中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月7—9日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司、國(guó)家能源局能源節(jié)約和科技裝備司、浙江省能源局聯(lián)合指導(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合232余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十二屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州洲際酒店召開。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。
大會(huì)以"共創(chuàng)儲(chǔ)能新價(jià)值，共建市場(chǎng)新格局"為主題，聚焦新型儲(chǔ)能安全持續(xù)發(fā)展，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機(jī)制、資本市場(chǎng)、新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自行業(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913家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，3317位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中154家企業(yè)展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測(cè)認(rèn)證等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
大會(huì)組委會(huì)邀請(qǐng)湖南經(jīng)研院項(xiàng)目咨詢中心系統(tǒng)室副主任吳昌龍做《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)配置及協(xié)調(diào)技術(shù)研究與應(yīng)用》。以下為發(fā)言主要內(nèi)容：
吳昌龍：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位嘉賓，今天很高興有機(jī)會(huì)跟在座的各位分享電化學(xué)儲(chǔ)能相關(guān)內(nèi)容，我叫吳昌龍，現(xiàn)任國(guó)網(wǎng)湖南經(jīng)研院項(xiàng)目咨詢中心系統(tǒng)室副主任，兼規(guī)?；姵貎?chǔ)能應(yīng)用技術(shù)湖南省工程研究中心副主任。目前，正在參編湖南經(jīng)研院牽頭的國(guó)標(biāo)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站危險(xiǎn)源辨識(shí)技術(shù)導(dǎo)則》，及多項(xiàng)儲(chǔ)能行標(biāo)和企標(biāo)。
作為牽頭人，前段時(shí)間我組織申報(bào)電網(wǎng)公司及行業(yè)內(nèi)儲(chǔ)能領(lǐng)域科技進(jìn)步獎(jiǎng)。今天借著這個(gè)時(shí)間，向大家分享匯報(bào)國(guó)網(wǎng)湖南經(jīng)研院在電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)配置與協(xié)調(diào)控制技術(shù)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用，還有后續(xù)拓展研究方向。
本次匯報(bào)涵蓋5部分內(nèi)容。
第一部分：項(xiàng)目背景
作為順應(yīng)能源革命最具發(fā)展前景的靈活性調(diào)節(jié)資源，儲(chǔ)能是破解能源電力發(fā)展諸多關(guān)鍵問題的重要手段。作為最佳“緩沖器”與“減震器”，儲(chǔ)能是應(yīng)對(duì)新型電力系統(tǒng)構(gòu)建電力嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的必然選擇，對(duì)推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)極端事件、保障能源安全、促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展、支撐雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要意義。
國(guó)網(wǎng)湖南經(jīng)研院坐擁湖南省儲(chǔ)能工程研究中心、電力市場(chǎng)研究中心、供需重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和能源電力發(fā)展研究中心四個(gè)省級(jí)平臺(tái)，也是湖南儲(chǔ)能示范建設(shè)、技術(shù)研究、發(fā)展規(guī)劃、設(shè)計(jì)評(píng)審的引領(lǐng)者和排頭兵，早在2018年就開始了儲(chǔ)能示范應(yīng)用與研究。
接下來我介紹湖南電網(wǎng)特點(diǎn)及儲(chǔ)能示范啟動(dòng)時(shí)存在的問題。
