國家電網(wǎng)有限公司范高鋒博士：并網(wǎng)電化學(xué)儲能電站調(diào)度運(yùn)行探索與實(shí)踐
國家電網(wǎng)有限公司調(diào)度控制中心水電及新能源處 范高鋒博士
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(huì)暨展覽會(huì)”，國家電網(wǎng)有限公司調(diào)度控制中心水電及新能源處 范高鋒博士在會(huì)上發(fā)言。
大家下午好!我是國家電網(wǎng)調(diào)度控制中心的范高鋒。這個(gè)分論壇重點(diǎn)講安全和標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槲沂亲稣{(diào)度運(yùn)行的，說實(shí)在話目前儲能并網(wǎng)容量對大電網(wǎng)安全是相對比較微小的。我們更關(guān)心大電網(wǎng)的安全、供電的安全，儲能作為一個(gè)新興的事物，它可能后續(xù)隨著新能源的發(fā)展，后續(xù)可能發(fā)展比較快。結(jié)合大電網(wǎng)安全和儲能作一個(gè)結(jié)合，在調(diào)度運(yùn)行方面作一些探索和實(shí)踐。
比方從江蘇的儲能電站運(yùn)行到現(xiàn)在不足一年，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)比較欠缺。既有理論的分析、技術(shù)的分析也有實(shí)踐的總結(jié)，這樣不斷完善調(diào)度運(yùn)行的體系，促進(jìn)大電網(wǎng)的安全和儲能電站的安全。555匯報(bào)分三方面：
一是儲能并網(wǎng)的基本情況，二是從調(diào)度方面的相關(guān)要求，三是下一步的工作。
首先是裝機(jī)的情況。
最新統(tǒng)計(jì)，在國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)，電網(wǎng)側(cè)儲能26萬千瓦，在建比較多有124萬千瓦，都比較順利的話到年底可能達(dá)到150萬千瓦，在華北、西北、華東、華中幾個(gè)區(qū)域都有分布，目前比較多華東有10萬千瓦，華中16萬千瓦。
電源側(cè)儲能穩(wěn)步增加，與新能源聯(lián)合運(yùn)行的兩種為主，到4月底聯(lián)合儲能裝機(jī)20萬千瓦，在建35.8萬千瓦，預(yù)計(jì)年底達(dá)到56萬千瓦。目前在華北有9.2萬千瓦，東北只有1.6萬千瓦，西北8.6萬千瓦，華東、西南都比較少。
后面總結(jié)目前儲能電站實(shí)際運(yùn)行的情況，就是實(shí)際的一些運(yùn)行場景。
(1)參與電網(wǎng)調(diào)峰，提高電網(wǎng)可靠性，如鎮(zhèn)江采用“兩充兩放”或“一充一放”調(diào)峰模式，從198萬千瓦降低到190萬千瓦。因?yàn)殡娬究偣?0萬千瓦，實(shí)際我們做的運(yùn)行數(shù)據(jù)來看降了8萬千瓦，起到了一定的作用。如果將來儲能電站的規(guī)模比較大的話，應(yīng)該在全網(wǎng)作一個(gè)優(yōu)化，可能作用會(huì)更凸顯一些。
(2)電網(wǎng)的調(diào)頻。儲能電站參與調(diào)頻效果總體不錯(cuò)，響應(yīng)時(shí)間約為常規(guī)機(jī)組1/15%，控制精度誤差是0.43兆瓦，比常規(guī)機(jī)組好一些。常規(guī)機(jī)組精度一般是1到2兆瓦，這方面的特性，相應(yīng)的速度、控制的精度都比常規(guī)火電好一些。
這也是參與電網(wǎng)的調(diào)頻，這是跟蹤C(jī)PS考核的一個(gè)情況。2018年10月以后，江蘇電網(wǎng)根據(jù)負(fù)荷變化情況，利用鎮(zhèn)江儲能參與大電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)，顯著提升江蘇CPS考核的性能指標(biāo)。因?yàn)榻K水電比較少，CPS考核比浙江差一些，有示范以后性能得到明顯的提升。111(3)儲能電站參與電網(wǎng)調(diào)壓。
(4)儲能改善新能源涉網(wǎng)特性。有效平滑新能源場站出力波動(dòng)，改善新能源場站并網(wǎng)點(diǎn)的電能質(zhì)量。儲能結(jié)合新能源發(fā)展有比較大的應(yīng)用空間，因?yàn)樾履茉船F(xiàn)在在國家電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)，風(fēng)電和光伏加起來三個(gè)多億，因?yàn)樗牟▌?dòng)性太大，對電網(wǎng)整體運(yùn)行的影響也是比較大的。如果能配一些儲能，平滑這個(gè)波動(dòng)，再加上利用大電網(wǎng)的一個(gè)平衡能力和儲能配合，這樣整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力和經(jīng)濟(jì)性都會(huì)得到比較大的提升，這只是做了具體項(xiàng)目的例子。
