中天儲能譚清武：安全智慧型用戶側(cè)儲能系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用
中天儲能副總工 譚清武
聚焦“技術(shù)應(yīng)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、新品發(fā)布、技術(shù)交流等多種活動，多維度精準(zhǔn)對接全球儲能市場與應(yīng)用，助力中國儲能企業(yè)與國際接軌，為儲能企業(yè)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(wù)商的交流互動平臺。2019年5月18-20日，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國科學(xué)院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”，中天儲能副總工譚清武在會上發(fā)言。
各位業(yè)界的專家和同仁們大家下午好，首先很感謝會議組能夠給我一個機會給大家?guī)韮δ芟到y(tǒng)方面設(shè)計和應(yīng)用的方案。
這是我今天匯報的主題“安全智慧型用戶側(cè)儲能系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用”，前面講了很多電網(wǎng)側(cè)，電源側(cè)的系統(tǒng)，我?guī)碛脩魝?cè)系統(tǒng)。
講這個之前看一下整個匯報主題內(nèi)容主要是五點：第一，電網(wǎng)/用戶側(cè)成果和經(jīng)驗的分享，我們達(dá)到什么樣的水平，什么樣的成績，給大家介紹一下。
第二，這次演講的主題新型用戶側(cè)儲能新在哪里？有哪些新穎點，我們?yōu)槭裁匆鲞@樣的東西？針對整個儲能里面所有的亮點的展示。最后，儲能系統(tǒng)系列性產(chǎn)品的介紹和我們公司的介紹。
這張照片去年開始在各大論壇上面反復(fù)出現(xiàn)，這是鎮(zhèn)江一期，大港16MW/32MWh的站，也是我全程參與的一個站。我們目前為止電網(wǎng)側(cè)建設(shè)成果，這個PPT是簡單的匯總，包括江蘇一期，整個66MWh的三個站，包括河南二期的儲能系統(tǒng)，我們參與總共18MWh，在去年12月底并網(wǎng)，以及在湖南長沙一期示范工程，這個站號稱全國最大的集中式站防式的儲能系統(tǒng)，4月23號進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電。
這是整個電網(wǎng)側(cè)儲能系統(tǒng)實現(xiàn)電網(wǎng)的AGC、AVC、一次調(diào)頻、以及功能實測的曲線。整個電站電網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)之后實現(xiàn)了一些功能和運行策略，主要是為冬季和夏季的削峰填谷、迎峰度夏。另外針對于平時非夏季、非冬季的實時調(diào)度AGC策略，和AVC的無功調(diào)壓功能實現(xiàn)。這三個表李主任提到的整個儲能站實現(xiàn)的功能，提到了儲能系統(tǒng)實現(xiàn)的效果非常好，這是實際的證明的數(shù)據(jù)，包括源網(wǎng)荷，站端響應(yīng)時間達(dá)到42毫秒，包括AGC實時調(diào)度響應(yīng)時候達(dá)到240毫秒，一次調(diào)頻采取精度在0.002Hz。我們站從去年到現(xiàn)在這么長時間，整個站安全運行了300天以上，這邊是三個站實際的運行情況，運行數(shù)據(jù)，拿數(shù)據(jù)說話?，F(xiàn)在三個站統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)達(dá)到88%，這是真實的數(shù)據(jù)，包括南網(wǎng)后臺實時采集的數(shù)據(jù)都在上面。這是湖南長沙億期項目，芙蓉站，4月23號并網(wǎng)，這個電站規(guī)模26MW，52MWh。這個站里面采用了一些新的或者是優(yōu)化了一些設(shè)計和調(diào)試方案，特別是包括全站3000多點的一鍵式自動對點。緩解了鎮(zhèn)江，有的兄弟連續(xù)6個夜晚睡在艙里，干的就是對點工作，這是一個突破，也是湖南電網(wǎng)的優(yōu)勢。