湖南電網(wǎng)峰谷差率長(zhǎng)期超55％，高峰負(fù)荷保供壓力大和汛期清潔能源消納困難，已困擾十年之久，后續(xù)還將面臨“高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備和高比例區(qū)外來電”條件下，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和支撐能力不足等問題。儲(chǔ)能大規(guī)模應(yīng)用勢(shì)在必行。如何最大化儲(chǔ)能在電網(wǎng)中的應(yīng)用價(jià)值，其系統(tǒng)配置及協(xié)同控制技術(shù)成為關(guān)鍵。
該領(lǐng)域現(xiàn)階段存在的問題主要體現(xiàn)在：儲(chǔ)能模塊仿真時(shí)間尺度與精度不夠；系統(tǒng)配置考慮要素單一；電池協(xié)同監(jiān)測(cè)與管理方法落后；參與電網(wǎng)調(diào)控缺乏協(xié)調(diào)等。國(guó)網(wǎng)湖南經(jīng)研院協(xié)同相關(guān)部門與單位聯(lián)合攻關(guān)，聚焦以上難題，取得了突破與進(jìn)展。
研究的最終目和意義是引導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)良性發(fā)展；促進(jìn)可再生能源消納；提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
第二部分：主要研究?jī)?nèi)容
研究的總體技術(shù)路線，是以電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)配置與協(xié)調(diào)控制技術(shù)為中心，聚焦配置策略和控制技術(shù)；從省網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能規(guī)劃布局→到電站級(jí)容量?jī)?yōu)化配置→到設(shè)備級(jí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與傳輸配置，全方面多維度技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。
具體研究?jī)?nèi)容，主要從儲(chǔ)能建模與接入電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響分析、儲(chǔ)能電站容量配置研究、鋰電池狀態(tài)評(píng)估與監(jiān)測(cè)、鋰電池管理系統(tǒng)優(yōu)化、電池儲(chǔ)能協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度等方面開展研究。
研究?jī)?nèi)容1--結(jié)合已投運(yùn)儲(chǔ)能電站工程實(shí)際，開發(fā)儲(chǔ)能系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)及中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)統(tǒng)一仿真模型，并研究其在電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的應(yīng)用。
研究?jī)?nèi)容2--從容量?jī)?yōu)化配置角度，充分挖掘電化學(xué)儲(chǔ)能電站功能，建立了兼顧不同功能和效益組合的多元化儲(chǔ)能系統(tǒng)效益模型，兼顧運(yùn)行模擬控制策略，提高儲(chǔ)能配置方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理性。
研究?jī)?nèi)容3--設(shè)備硬件方面，研究磷酸鐵鋰電池狀態(tài)評(píng)估與監(jiān)測(cè)技術(shù)，提高儲(chǔ)能電池組-荷電狀態(tài)與健康狀態(tài)估計(jì)精度。設(shè)備軟件方面，優(yōu)化儲(chǔ)能電站控制系統(tǒng)二次部分及通訊構(gòu)架，制定儲(chǔ)能電站控制系統(tǒng)的并網(wǎng)調(diào)試與測(cè)試方法。
研究?jī)?nèi)容4--基于儲(chǔ)能不同應(yīng)用場(chǎng)景相互作用及轉(zhuǎn)化機(jī)理，提出適應(yīng)多需求和變需求的規(guī)?；姵貎?chǔ)能協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略。
第三部分：主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
創(chuàng)新點(diǎn)1：儲(chǔ)能電站系統(tǒng)配置方面。首先，針對(duì)省級(jí)電網(wǎng)，原創(chuàng)開發(fā)了適用于秒級(jí)-分鐘級(jí)時(shí)間尺度、含自適應(yīng)虛擬慣性支撐調(diào)頻功能的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)精益仿真模型。當(dāng)前電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的仿真建模研究，缺乏儲(chǔ)能參與AGC調(diào)控的中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)仿真模型，不能滿聯(lián)合足電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與大電網(wǎng)多場(chǎng)景調(diào)控功能的仿真需求。