中國儲能網(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，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合232余家機構(gòu)共同支持的第十二屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。本次大會由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會、中國科學院電工研究所儲能技術(shù)組和中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
大會以"共創(chuàng)儲能新價值，共建市場新格局"為主題，聚焦新型儲能安全持續(xù)發(fā)展，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機制、資本市場、新型儲能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應鏈體系、商業(yè)模式、標準、示范項目應用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應用。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(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，其中154家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
大會組委會邀請湖南經(jīng)研院項目咨詢中心系統(tǒng)室副主任吳昌龍做《電化學儲能系統(tǒng)配置及協(xié)調(diào)技術(shù)研究與應用》。以下為發(fā)言主要內(nèi)容：
吳昌龍：尊敬的各位領(lǐng)導、各位嘉賓，今天很高興有機會跟在座的各位分享電化學儲能相關(guān)內(nèi)容，我叫吳昌龍，現(xiàn)任國網(wǎng)湖南經(jīng)研院項目咨詢中心系統(tǒng)室副主任，兼規(guī)模化電池儲能應用技術(shù)湖南省工程研究中心副主任。目前，正在參編湖南經(jīng)研院牽頭的國標《電化學儲能電站危險源辨識技術(shù)導則》，及多項儲能行標和企標。
作為牽頭人，前段時間我組織申報電網(wǎng)公司及行業(yè)內(nèi)儲能領(lǐng)域科技進步獎。今天借著這個時間，向大家分享匯報國網(wǎng)湖南經(jīng)研院在電化學儲能系統(tǒng)配置與協(xié)調(diào)控制技術(shù)領(lǐng)域的研究及應用，還有后續(xù)拓展研究方向。
本次匯報涵蓋5部分內(nèi)容。
第一部分：項目背景
作為順應能源革命最具發(fā)展前景的靈活性調(diào)節(jié)資源，儲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”，儲能是應對新型電力系統(tǒng)構(gòu)建電力嚴峻挑戰(zhàn)的必然選擇，對推動能源綠色轉(zhuǎn)型、應對極端事件、保障能源安全、促進能源高質(zhì)量發(fā)展、支撐雙碳目標實現(xiàn)具有重要意義。
國網(wǎng)湖南經(jīng)研院坐擁湖南省儲能工程研究中心、電力市場研究中心、供需重點實驗室和能源電力發(fā)展研究中心四個省級平臺，也是湖南儲能示范建設(shè)、技術(shù)研究、發(fā)展規(guī)劃、設(shè)計評審的引領(lǐng)者和排頭兵，早在2018年就開始了儲能示范應用與研究。
接下來我介紹湖南電網(wǎng)特點及儲能示范啟動時存在的問題。
湖南電網(wǎng)峰谷差率長期超55％，高峰負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)動慣量和支撐能力不足等問題。儲能大規(guī)模應用勢在必行。如何最大化儲能在電網(wǎng)中的應用價值，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：儲能模塊仿真時間尺度與精度不夠；系統(tǒng)配置考慮要素單一；電池協(xié)同監(jiān)測與管理方法落后；參與電網(wǎng)調(diào)控缺乏協(xié)調(diào)等。國網(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，取得了突破與進展。
研究的最終目和意義是引導儲能技術(shù)良性發(fā)展；促進可再生能源消納；提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平。
第二部分：主要研究內(nèi)容
研究的總體技術(shù)路線，是以電化學儲能系統(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)級儲能規(guī)劃布局→到電站級容量優(yōu)化配置→到設(shè)備級狀態(tài)監(jiān)測與傳輸配置，全方面多維度技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)儲能電站協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。