(5)儲能提升火電廠調(diào)頻特性。儲能跟蹤指令具有響應(yīng)速度快、爬坡速度高等優(yōu)點(diǎn)，提高發(fā)電單元整體調(diào)節(jié)能力。山西有幾個(gè)火電廠，它的機(jī)組調(diào)節(jié)性能比較差，經(jīng)常受到一些考核，說它配9兆瓦的儲能后，調(diào)節(jié)性能得到明顯提升。
第二部分，從調(diào)度來看相關(guān)的一些要求。111國電中心這兩年一直關(guān)注儲能的發(fā)展，一直從技術(shù)上、從管理上做相關(guān)的分析和探索。近期我們有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還在進(jìn)一步深化討論，可能后續(xù)對一些要求進(jìn)一步完善。
首先電力系統(tǒng)是一直遵循統(tǒng)一調(diào)度、分級管理的原則。儲能電站作為一種新型的電網(wǎng)設(shè)備，應(yīng)按照電力系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)要求納入相應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)調(diào)度管理，從而充分體現(xiàn)儲能電站在保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面的重要作用。大電網(wǎng)會(huì)給儲能提供廣闊平臺，但儲能也要和大電網(wǎng)相配合，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的發(fā)展經(jīng)過100多年，形成一個(gè)相對完善的體系。整個(gè)體系，儲能的一個(gè)新設(shè)備要適應(yīng)這個(gè)體系，這樣才能有更好的發(fā)展，這里是有技術(shù)上的邏輯關(guān)系的。
儲能電站接入電網(wǎng)要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，比方說儲能電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定等。具體項(xiàng)目要接入的時(shí)候，與電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)行并網(wǎng)條件的確認(rèn)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定8kW以下接入380V，8kW-1MW是380V等，但這不是絕對的。
儲能系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)方應(yīng)遵守調(diào)度紀(jì)律，嚴(yán)格執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)制定的有關(guān)規(guī)程和規(guī)定。儲能要符合相關(guān)的規(guī)程和調(diào)度紀(jì)律。儲能運(yùn)行維護(hù)方應(yīng)根據(jù)裝置的特性及電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的要求制定相應(yīng)現(xiàn)場的運(yùn)行規(guī)程，經(jīng)項(xiàng)目業(yè)主同意后報(bào)項(xiàng)目機(jī)構(gòu)備案。1111儲能電站要遵守調(diào)度有關(guān)操作制度，按照調(diào)度指令、電力調(diào)度規(guī)程和儲能系統(tǒng)現(xiàn)場規(guī)程進(jìn)行操作，并如實(shí)告知現(xiàn)場情況，答復(fù)調(diào)度員的行文。對儲能系統(tǒng)正常維護(hù)和定期檢驗(yàn)，接入儲能設(shè)備一次、二次變更時(shí)，要報(bào)調(diào)度，并履行相應(yīng)維護(hù)手續(xù)。
運(yùn)行控制，儲能響應(yīng)比較快，將來是作為電網(wǎng)非常好的資源，這也是有相關(guān)要求的。電網(wǎng)出現(xiàn)特殊的運(yùn)行方式時(shí)，調(diào)度機(jī)構(gòu)會(huì)及時(shí)通知儲能電站。系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，調(diào)度機(jī)構(gòu)有權(quán)限制儲能與電網(wǎng)間的交換功率，儲能系統(tǒng)在發(fā)生擾動(dòng)脫網(wǎng)后，系統(tǒng)恢復(fù)前不能并網(wǎng)，經(jīng)調(diào)試后才能并網(wǎng)。