另外將所有的艙室也加了一些紅外溫度檢測，我們實現(xiàn)全站智能化控制。整個儲能電站達(dá)到實時問診的特性。針對儲能電站的建設(shè)我們積累了電網(wǎng)側(cè)的經(jīng)驗，在鎮(zhèn)江一期積累了經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)了一些在BMS與鋰電池配合有一些銜接的地方我們需要彌補它，我們加了一個針對全站展開的SOC維護(hù)，也是我們對今后所有站特別要增加的一個功能，叫一鍵SOC維護(hù)。
用戶側(cè)，從2013年開始逐漸逐漸，特別在江蘇省，江蘇省用戶側(cè)峰谷差價比較明顯，盈利點也是比較好的，江蘇蘇州這個項目10MWh。這是我們自己的站，6MWh的站。這是臨電系統(tǒng)（臨時用電）主要是山東大橋臨時用電。
今天的主題是講用戶側(cè)，在2016年拿到江蘇省兩個分布式10MWh，做了江蘇省真正意義上的用戶側(cè)，因為這個項目我們折騰了倒推了江蘇省，不能說倒推，江蘇省的戰(zhàn)略升級也是安排了進(jìn)度，我們也是相配合，實現(xiàn)了整個江蘇省電力公司《客戶側(cè)儲能系統(tǒng)并網(wǎng)管理規(guī)定》。今年年初開始折騰了用戶側(cè)，這個用戶側(cè)用來干什么的？站在南方科創(chuàng)中心，是一個1MW/5MWh的一個系統(tǒng)。光伏這塊配的是2770瓦，主要是以車棚的形式，儲能用的5MWh，分為兩個電池集裝箱的方式，也是電網(wǎng)側(cè)常用的一種布置方式進(jìn)行設(shè)置的。
這是主接線的拓?fù)鋱D，采用的路線還是在400V交流母線，可以和電網(wǎng)之間實現(xiàn)無縫切換。這是整個電池艙的結(jié)構(gòu)，包括容量和布局。我們現(xiàn)在最大的一個亮點，也是最明顯的亮點，是占地面積減少了，因為整個電池艙的容量增加了。這是電池簇能量密度的體現(xiàn)，我們采用240串電壓方案，母線電壓達(dá)到768伏，我們采用86安的電芯，實現(xiàn)了344Ah的容量。
第二大亮點，BMS和電氣安全設(shè)計做了提升，主要是BMS這邊，我們不僅基于傳統(tǒng)的三支管理架構(gòu)，我們?nèi)ツ暌苍谔崛Ч芾砑軜?gòu)，現(xiàn)在針對于BMS增加了一個數(shù)據(jù)黑匣子，什么作用呢？類似于飛機的黑匣子。我們從去年以來甚至更長久以來出現(xiàn)了很多的安全事故，比如說起火，等到消防團(tuán)隊來查原因的時候發(fā)現(xiàn)燒的什么都沒有了，電池說是BMS的原因，BMS說是電池的原因，我們針對這塊加了黑匣子，在出現(xiàn)安全事故的過程中記錄所有的電池端所采集的數(shù)據(jù)，包括電池的電壓、實時功率，盡管火焰燃燒起來了，他還在進(jìn)行采集，他有自備電系統(tǒng)。
第三大亮點，現(xiàn)在目前包括電網(wǎng)側(cè)，包括用戶側(cè)都沒有的，也是我們最先實現(xiàn)的，叫儲能系統(tǒng)的全壽命周期分析系統(tǒng)，這是時間樣的系統(tǒng)呢？是一個完整的包括本地硬件以及云平臺以及運轉(zhuǎn)服務(wù)器的一整套的系統(tǒng)，本地硬件主要是用來采集本地所有的電池的信息，包括電池的運行過程中實時的每一串電池的電壓，溫度，壓差，溫差，溫升速度以及實時的計算的值，當(dāng)這些值采集到數(shù)據(jù)之后，根據(jù)典型工況，5天以后的數(shù)據(jù)提取出來和5天后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，分析發(fā)現(xiàn)出一個艙里面8000只電池，相對于5天前哪一節(jié)電池的電壓平臺在某一個時刻波動量相對于5天前有多大的變化，衰減了百分之幾，全部以報告的形式體現(xiàn)在遠(yuǎn)端的云平臺，這樣我們的工程師就可以在遠(yuǎn)端甚至坐在辦公室里看到所有的用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)此時電池的狀態(tài)一致性，跟我們剛剛投產(chǎn)跟剛剛并網(wǎng)的一致性在哪里。這些一致性會不會影響今后多長時間內(nèi)這個電池需要維護(hù)了，這個電池是否要更換，是否會產(chǎn)生一些安全性問題，都有一個預(yù)警裝置，這就是我們?nèi)珘勖芷诜治鲋饕牧咙c所在。