我們聯(lián)合開發(fā)的仿真模型很好地填補(bǔ)了上述空白。另外，該模型是基于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)建的模型，可以適用于鉛炭、三元，甚至液流電池儲(chǔ)能，機(jī)電暫態(tài)及中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)仿真模型的適應(yīng)性的預(yù)估準(zhǔn)確率在98％左右。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了儲(chǔ)能參與的多類型資源協(xié)同的安全穩(wěn)定綜合控制框架。我們聯(lián)合開發(fā)的儲(chǔ)能參與AGC二次調(diào)頻模型，提出了儲(chǔ)能作為調(diào)頻機(jī)組參與AGC調(diào)控功能的三層級(jí)（主站側(cè)／電廠側(cè)／機(jī)組側(cè)）控制模型，可支持儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)二次調(diào)頻以及聯(lián)絡(luò)線功率控制場(chǎng)景的仿真分析，已完成省級(jí)電網(wǎng)案例仿真模型的功能性驗(yàn)證。
其次，針對(duì)單個(gè)儲(chǔ)能電站，建立了全面考慮新能源消納、電網(wǎng)安全和設(shè)備負(fù)載率等約束條件，同時(shí)兼顧儲(chǔ)能不同功能和效益組合的容量配置優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能配置容量的高效利用，顯著提升了全壽命周期凈收益。根據(jù)受益方和覆蓋口徑不同，我們拆分基本效益模型，考慮軟件市場(chǎng)機(jī)制效益模型和全社會(huì)效益模型等三種測(cè)算模型。同時(shí)利用Matlab編寫了GUI圖形用戶操作界面，導(dǎo)入不同的相關(guān)參數(shù)和邊界條件，可方便算出單個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的最優(yōu)配置比例。后續(xù)儲(chǔ)能電價(jià)政策落地后，可進(jìn)一步大范圍推廣，或反向根據(jù)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化配置容量估算儲(chǔ)能項(xiàng)目投資收益率。
與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較，該部分成果先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：多時(shí)間尺度仿真方法大幅提升了實(shí)際大電網(wǎng)準(zhǔn)確仿真能力；提升了頻率支撐能力，連續(xù)負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)頻率偏差減小18％；有效提升應(yīng)對(duì)故障沖擊的安全防御能力；大大提升了儲(chǔ)能容量配置模型的效益種類和模型收斂速度。
創(chuàng)新點(diǎn)2：電池協(xié)同監(jiān)測(cè)與管理方面。首先，結(jié)合等效電路模型和電化學(xué)模型，建立了磷酸鐵鋰電池狀態(tài)估計(jì)模型，并通過實(shí)際運(yùn)行值與模型計(jì)算值的動(dòng)態(tài)比對(duì)，進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，提高了SOC和SOH的估計(jì)準(zhǔn)確度。其次，提出了基于以太網(wǎng)菊花鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和IEC61850通信規(guī)約的兩層級(jí)電池系統(tǒng)通信管理架構(gòu)，提高了電池管理系統(tǒng)傳輸速率及可靠性。
與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較，該創(chuàng)新點(diǎn)先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：采用采用遞推最小二乘法-無跡卡爾曼濾波算法的估算方法替代基于瞬時(shí)放電電壓和單位時(shí)間壓降的回歸算法，有效提升SOC和SOH估計(jì)準(zhǔn)確度。將三層級(jí)星型拓?fù)涓倪M(jìn)為→兩層級(jí)菊花鏈拓?fù)?，減少數(shù)據(jù)包丟失與傳輸卡頓，提高了通信速率。另外將星形拓?fù)涓倪M(jìn)為→菊花鏈環(huán)形拓?fù)?，單點(diǎn)開斷后不再丟失單簇或單模組數(shù)據(jù)，可靠性提升50%。
創(chuàng)新點(diǎn)3：儲(chǔ)能電站協(xié)同調(diào)度方面。提出了以調(diào)峰為主導(dǎo)及調(diào)頻、調(diào)壓、緊急功率控制等為從屬的場(chǎng)景劃分方法，形成了電池儲(chǔ)能電站控制策略優(yōu)化，及其快速切換方法，構(gòu)建了適應(yīng)多需求和變需求的儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化調(diào)度策略，并與電網(wǎng)調(diào)度平臺(tái)D5000實(shí)現(xiàn)對(duì)接，有效提高了電池儲(chǔ)能電站的利用率。
