比如對(duì)于兩臺(tái)60萬(wàn)機(jī)組，配置的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)能容量在18MW/9 MWh左右。
關(guān)于火儲(chǔ)聯(lián)合配置，我們有一些建議，配置的具體容量還是要具體結(jié)合火電廠歷史接收的AGC指令進(jìn)行細(xì)化評(píng)估。當(dāng)條件允許時(shí)盡量采用1小時(shí)的，這樣電芯可以采用1C倍率的電芯，對(duì)電池的壽命有很大的幫助，能延長(zhǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命。
下面這幅圖是我們當(dāng)時(shí)收集甘肅某電廠的電網(wǎng)AGC指令，對(duì)它的指令功率區(qū)間進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖可以評(píng)估出配置的儲(chǔ)能能夠覆蓋到的AGC指令范圍，有一個(gè)比較具體的了解。（見PPT）
這是解決電網(wǎng)調(diào)峰需求，采用基于電力系統(tǒng)生產(chǎn)模擬的方法，通過(guò)建立優(yōu)化約束條件，目標(biāo)是使整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電成本最低，決策量包括發(fā)電機(jī)組啟停、發(fā)電功率、儲(chǔ)能需求等，通過(guò)建立雙層優(yōu)化的方法，能夠給出區(qū)域及電網(wǎng)儲(chǔ)能容量的規(guī)劃。這個(gè)圖是一個(gè)仿真圖（見PPT）。
另外一點(diǎn)，在我們做規(guī)劃時(shí)，儲(chǔ)能的壽命，各種廠商提出的電池循環(huán)次數(shù)是基于國(guó)標(biāo)的恒功率滿充滿放循環(huán)的指標(biāo)，但電池在實(shí)際運(yùn)行中是充換電頻繁轉(zhuǎn)化，充換電深度不斷變化的。頻繁充換電下電池使用的壽命如何等效折算到基于國(guó)標(biāo)的標(biāo)稱循環(huán)壽命，我們采用了一定的算法優(yōu)化。根據(jù)前面得到的儲(chǔ)能容量配置曲線后，采用這種“雨流計(jì)數(shù)”方法可以把儲(chǔ)能的等效循環(huán)壽命測(cè)算出來(lái)，方便我們進(jìn)行下一步測(cè)算整個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的項(xiàng)目投資收益。
第三部分，儲(chǔ)能電站運(yùn)行控制仿真。
為什么要做這件事情，因?yàn)樽鲞@個(gè)仿真可以檢驗(yàn)這個(gè)儲(chǔ)能容量的配置效果，還可以檢驗(yàn)控系統(tǒng)制策略與控制效果，通過(guò)建立仿真模型可以模擬系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的故障電流、電壓等，能夠指導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備選型和方案設(shè)計(jì)。
這個(gè)仿真是以風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)為例，這是風(fēng)機(jī)及其控制系統(tǒng)、儲(chǔ)能及其空氣系統(tǒng)，通過(guò)模擬控制策略，最后可以得出仿真結(jié)果曲線。比如這兩幅圖就是風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行在平滑波動(dòng)和跟蹤計(jì)劃下的兩個(gè)出力曲線圖，通過(guò)這個(gè)曲線圖可以分析出配置的容量到底合不合適。比如在風(fēng)速什么條件下儲(chǔ)能容量是不夠的，大概就可以得出比較準(zhǔn)確的結(jié)論。
這是我們做的一個(gè)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的仿真，可以通過(guò)控制儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)行目標(biāo)的轉(zhuǎn)換，比如，剛開始時(shí)讓儲(chǔ)能跟蹤本地負(fù)荷，隨后等光伏啟動(dòng)后我們讓儲(chǔ)能進(jìn)行平滑出力。
第四部分，介紹一下西北院在儲(chǔ)能電站實(shí)際已經(jīng)實(shí)施的工程項(xiàng)目。
第一個(gè)是魯能海西州多能互補(bǔ)集成項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目是2018年12月份全部并網(wǎng)，由400MW風(fēng)電，200MW光伏，50MW/100MWh儲(chǔ)能和50MW/600MWh的光熱組成，這個(gè)項(xiàng)目是我國(guó)第一批多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目年發(fā)電量達(dá)到12.6億千瓦時(shí)，每年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約40萬(wàn)噸。
