謝彬：微電網中的儲能技術與應用

2014年6月23日，由國家能源局指導，中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟（CNESA）與杜塞爾多夫展覽（上海）有限公司共同主辦的儲能行業(yè)第三屆年度高峰論壇——“儲能國際峰會2014”在北京國家會議中心隆重開幕。中廣核太陽能開發(fā)有限公司謝彬先生在會上發(fā)表主題演講。

中廣核太陽能有限公司 謝彬：

大家早上好。我是中廣核太陽能有限公司的謝彬。下面和大家分享一下中廣核太陽能公司光伏微電網在儲能方面的技術與應用的一些經驗。中廣核太陽能公司是中廣核集團的二級子公司，是中廣核集團在太陽能產業(yè)唯一的專業(yè)投資平臺，主要業(yè)務是電站的投資和運營、光伏光熱項目以及微網項目。下面我介紹一下我們在大型微電網電站運營的主要難點。第一個難點是大規(guī)模微電網系統(tǒng)需要同步機特性的多機并接運行，由于現(xiàn)在我們并不具備同步機特性，所以其實限制了組網規(guī)模和組網方式，也影響了組網的應用和拓展性，另一個難點是對于光儲能峰巔控制。

因為光伏發(fā)電的特性是隨機波動，需要進行大功率跟蹤，因此蓄電池充放電需要遵循該特性，光伏電量的變化影響了充放電的控制。我們現(xiàn)有技術還不能兼顧充放電控制及逆變器的運行。而對于逆變型電源來說，只能應用單一類型電壓源，并網時候多以電源方式介入，不能實現(xiàn)多種電壓源并結組網。另一個難點是頻率問題。由于光伏發(fā)電和負荷用電是隨即波動的，對于電站來說，要保障供電的平穩(wěn)，同時還需要功率調配和保障安全度，也需要通過電量調控來保障系統(tǒng)的可靠性。實際上對于多源系統(tǒng)來說，它的難點在于能量平衡的問題。因為多源的系統(tǒng)需要能量管理系統(tǒng)來進行協(xié)調。而多源的連接、多態(tài)的共存、多源的并接等，這些都需要根據設備狀態(tài)、用電需求等情況進行統(tǒng)籌管控。

我們認為大型光伏離網電站的關鍵技術包括設計的優(yōu)化，合理的配置，以及善于使用設備運行模式等。我們采用的方案是黃河儲能，通過科學的搭配，對于儲能的充放電特性進行充分的應用，在這里儲能相當于負荷調配的結點。然后通過平抑波動、平衡功率等方式，對能量進行智能的管控。對于高滲透率電源構建的微電網，頻繁的大幅度劇烈波動，需要設備能夠快速反應，能夠平衡這些光伏發(fā)電的劇烈波動。而儲能在高滲透率構建的微電網中，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及效能。

儲能系統(tǒng)的主要層級有：電池管理層級，簡稱EMS，用于對所有能量和負荷預測進行調度；另一個是PCS的管理層級，主要是對電池的控制和對能量系統(tǒng)的調度，能夠隨時平抑各種負荷和發(fā)電的波動。中廣核做了很多示范項目，包括青海玉樹曲麻萊縣的7.2兆瓦項目，以及另一個3兆瓦的項目。

下面我將重點介紹一下青海玉樹曲麻萊7.203兆瓦項目的基本情況。曲麻萊縣的總變壓器容量約為5.6兆伏，之前是通過自取水電網進行供電，根據電力調配大約每三天可以給曲麻萊縣供一次電，供電量約為600千瓦。中廣核為了解決曲麻萊縣長期不能穩(wěn)定用電的問題，申請了離網電站項目。

我們的7.203兆瓦供電項目的配置是：5兆瓦時的鋰電，20兆瓦時的儲能系統(tǒng)，7兆瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)。我們采用集裝箱式的用電器，電站的技術特點之一是采用了微電網架構，實現(xiàn)了大規(guī)模的光儲電站；同時采用了多維動態(tài)的EMS系統(tǒng)來實現(xiàn)智能管控，保證了系統(tǒng)的高可靠性。目前該電站已經運行了半年左右，能夠持續(xù)為縣城供電。通過該項目的實際運行情況我們發(fā)現(xiàn)，無柴油機的大型離網電站在技術上是可行的，而且比較可靠。

同時我們也發(fā)現(xiàn)一些問題。首先是鋰離子電池和鉛酸電池的混合結構對整個系統(tǒng)可靠性有明顯的提高，且儲能溫度分布對電池性能影響也很大。所以在大規(guī)模系統(tǒng)運行過程中，鋰電池和鉛酸電池的加熱負荷很高，這主要是由于地處高海拔地區(qū)，溫度特性較差，電池電量必須分出一部分對整個系統(tǒng)進行加熱。

鋰電池儲能系統(tǒng)在整個電站中擔當了電壓源的角色，它對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性有著巨大的影響。而用于檢測電子電源和溫度的鉛酸電池儲能系統(tǒng)不如BMS系統(tǒng)可靠。因此該系統(tǒng)的BMS層級仍需進一步提高和完善，才能使電池的效能發(fā)揮到最大。

在這種大規(guī)模離網電站中，我們又增加了遠程監(jiān)控、診斷和升級功能，這對于偏遠地區(qū)商業(yè)化運營十分重要。但該電站的遠程監(jiān)控能力、故障分級和大數(shù)據處理能力，以及自學習能力，和EMS都有待提高。同時大型離網電站對設計、施工和設備要求也很高，要在項目前期的開發(fā)階段做好充分的準備。

謝謝。