具體研究內(nèi)容，主要從儲能建模與接入電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響分析、儲能電站容量配置研究、鋰電池狀態(tài)評估與監(jiān)測、鋰電池管理系統(tǒng)優(yōu)化、電池儲能協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度等方面開展研究。
研究內(nèi)容1--結(jié)合已投運儲能電站工程實際，開發(fā)儲能系統(tǒng)的機電暫態(tài)及中長期動態(tài)統(tǒng)一仿真模型，并研究其在電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的應用。
研究內(nèi)容2--從容量優(yōu)化配置角度，充分挖掘電化學儲能電站功能，建立了兼顧不同功能和效益組合的多元化儲能系統(tǒng)效益模型，兼顧運行模擬控制策略，提高儲能配置方案的經(jīng)濟技術(shù)合理性。
研究內(nèi)容3--設(shè)備硬件方面，研究磷酸鐵鋰電池狀態(tài)評估與監(jiān)測技術(shù)，提高儲能電池組-荷電狀態(tài)與健康狀態(tài)估計精度。設(shè)備軟件方面，優(yōu)化儲能電站控制系統(tǒng)二次部分及通訊構(gòu)架，制定儲能電站控制系統(tǒng)的并網(wǎng)調(diào)試與測試方法。
研究內(nèi)容4--基于儲能不同應用場景相互作用及轉(zhuǎn)化機理，提出適應多需求和變需求的規(guī)?；姵貎δ軈f(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略。
第三部分：主要技術(shù)創(chuàng)新點
創(chuàng)新點1：儲能電站系統(tǒng)配置方面。首先，針對省級電網(wǎng)，原創(chuàng)開發(fā)了適用于秒級-分鐘級時間尺度、含自適應虛擬慣性支撐調(diào)頻功能的電池儲能系統(tǒng)精益仿真模型。當前電池儲能系統(tǒng)的仿真建模研究，缺乏儲能參與AGC調(diào)控的中長期動態(tài)仿真模型，不能滿聯(lián)合足電池儲能系統(tǒng)參與大電網(wǎng)多場景調(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了上述空白。另外，該模型是基于電池儲能系統(tǒng)構(gòu)建的模型，可以適用于鉛炭、三元，甚至液流電池儲能，機電暫態(tài)及中長期動態(tài)仿真模型的適應性的預估準確率在98％左右。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了儲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)的儲能參與AGC二次調(diào)頻模型，提出了儲能作為調(diào)頻機組參與AGC調(diào)控功能的三層級（主站側(cè)／電廠側(cè)／機組側(cè)）控制模型，可支持儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)二次調(diào)頻以及聯(lián)絡(luò)線功率控制場景的仿真分析，已完成省級電網(wǎng)案例仿真模型的功能性驗證。
其次，針對單個儲能電站，建立了全面考慮新能源消納、電網(wǎng)安全和設(shè)備負載率等約束條件，同時兼顧儲能不同功能和效益組合的容量配置優(yōu)化模型，實現(xiàn)儲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，考慮軟件市場機制效益模型和全社會效益模型等三種測算模型。同時利用Matlab編寫了GUI圖形用戶操作界面，導入不同的相關(guān)參數(shù)和邊界條件，可方便算出單個儲能項目的最優(yōu)配置比例。后續(xù)儲能電價政策落地后，可進一步大范圍推廣，或反向根據(jù)儲能標準化配置容量估算儲能項目投資收益率。
與國內(nèi)外同類技術(shù)比較，該部分成果先進性主要體現(xiàn)在：多時間尺度仿真方法大幅提升了實際大電網(wǎng)準確仿真能力；提升了頻率支撐能力，連續(xù)負荷擾動時頻率偏差減小18％；有效提升應對故障沖擊的安全防御能力；大大提升了儲能容量配置模型的效益種類和模型收斂速度。
創(chuàng)新點2：電池協(xié)同監(jiān)測與管理方面。首先，結(jié)合等效電路模型和電化學模型，建立了磷酸鐵鋰電池狀態(tài)估計模型，并通過實際運行值與模型計算值的動態(tài)比對，進行參數(shù)辨識，提高了SOC和SOH的估計準確度。其次，提出了基于以太網(wǎng)菊花鏈拓撲結(jié)構(gòu)和IEC61850通信規(guī)約的兩層級電池系統(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。
