中能建江蘇院秦華：鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)側(cè)儲能電站調(diào)頻調(diào)峰應(yīng)用實踐
中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院有限公司主任工程 師秦華
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”，中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院有限公司主任工程 師秦華在會議上發(fā)言。
在主題論壇4：“儲能參與與輔助服務(wù)市場(現(xiàn)貨市場)價值實現(xiàn)”論壇上，中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院有限公司主任工程師秦華分享了“儲能電站調(diào)頻調(diào)峰應(yīng)用與實踐”。
以下為發(fā)言實錄：
中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院有限公司主任工程師秦華：各位同仁下午好，我來自中國能建江蘇電力設(shè)計院有限公司，主要介紹我們做過的一個工程，分享設(shè)計方面的經(jīng)驗。
江蘇院現(xiàn)在是隸屬于中國能源建設(shè)集團(tuán)，儲能業(yè)務(wù)也是江蘇院在轉(zhuǎn)型過程中研判標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)力的又一熱點。包括我們院總包的一些像中電科技的一些儲能項目，也于前幾年正式投運。
介紹的內(nèi)容分為幾部分：
第一，儲能在電力系統(tǒng)中的定位。
第二，鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)儲能電站技術(shù)方案。
第三，工程的數(shù)據(jù)情況。
第四，相關(guān)建議。
一、儲能在電力系統(tǒng)中的定位。
大家都知道，儲能現(xiàn)在在發(fā)電側(cè)、輸配電站和用戶側(cè)應(yīng)用非常廣泛，發(fā)電側(cè)主要是解決可再生能源接入電網(wǎng)以后對穩(wěn)定性造成的影響，輸電和配電側(cè)主要由于傳統(tǒng)的擴(kuò)容方式受限于一些資源的限制，資源的限制與負(fù)荷的不斷增長之間有些矛盾，所以引入儲能能有效的緩解這些矛盾。用戶側(cè)儲能的引入可以提高用戶側(cè)分布式儲能的接納能力，保證供電可靠性。
二、示范工程的技術(shù)方案。
項目背景，鎮(zhèn)江有一個比較老一點的電場，諫壁電場， 2018年夏季用電高峰存在著缺口，鎮(zhèn)江東部的電網(wǎng)主要是大綱、鎮(zhèn)江的揚中這些地區(qū)供電非常緊迫，為了緩解鎮(zhèn)江地區(qū)2018年迎峰度假的壓力，在這個背景下建設(shè)一些儲能電站。
這張圖介紹一下運營策略，這個片區(qū)里面在2018年最高日負(fù)荷超過電網(wǎng)的供電能力，第一9點40到11點30，持續(xù)時間2小時，最大電力缺口22萬千瓦，電量19.8萬千瓦時。第二個時段下午1點半到三個半，持續(xù)時間2小時，最大電力缺口10.8萬千瓦，電量缺口3.6萬千瓦時，第三個階段晚上8點半到10點半，持續(xù)時間2小時，電量缺口14.8萬，運營策略主要包括這三個方面，第一個3點到6點，持續(xù)時間4小時，第二個時段12：-13：00持續(xù)時間1小時，第三個時段，18：00-19：00，持續(xù)時間一小時，滿足晚高峰時期的需求。
建設(shè)規(guī)模，8個站，右邊這張圖顯示8個站的地址，33畝的變電站，4個110的變電站和210的，右邊是工程名稱和建設(shè)規(guī)模，總共加起來101兆瓦，202兆瓦是8個站，主要參與電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓，全部接入到統(tǒng)一部署建設(shè)的網(wǎng)源荷儲儲能。主要有儲能電池、電池的管理系統(tǒng)(BMS)、儲能變流器、監(jiān)控系統(tǒng)、升壓變壓器、SVG，基本功能大家比較了解，就不介紹了。
設(shè)備情況：電池采用磷酸鐵鋰電池組，生產(chǎn)廠商主要是寧德時代、中天科技、合肥國軒、力信能源，安全可靠性高、能力密度高、充放電速率快、使用壽命長，多個電池串并聯(lián)形成一個電池模塊，多個模塊串聯(lián)形成電池簇，多個簇并聯(lián)形成電池堆，2個電池堆安裝一個艙。