這是李主任說了，我們和他們合作研發(fā)的智能預(yù)警集控單元，為了未來電網(wǎng)側(cè)在消防、滅火以及安全防控這塊所采用的多層防護(hù)，采集控制的模塊。這個模塊主要是通過增加艙內(nèi)的氣體傳感器，也就是所謂的非電源傳感器，包括氫氣傳感器，一氧化碳傳感器，以及特殊的傳感器，包括紅外測溫器件，所有的BBS的溫升速率，溫差全部都會采集到這個管理單元去，這個管理單元根據(jù)這些采樣的信息進(jìn)行整合分析，判定我們此時的電池狀態(tài)，如果達(dá)到失控狀態(tài)，首先切斷電源，第二步該干什么？如果有明火出現(xiàn)或者接下來引發(fā)了蔓延怎么辦？相當(dāng)于一個管理架構(gòu)，管理平臺。我們針對于多層級的消防手段，針對于用戶側(cè)開發(fā)了三級措施。
一級措施是傳統(tǒng)的消防設(shè)施里面的煙感、溫感以及排風(fēng)以及報警聯(lián)動跳閘裝置。
同時我們也將集裝箱的壽命考慮進(jìn)進(jìn)來了，越來越多的用戶側(cè)，隨著鋰電池循環(huán)次數(shù)的提升。集裝箱的考驗也是很大的，傳統(tǒng)的集裝箱，傳統(tǒng)的加工方式十年，十二年還是比較危險的，所以這塊與南通最大的企業(yè)合作，開發(fā)了高耐受、長壽命的集裝箱，包括整裝的吊裝以及改進(jìn)。
整個用戶側(cè)同時配了我們自主研發(fā)的貼近于電網(wǎng)側(cè)的EMS系統(tǒng)，類似于SCADA這種平臺模式，開發(fā)了高知功能，為什么要這樣做呢？后面會講到，這里面功能包括AGC/AVC，主要是一些EMS的截圖。
同時整個用戶側(cè)采用了現(xiàn)在比較流行的，目前來說電網(wǎng)側(cè)比較常規(guī)的設(shè)置規(guī)范，就是逆變升壓一體機，這也是鎮(zhèn)江儲能系統(tǒng)首先提出的，現(xiàn)在推廣的非常好，采用變流器和變壓器和環(huán)網(wǎng)柜實現(xiàn)逆變升壓一體機這種方式。主要有以下幾個提升：一個是集裝箱采用雙層板設(shè)計，材料為冷軋鋼板，對集裝箱內(nèi)部形成包裹作用，分艙設(shè)計和內(nèi)部阻燃的設(shè)計。采用了無縫切換技術(shù)。
小結(jié)：做用戶側(cè)主要是為了，我們950MWh可股轉(zhuǎn)債募集資金的成功，所以我們做主要是研究各種現(xiàn)在用戶側(cè)的商業(yè)模式研究，包括光儲模式、光儲充模式，小型、孤島型微電網(wǎng)的模式，這個項目并網(wǎng)落地之后所有的用戶把他們的需求發(fā)過來之后，我們可以跟著他的需求設(shè)置成實際的控制策略，設(shè)置到這個系統(tǒng)上面去，實際跑一遍，把每天能實現(xiàn)的盈利所有的數(shù)據(jù)調(diào)出來，作為他可研的最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，這也是新型用戶側(cè)的所在。
另外增加了一系列的提升的安全防控措施，率先應(yīng)用了儲能系統(tǒng)的全壽命預(yù)測功能，以及消防。配套研發(fā)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度具備送至地調(diào)，我們這樣做？為什么？也是為了想今后用戶側(cè)參與輔助服務(wù)，我們要提前的從技術(shù)上來做一個鋪墊。
這么多的新功能和提升成本如何，商業(yè)模式如何？歡迎大家有興趣到我們這邊實地考察探討這個模式。
整個產(chǎn)品系列介紹，包括模組、電池簇、變流器。這是主推的電池艙/逆變升壓一體機，包括電池艙的三個系列，分別是0.7、2.1和2.6MWh的結(jié)構(gòu)，包括逆變升壓一體機。這是產(chǎn)業(yè)鏈的布局?，F(xiàn)在在國網(wǎng)上電網(wǎng)側(cè)參與量份額還是比較大的，這么大的份額肯定不是偶然的，這是必然的，這就是我們必然的原因，我們一直在一心一意做儲能系統(tǒng)，涵蓋了所有的東西。謝謝大家！
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