中國(guó)電科院新能源中心王德順：電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用
中國(guó)電科院新能源中心 王德順
2019年5月18-20日，中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲(chǔ)能?chē)?guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)”，中國(guó)電科院新能源中心王德順在會(huì)上發(fā)言。
感謝來(lái)所，感謝各位專(zhuān)家還有來(lái)賓。很高興有這個(gè)機(jī)會(huì)能夠在這兒和大家一起分享電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)的一些應(yīng)用。我也會(huì)結(jié)合我們中國(guó)電科院在江蘇一期電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能變電站項(xiàng)目應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，以及我們今天會(huì)議的主題“電網(wǎng)側(cè)規(guī)?；瘍?chǔ)能電站對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的一些要求和問(wèn)題”做一些思考，跟大家作一個(gè)交流。
儲(chǔ)能的發(fā)展很多專(zhuān)家都已經(jīng)介紹過(guò)了，不浪費(fèi)各位的時(shí)間了。
儲(chǔ)能在電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)、用戶(hù)側(cè)有一些應(yīng)用。今天的主題是“電網(wǎng)側(cè)”。電網(wǎng)側(cè)從2018年到今年，可能發(fā)展比較快。不光在江蘇、浙江做了很多應(yīng)用，現(xiàn)在在青海、甘肅，甚至在新疆都有了一些規(guī)劃。也就是說(shuō)，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能不光是電網(wǎng)的售端、送端都有一些應(yīng)用。我今天講的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能監(jiān)控，儲(chǔ)能監(jiān)控是儲(chǔ)能電站的一個(gè)大腦，實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備一個(gè)監(jiān)控、運(yùn)行控制、能量管理、AGC/AVC子站的一些功能。在電網(wǎng)側(cè)不光是售端電網(wǎng)、送端電網(wǎng)，儲(chǔ)能電站應(yīng)用場(chǎng)景多樣，多樣的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于儲(chǔ)能電站能量管理提出一個(gè)問(wèn)題。另外今天的主題是電網(wǎng)側(cè)規(guī)?；膬?chǔ)能，儲(chǔ)能電站越做越大，下午阮總提到了江蘇二期有兩個(gè)單站100MW電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能，我們一期承擔(dān)只有5MW，提升了20倍。站的容量越來(lái)越大，處理的量也隨之增加，海量的容量處理對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)造成一些挑戰(zhàn)，通過(guò)這個(gè)片子談一談這些問(wèn)題對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的一些要求。
電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站監(jiān)控基本功能，分為兩個(gè)，
第一,電站間隔層設(shè)備的監(jiān)控，常規(guī)的測(cè)控、安防、溫濕控。另外儲(chǔ)能電站的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站的PCS、BMS以及能量的管理。還要接受電網(wǎng)調(diào)度的一些AGC/AVC一些指令，兼容AGC/AVC子站的一些要求。
基本結(jié)構(gòu)也是一個(gè)雙機(jī)雙網(wǎng)冗余可靠的設(shè)計(jì)，這樣的話(huà)，實(shí)際上也就是在電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)，可以說(shuō)它的成本相對(duì)于用戶(hù)側(cè)是增加了不少，比操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件版權(quán)費(fèi)一個(gè)接近40萬(wàn)左右。前面說(shuō)得基本功能，也提到不同應(yīng)用場(chǎng)景電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能監(jiān)控容量管理，我也可以說(shuō)簡(jiǎn)單總結(jié)的幾個(gè)應(yīng)用：