與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較，該創(chuàng)新點(diǎn)先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：場(chǎng)景識(shí)別及切換準(zhǔn)確率超過95％；調(diào)峰效果提升13.18％；電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)調(diào)壓提升了26％；SOC維持效果提升了2.7倍。以長(zhǎng)沙儲(chǔ)能示范工程為例，調(diào)峰方面：以容量為54萬千伏安的長(zhǎng)沙220千伏芙蓉變電站春／夏／秋／冬四季典型日負(fù)荷及典型節(jié)假日負(fù)荷曲線為基礎(chǔ)，選取芙蓉儲(chǔ)能電站（26兆瓦／52兆瓦時(shí)），對(duì)比傳統(tǒng)定功率調(diào)峰策略，提出變功率控制策略，利用負(fù)荷變化標(biāo)準(zhǔn)差指標(biāo)評(píng)價(jià)調(diào)峰效果，計(jì)算得到調(diào)峰效果改善程度，即變功率調(diào)峰策略比定功率調(diào)峰策略的平均調(diào)峰效果提升了13.18％。調(diào)壓方面，對(duì)比傳統(tǒng)調(diào)壓策略、提出的儲(chǔ)能-電容器／電抗器聯(lián)合調(diào)壓策略，利用電壓合格率指標(biāo)評(píng)價(jià)調(diào)壓效果，得到調(diào)壓效果改善程度，即儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)壓策略比傳統(tǒng)調(diào)壓策略的平均調(diào)壓效果提升了26％。
第四部分：知識(shí)產(chǎn)權(quán)。截至2021年底，該研究方向總共獲授權(quán)專利16項(xiàng)；今年陸續(xù)還有其他專利受理和授權(quán)。這是同步取得的一些軟著。同時(shí)還發(fā)表學(xué)術(shù)論文25篇，其中SCI檢索和EI收錄18篇、中文核心7篇，以及專著1部。此外，團(tuán)隊(duì)牽頭及參與多項(xiàng)國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、團(tuán)標(biāo)、企標(biāo)和地標(biāo)。
第五部分：工程示范推廣與研究拓展
本課題的相關(guān)研究成果，有效助力了國(guó)網(wǎng)湖南經(jīng)研院引領(lǐng)湖南儲(chǔ)能示范建設(shè)、技術(shù)研究、發(fā)展規(guī)劃及設(shè)計(jì)評(píng)審等多個(gè)領(lǐng)域。“十三五”末期，湖南經(jīng)研院就與省電力公司一起，支撐湖南省能源局推廣“新能源＋儲(chǔ)能”模式，對(duì)提升新能源消納空間和利用率具有重大意義。并在2018年積極承擔(dān)了湖南首批電網(wǎng)出資的長(zhǎng)沙儲(chǔ)能一期示范工程規(guī)劃選址與總承包建設(shè)。芙蓉、榔梨和延農(nóng)3座儲(chǔ)能電站不僅對(duì)磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站不同技術(shù)路線開展了示范應(yīng)用，運(yùn)行效果也十分突出。一期示范工程總規(guī)模6萬千瓦／12萬千瓦時(shí)，電網(wǎng)側(cè)，提升調(diào)峰精度15％，新增售電收益1466萬元；客戶側(cè)，提升供電可靠性和電能質(zhì)量水平，每年減少電量供應(yīng)損失7.9萬千瓦時(shí)，挽回客戶經(jīng)濟(jì)損失311.7萬元；電源側(cè)，建立儲(chǔ)能與發(fā)電聯(lián)動(dòng)機(jī)制，多消納了清潔能源7128萬千瓦時(shí)，新增售電收益3706萬元，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。
此外，湖南經(jīng)研院借助儲(chǔ)能示范項(xiàng)目中積累的豐富經(jīng)研，還有力推進(jìn)了湖南首個(gè)風(fēng)儲(chǔ)項(xiàng)目和首個(gè)社會(huì)資本出資的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，并分別負(fù)責(zé)總承包建設(shè)與規(guī)劃設(shè)計(jì)。這是湖南經(jīng)研院儲(chǔ)能相關(guān)已開展、正在開展和計(jì)劃開展的一些研究課題，涉及規(guī)劃設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)控制、優(yōu)化運(yùn)行、設(shè)備調(diào)試、安全環(huán)保和技術(shù)管理等方向。歡迎各界精英與專家一起交流與合作。
國(guó)網(wǎng)湖南經(jīng)研院將始終致力于優(yōu)化新型儲(chǔ)能技術(shù)布局，促進(jìn)新型儲(chǔ)能和電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)融合，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)，堅(jiān)持從多個(gè)角度，為儲(chǔ)能行業(yè)帶來新的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)，促進(jìn)儲(chǔ)能行業(yè)健康安全發(fā)展。
匯報(bào)完畢，衷心感謝各位專家聆聽，以上是我個(gè)人觀點(diǎn)，不當(dāng)之處敬請(qǐng)批評(píng)指正！