工程的特點：一二次設(shè)備高度集成，采用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制艙體布置形式，實現(xiàn)設(shè)計方案模塊化，設(shè)備基礎(chǔ)通用化、施工建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、縮短了建設(shè)周期、節(jié)約建設(shè)成本，跟現(xiàn)在變電站的建設(shè)模式是一樣的，采用預(yù)制艙體的布置形式。
智能總控艙、電池艙、PCS升壓艙、匯流艙、SVG艙、倉體數(shù)量多，電池倉與PCS升壓艙一一對應(yīng)，前者有空調(diào)，后者有通風(fēng)，下面是艙體在現(xiàn)場的布置。
電氣設(shè)計，優(yōu)化主接線，將進(jìn)線柜與PCS艙一一對應(yīng)的型式優(yōu)化為一拖四，一拖三，多臺PCS升壓變預(yù)制艙，右邊是接線圖。
SVG：與儲能系統(tǒng)配合，提高儲能站無功調(diào)節(jié)能力，以IGBT為核心，快速連續(xù)提供融性或感性無功。優(yōu)點：平衡三相電壓、降低損耗，右邊是接線原理圖。
監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)是核心部件，實現(xiàn)對儲能站中儲能系統(tǒng)升壓變壓器、SVG等進(jìn)行信息采集、處理、實施監(jiān)控、有自動控制、無功電壓控制、與調(diào)度通信和運行管理，包括支持遠(yuǎn)方和就地模式。右邊是二次的原理圖。
分層架構(gòu)：監(jiān)控系統(tǒng)主要采用分層的架構(gòu)，有站控層(監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、通風(fēng)網(wǎng)關(guān)機)，間隔層(就地監(jiān)控裝置、測控裝置等等)
源網(wǎng)荷總體策略：按層級切負(fù)荷，每個子站分為6個層級，結(jié)合不同故障，故障模式有一定的對應(yīng)關(guān)系，有一定的策略在里面。比如說像省外直流故障、晉蘇直流故障東營不同優(yōu)先級切負(fù)荷。
儲能策略：執(zhí)行：儲能系統(tǒng)直接按最大能力滿放。這是上端的策略和中端執(zhí)行的策略。
前面同事也講了AGC、AVC的控制模式。AGC控制模式：調(diào)度AGC模塊根據(jù)ACE五模塊計算儲能站充放電功能(詳見PPT)。
三、工程的參數(shù)。
這是一個工程的地址，每套2MWh的儲能，日常是8個電池簇構(gòu)成，每個電池簇由40個電池插箱和1個高壓箱組成，每個電池插箱由兩個6并3串的標(biāo)準(zhǔn)模塊構(gòu)成，兩個電池簇為6并240串，儲能預(yù)制艙每4個電池簇并聯(lián)接入一臺500kwPCS。
主機線兩個方案：第一單元接先，還有集電環(huán)節(jié)接線，進(jìn)行了優(yōu)化。
這是電氣專業(yè)的平面布置，入口主要是在站區(qū)西側(cè)圍墻，圍墻采用實體磚，四周增設(shè)隔音設(shè)施，總平面布置方案中，所有集裝箱呈整列式整齊排列在道路周邊，整體布置緊湊合理，功能分區(qū)清晰明確，站區(qū)內(nèi)道路設(shè)置合理流暢。
四、建議。
針對電網(wǎng)側(cè)儲能電站工程特點按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化加工、裝配式建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)配送式建設(shè)模塊，形成標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、智能化的電網(wǎng)側(cè)儲能電站設(shè)計方案。
建議：建立火災(zāi)綜合預(yù)警系統(tǒng)，把儲能電站里面的煙感、溫感、紅外攝象頭、電池內(nèi)部溫度控制單元整合一下，在線監(jiān)測和其他設(shè)備的關(guān)鍵指標(biāo)。
優(yōu)化站用電設(shè)計，站用電負(fù)荷過大增加投資，降低電站供電負(fù)荷，影響設(shè)備運行工況。儲能電站站用電負(fù)荷主要為空調(diào)，空調(diào)布置和風(fēng)道設(shè)計不合理可能導(dǎo)致電池倉的運行工況惡化并降低PCS的出力，建議優(yōu)化站用電的設(shè)計。
還有一些難點和工作重點：
1、電網(wǎng)側(cè)儲能規(guī)劃技術(shù)工作。
2、鋰電池消防方案。
3、電化學(xué)儲能電站布置方案。
4、大容量儲能電芯研制。
5、電池插箱設(shè)計。
6、電池艙體設(shè)計。
7、BMS、PCS、監(jiān)控系統(tǒng)通用規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化。
8、監(jiān)控系統(tǒng)功能升級。
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