第一，以江蘇鎮(zhèn)江電網(wǎng)為例，解決局部供電能力不足的問(wèn)題，利用儲(chǔ)能電站快速性和靈活性，通過(guò)上面供電能力，在低于負(fù)荷需求情況下，通過(guò)儲(chǔ)能作用提高儲(chǔ)能電站，緩解供給能力不足。這里面能量管理該如何去做呢?我們當(dāng)時(shí)做了一個(gè)測(cè)算，當(dāng)然有一些約束條件，上面幾幅圖，第一，紅色部分是需要儲(chǔ)能放電的電量，綠色部分都是能力比較充裕情況下可充電的電量和功率。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該合理的優(yōu)化，在整個(gè)充放過(guò)程中運(yùn)行范圍，也就是說(shuō)，儲(chǔ)能的SOC運(yùn)行范圍最小。這樣的話(huà)，可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站的能量最小的范圍，達(dá)到一個(gè)最大的利用效果。涉及前期的投資，也涉及到儲(chǔ)能電站如何優(yōu)化它的功率以及實(shí)現(xiàn)它的最大作用。鎮(zhèn)江電網(wǎng)提到兩充兩放和一充一放，這是簡(jiǎn)單的測(cè)算，發(fā)揮儲(chǔ)能的作用的話(huà)還是通過(guò)優(yōu)化的一些策略。
第二，國(guó)網(wǎng)節(jié)能張總也提到了，在淮安，主要解決的是新能源消納的問(wèn)題，可以說(shuō)叫新能源就地消納，新能源對(duì)局部電網(wǎng)的影響。這里面有一組數(shù)據(jù)，連續(xù)七天的負(fù)荷的情況，在今后的某個(gè)變電站到2020年有一個(gè)倒送，對(duì)電壓電站有一些影響。這個(gè)時(shí)候儲(chǔ)能電站如何去做呢?通過(guò)一些優(yōu)化，主要是結(jié)合儲(chǔ)能電站的能量管理系統(tǒng)應(yīng)該動(dòng)態(tài)跟蹤一下新能源的處理以及負(fù)荷的需求，進(jìn)行動(dòng)態(tài)匹配的優(yōu)化。最右邊的數(shù)據(jù)可以看到，這一組數(shù)據(jù)實(shí)際消納率實(shí)際上上52%，如果不動(dòng)達(dá)到百分之百消納的話(huà)需要的儲(chǔ)能8萬(wàn)40千瓦時(shí)，實(shí)際上電網(wǎng)的投資有限，裝機(jī)是4萬(wàn)，大概70MWh，提升8%，這方面的控制做一些優(yōu)化處理，達(dá)到一些結(jié)果。
第三，新能源基地面向電網(wǎng)輸送通道的限制，可再生能源無(wú)法同時(shí)送出，造成棄風(fēng)棄光的一些情況。在這樣一個(gè)情況，能量管理系統(tǒng)也需要針對(duì)新能源的特性，以及動(dòng)態(tài)評(píng)估所有的電源一些特性，最終做一些優(yōu)化的運(yùn)行特性，得出一個(gè)優(yōu)化的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)能量或者輸送通道最優(yōu)化利用。這幾個(gè)方面一個(gè)是監(jiān)控的功能，一個(gè)能量管理的功能。
二、監(jiān)控系統(tǒng)面向規(guī)模化儲(chǔ)能電站的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理能力的問(wèn)題
2018年有幸參與了江蘇電網(wǎng)建山儲(chǔ)能站的項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目做了一個(gè)初步的統(tǒng)計(jì)，建山站是5MW/10MWh的一個(gè)站，江蘇最小一個(gè)站，我們考慮做一些測(cè)試。這些大的數(shù)據(jù)量來(lái)臨的時(shí)候，大量的電站數(shù)據(jù)變味的時(shí)候，儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)是否穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)然我們雙機(jī)雙網(wǎng)、主備切換、7-1是否及時(shí)響應(yīng)、記錄，沒(méi)有丟失。
為了達(dá)到這個(gè)目的，我們跟國(guó)網(wǎng)節(jié)能和第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)初步做了一些實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然不是標(biāo)準(zhǔn)，按照這個(gè)要求做了一些實(shí)驗(yàn)的測(cè)試。梳理了幾個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，簡(jiǎn)單說(shuō)一下，假設(shè)100個(gè)儲(chǔ)能單元，一共120萬(wàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，這些點(diǎn)在每秒發(fā)生1-2萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)變位，持續(xù)一定時(shí)間，30分鐘的話(huà)，這里面可能有幾千萬(wàn)的數(shù)據(jù)變味事件發(fā)生，發(fā)生這些數(shù)據(jù)你的監(jiān)控系統(tǒng)能不能記錄下來(lái)，一共發(fā)生3600萬(wàn)數(shù)據(jù)變位，最終監(jiān)控系統(tǒng)接收也應(yīng)該這個(gè)數(shù)據(jù)，針對(duì)這個(gè)項(xiàng)目做了測(cè)試。同時(shí)其他的項(xiàng)目類(lèi)似。