檢修管理，儲能系統(tǒng)開展與電網(wǎng)二次系統(tǒng)有關(guān)的設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)要求電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)辦理檢修申請，獲準(zhǔn)后方可知性。電網(wǎng)儲能做好電網(wǎng)指令，做好相應(yīng)安全措施，防止反送電或人身事故。
繼電保護(hù)和安自裝置管理，與現(xiàn)有保護(hù)相協(xié)調(diào)配合，頻率保護(hù)和電壓保護(hù)與電網(wǎng)側(cè)保護(hù)相適應(yīng)，與電網(wǎng)側(cè)重合閘相配合，按電網(wǎng)的機(jī)構(gòu)要求整合并備案，配置防孤島裝置。
通信與自動(dòng)化管理，儲能電站要向電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提供相關(guān)信息，如并網(wǎng)點(diǎn)頻率、電壓、注入電流、有功、無功、功率因數(shù)、電能質(zhì)量等數(shù)據(jù)。還有可充可放的電量，荷電狀態(tài)等。
另外還要做相關(guān)的測試，據(jù)我了解，目前并網(wǎng)的儲能電站做的測試不是特別充分，火電、水電，包括風(fēng)電都有相關(guān)性能指標(biāo)的測試，儲能電站接入也要進(jìn)行相關(guān)測試，包括電能質(zhì)量測試、功率控制測試、電網(wǎng)適應(yīng)性測試、保護(hù)與安全自動(dòng)裝置測試、通信與自動(dòng)化測試。儲能變流器等主要部件改變時(shí)，電化學(xué)儲能系統(tǒng)應(yīng)重新進(jìn)行接入電網(wǎng)測試，因?yàn)樽兞髌鞯冗@些改變，會(huì)造成并網(wǎng)特性比較大的改變，這些如果改變以后，還是要做測試，調(diào)度要了解實(shí)際特性的情況。
這是低電壓穿越和高電壓穿越的圖，這是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的圖，這個(gè)近期還在進(jìn)一步深入討論，到底對儲能電站，結(jié)合未來的發(fā)展到底有什么樣的要求。前幾年風(fēng)電和光伏發(fā)展經(jīng)歷比較艱難的過程，最早風(fēng)電光伏沒有低電壓或高電壓脫網(wǎng)能力，2011年、2012年出現(xiàn)多次大規(guī)模脫網(wǎng)，后來做低電壓穿越能力改造。再后來特高壓直流送端，因?yàn)樵谔馗邏洪]鎖情況下，經(jīng)常出現(xiàn)1.3倍的過電壓，但1.3倍對大電力系統(tǒng)來講，我們一直是這樣的，所有的變壓器、火電機(jī)組可以耐受1.3過電壓，維度風(fēng)電和光伏不可以，所以造成運(yùn)行上的一些困難，現(xiàn)在正在進(jìn)行一些改造。
我想，儲能它也是電力電子接入電網(wǎng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，風(fēng)電和光伏取得的工程上的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的積累，都可以反過來在儲能得到應(yīng)用，低電壓穿越、高電壓穿越，還有其他的頻率耐受能力等等，都會(huì)在儲能發(fā)展初期就把它一次性做到位，這樣后續(xù)可能發(fā)展更好一些。
下一步國網(wǎng)公司正在進(jìn)行“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，進(jìn)一步完善儲能并網(wǎng)的管理體系，明確責(zé)任義務(wù)，規(guī)范并網(wǎng)流程。目前正在制定《儲能電站監(jiān)控信息技術(shù)規(guī)范》和《電化學(xué)儲能并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議》范本編制，做好接入工作，做到儲能“可觀、可測、可控”納入大電網(wǎng)的運(yùn)行控制中。另外通過立科技項(xiàng)目加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研究，完善相關(guān)技術(shù)，服務(wù)整個(gè)儲能行業(yè)更好發(fā)展。
匯報(bào)完畢!謝謝大家!
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