這是這個(gè)項(xiàng)目的全景圖，中間發(fā)藍(lán)光的是多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制中心，旁邊是330KV升壓站，再這旁邊是50MW/100MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)，遠(yuǎn)側(cè)是光伏場(chǎng)，風(fēng)電廠離這里比較遠(yuǎn)。
海西項(xiàng)目的儲(chǔ)能系統(tǒng)有50個(gè)1MW/2MWh儲(chǔ)能電池箱+25個(gè)儲(chǔ)能電壓箱組成，采用的是磷酸鐵鋰電池，電芯是1C倍率，壽命是6000次。
這個(gè)項(xiàng)目?jī)?chǔ)能的主要運(yùn)行目標(biāo)是比較多的，因?yàn)樗且粋€(gè)多能互補(bǔ)項(xiàng)目，首先是平滑風(fēng)光出力，還可以削峰填谷，儲(chǔ)能還可以直接接受當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)調(diào)度，獨(dú)立參與電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻，最后探索多種能源的協(xié)調(diào)互補(bǔ)控制方式。
第二個(gè)項(xiàng)目是我們目前在西藏做的項(xiàng)目，西藏猛獅崗巴縣光儲(chǔ)項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目的光伏裝機(jī)是40MW，儲(chǔ)能裝機(jī)是40MW/5h。
大家可能會(huì)問(wèn)為什么這個(gè)項(xiàng)目?jī)?chǔ)能裝機(jī)和光伏裝機(jī)是一樣的。這跟西藏當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)相關(guān)，在日喀則地區(qū)電網(wǎng)比較薄弱，火電機(jī)組比較少，主要是新能源，而且它的負(fù)荷也比較低。這個(gè)項(xiàng)目當(dāng)時(shí)立項(xiàng)之初的原則是白天光伏發(fā)電不上網(wǎng)，直接充到電池里，等到晚上其他的光伏場(chǎng)站沒(méi)有出力，電網(wǎng)用電高峰上來(lái)時(shí)把電池里的電放出去。根據(jù)西藏電力公司關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目的測(cè)算，電網(wǎng)承諾晚上存在儲(chǔ)能里的電將被全部調(diào)出以緩解當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)晚間的調(diào)峰壓力，而且對(duì)儲(chǔ)能電價(jià)政策也有支持。這個(gè)項(xiàng)目目前正在緊張地安裝調(diào)試，預(yù)計(jì)今年10月份或者11月份就可以并網(wǎng)了。
西北院不光在電儲(chǔ)能領(lǐng)域，在光熱領(lǐng)域也具備很雄厚的設(shè)計(jì)和研究能力。圖片展示的是我們做的幾個(gè)標(biāo)志性的太陽(yáng)能光熱發(fā)電項(xiàng)目。第一個(gè)是八達(dá)嶺太陽(yáng)能光熱電站，這個(gè)項(xiàng)目同時(shí)也是國(guó)家863計(jì)劃科研項(xiàng)目、第二個(gè)是中控德令哈太陽(yáng)能光熱電站，亞洲地區(qū)第一個(gè)商業(yè)運(yùn)營(yíng)太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目。第三個(gè)努奧三期太陽(yáng)能光熱電站，在摩洛哥，是世界裝機(jī)容量最大的太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目。
最后總結(jié)一下，隨著國(guó)內(nèi)電網(wǎng)與電源結(jié)構(gòu)的深刻變化，以風(fēng)電、光伏為代表的新能源肯定未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)還是非常好的，儲(chǔ)能作為靈活可控的電源，它在未來(lái)的市場(chǎng)空間還是非常大的，我們西北院歡迎各位專家、同仁跟我們一起去開發(fā)儲(chǔ)能市場(chǎng)，把我們的儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)好，謝謝大家！