在監(jiān)控系統(tǒng)主備切換的時(shí)候，也要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)，產(chǎn)生大量事件數(shù)據(jù)的時(shí)候，能夠在主備值班機(jī)切換的時(shí)候數(shù)據(jù)不丟失，這也是一項(xiàng)。另外監(jiān)控系統(tǒng)7-1，通信服務(wù)器7-1，在大數(shù)據(jù)變味滿(mǎn)足功能，數(shù)據(jù)還沒(méi)有丟失，這才是一個(gè)合格的監(jiān)控系統(tǒng)。
當(dāng)然上面是要求最終做了一些實(shí)際的測(cè)試，當(dāng)然這里有部分的數(shù)據(jù)結(jié)果。測(cè)的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，確實(shí)大量數(shù)據(jù)來(lái)了以后，不能真正按照原有可能出現(xiàn)一些問(wèn)題，包括表的長(zhǎng)度、監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)廠家有一些數(shù)據(jù)表格，轉(zhuǎn)發(fā)的一些限制。要經(jīng)過(guò)針對(duì)性的一些實(shí)驗(yàn)和修正之后才能達(dá)到上面這些要求。
剛才提到的對(duì)大數(shù)據(jù)的一些要求。
四、中國(guó)電科院投電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用。去年有幸承擔(dān)了鎮(zhèn)江丹陽(yáng)建山電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的電站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，這是第一個(gè)投運(yùn)的電站，國(guó)內(nèi)首個(gè)完成AGC涉網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、源網(wǎng)荷緊急互動(dòng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。這里面整站能量管理的界面，以及調(diào)度AVC運(yùn)行結(jié)果以及AGC的運(yùn)行結(jié)果。
一些思考：
第一，儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)能量管理的優(yōu)化算法，有的是可以放在調(diào)度側(cè)的，但實(shí)際上對(duì)于新能源反倒送實(shí)地消納的問(wèn)題，包括電壓治理的問(wèn)題，實(shí)際上也可以考慮，不管是放在調(diào)度側(cè)還是能量管理的監(jiān)控單元里面去，最終一個(gè)精細(xì)化能量管理，考慮電源處理特性，負(fù)荷實(shí)際運(yùn)行特性能量管理優(yōu)化的求解的過(guò)程很有必要做的，只有它的優(yōu)化，不能簡(jiǎn)單一充一放，兩充兩放，面向用戶(hù)側(cè)的測(cè)量。實(shí)際上電源的波動(dòng)，負(fù)荷的一些波動(dòng)，這個(gè)優(yōu)化的求解是必須的。只有這樣發(fā)揮小儲(chǔ)能發(fā)揮更大的作用。
第二，面向不同的電網(wǎng)需求，監(jiān)控系統(tǒng)的定位確實(shí)也有很多差別。比如一次調(diào)頻，江蘇一期一次調(diào)頻放在PCS里面，國(guó)網(wǎng)節(jié)能張總提到二期有一個(gè)協(xié)調(diào)控制裝置，介于監(jiān)控系統(tǒng)和PCS設(shè)備機(jī)之間。實(shí)際上西北電網(wǎng)對(duì)新能源電站的要求又是一個(gè)快速調(diào)頻的兩個(gè)細(xì)則，要求一些廠站級(jí)快速調(diào)頻包括一次調(diào)頻的響應(yīng)，實(shí)際上放在廠站級(jí)的監(jiān)控里面。儲(chǔ)能電站的監(jiān)控，也是結(jié)合各個(gè)電網(wǎng)角度一些要求和定位，可以有不同的差別吧。
第三，單站儲(chǔ)能電站的增加，海量數(shù)據(jù)測(cè)算和計(jì)算量的上升。實(shí)際上儲(chǔ)能監(jiān)控處理能力有一定的要求和一定的測(cè)試手段，這是必須要做的。因?yàn)閿?shù)據(jù)量越來(lái)越多，實(shí)際上儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，向上一級(jí)電網(wǎng)報(bào)送關(guān)鍵運(yùn)行評(píng)價(jià)信息是監(jiān)控系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用必然趨勢(shì)，涉及到邊緣計(jì)算的問(wèn)題，在本地把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一些加工，加工完之后，涉及到安全的，涉及到一次性的，涉及到效率可以做一些初步的加工再送給調(diào)度，再給評(píng)價(jià)系統(tǒng)，這也是一個(gè)趨勢(shì)。后期發(fā)覺(jué)一些儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)在電站評(píng)價(jià)中的作用，特別是儲(chǔ)能電站的處理和加工。
以上就是我的分享的內(nèi)容，謝謝各位專(zhuān)家和同仁。
相關(guān)閱讀：
驗(yàn)證碼：