與國內(nèi)外同類技術(shù)比較，該創(chuàng)新點先進性主要體現(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放電電壓和單位時間壓降的回歸算法，有效提升SOC和SOH估計準確度。將三層級星型拓撲改進為→兩層級菊花鏈拓撲，減少數(shù)據(jù)包丟失與傳輸卡頓，提高了通信速率。另外將星形拓撲改進為→菊花鏈環(huán)形拓撲，單點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3：儲能電站協(xié)同調(diào)度方面。提出了以調(diào)峰為主導及調(diào)頻、調(diào)壓、緊急功率控制等為從屬的場景劃分方法，形成了電池儲能電站控制策略優(yōu)化，及其快速切換方法，構(gòu)建了適應多需求和變需求的儲能協(xié)同優(yōu)化調(diào)度策略，并與電網(wǎng)調(diào)度平臺D5000實現(xiàn)對接，有效提高了電池儲能電站的利用率。
與國內(nèi)外同類技術(shù)比較，該創(chuàng)新點先進性主要體現(xiàn)在：場景識別及切換準確率超過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。以長沙儲能示范工程為例，調(diào)峰方面：以容量為54萬千伏安的長沙220千伏芙蓉變電站春／夏／秋／冬四季典型日負荷及典型節(jié)假日負荷曲線為基礎(chǔ)，選取芙蓉儲能電站（26兆瓦／52兆瓦時），對比傳統(tǒng)定功率調(diào)峰策略，提出變功率控制策略，利用負荷變化標準差指標評價調(diào)峰效果，計算得到調(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，對比傳統(tǒng)調(diào)壓策略、提出的儲能-電容器／電抗器聯(lián)合調(diào)壓策略，利用電壓合格率指標評價調(diào)壓效果，得到調(diào)壓效果改善程度，即儲能聯(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：知識產(chǎn)權(quán)。截至2021年底，該研究方向總共獲授權(quán)專利16項；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。同時還發(fā)表學術(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，團隊牽頭及參與多項國標、行標、團標、企標和地標。
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，有效助力了國網(wǎng)湖南經(jīng)研院引領(lǐng)湖南儲能示范建設(shè)、技術(shù)研究、發(fā)展規(guī)劃及設(shè)計評審等多個領(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＋儲能”模式，對提升新能源消納空間和利用率具有重大意義。并在2018年積極承擔了湖南首批電網(wǎng)出資的長沙儲能一期示范工程規(guī)劃選址與總承包建設(shè)。芙蓉、榔梨和延農(nóng)3座儲能電站不僅對磷酸鐵鋰電池儲能電站不同技術(shù)路線開展了示范應用，運行效果也十分突出。一期示范工程總規(guī)模6萬千瓦／12萬千瓦時，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，每年減少電量供應損失7.9萬千瓦時，挽回客戶經(jīng)濟損失311.7萬元；電源側(cè)，建立儲能與發(fā)電聯(lián)動機制，多消納了清潔能源7128萬千瓦時，新增售電收益3706萬元，經(jīng)濟社會效益顯著。
此外，湖南經(jīng)研院借助儲能示范項目中積累的豐富經(jīng)研，還有力推進了湖南首個風儲項目和首個社會資本出資的電網(wǎng)側(cè)儲能項目，并分別負責總承包建設(shè)與規(guī)劃設(shè)計。這是湖南經(jīng)研院儲能相關(guān)已開展、正在開展和計劃開展的一些研究課題，涉及規(guī)劃設(shè)計、協(xié)調(diào)控制、優(yōu)化運行、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。
國網(wǎng)湖南經(jīng)研院將始終致力于優(yōu)化新型儲能技術(shù)布局，促進新型儲能和電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)融合，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)，堅持從多個角度，為儲能行業(yè)帶來新的技術(shù)增長點，促進儲能行業(yè)健康安全發(fā)展。
匯報完畢，衷心感謝各位專家聆聽，以上是我個人觀點，不當之處敬請批評指正！
