平高集團(tuán)阮鵬：電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)趨勢探討
平高集團(tuán)儲(chǔ)能科技有限公司副總經(jīng)理 阮鵬
2019年5月18-20日，中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國科學(xué)院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲(chǔ)能國際峰會(huì)暨展覽會(huì)”，平高集團(tuán)儲(chǔ)能科技有限公司副總經(jīng)理 阮鵬在會(huì)議上發(fā)言。
各位專家、各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同仁，下午好。非常高興今天有機(jī)會(huì)能夠到這個(gè)會(huì)場跟大家分享一下我們平高關(guān)于電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)的一些理解和探討。
我今天講的題目“電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)趨勢探討”。今天分五個(gè)部分跟大家分享一下：
一，近年電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目綜述
二、三站合一解析
三、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用需求分析
四、儲(chǔ)能相關(guān)趨勢探討
五、平高儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)介紹
第一部分，我們從2018年開始電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能進(jìn)入一個(gè)爆發(fā)期，在各個(gè)地方，包括江蘇、河南、湖南都幾十兆上百兆的儲(chǔ)能。第一個(gè)，江蘇一期的項(xiàng)目，總規(guī)模101MW/202MWh，采取的方式為分散式布置、集中式控制，在浙江8個(gè)儲(chǔ)能電站，主要目的緩解鎮(zhèn)江地區(qū)由于火電廠關(guān)停造成2018年電網(wǎng)側(cè)迎峰度供電的壓力。
第二，河南電網(wǎng)的項(xiàng)目100.8MW/100.8MWh，采用分散式布置、集中式控制。16個(gè)變電站，主要功能有緊急功率支撐、調(diào)峰調(diào)頻，并提供無功補(bǔ)償、主變節(jié)能和線路降損這方面的節(jié)能服務(wù)。
去年下半年在湖南長沙60MW/120MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目，有三個(gè)站組成，分散式布置、集中控制。主要應(yīng)用于保障局部地區(qū)供電，提高供電可靠性，提高調(diào)峰能力和延緩變電站的增容。
這些投運(yùn)的項(xiàng)目，還有在建的項(xiàng)目，江蘇二期總共40.8MW/752MWh，6個(gè)城市11座站組成，應(yīng)用削峰填谷、備用電源、調(diào)峰調(diào)頻、緊急功率支撐等諸多功能。
今年在北京懷柔、延慶有兩個(gè)站，總規(guī)模19MW和24MWh，北京這個(gè)項(xiàng)目包含固定式儲(chǔ)能電站和移動(dòng)式儲(chǔ)能艙兩種形式，整個(gè)應(yīng)用調(diào)峰和保電模式，提升變電站供電安全可靠性，保障重要用戶的可靠用電。這是我們近年來電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的一些情況。
第二部分，國網(wǎng)大的戰(zhàn)略三型兩網(wǎng)，很重要的一個(gè)形式三站合一，儲(chǔ)能電站、變電站、數(shù)據(jù)中心融合在一起，大家也在廣泛探討如何建設(shè)三站合一。平高關(guān)于三站合一有一些自己的理解跟大家分享一下。
首先從三個(gè)站要素來分析。變電站有幾個(gè)特點(diǎn)：
第一，穩(wěn)定可靠的大功率電力進(jìn)線。
第二，具備和電網(wǎng)調(diào)度的接口。
第三，優(yōu)良的電力專網(wǎng)干線通道。
第四，巨大的場地空間挖潛能力，尤其在電網(wǎng)的設(shè)備升級改造以后，有很多舊的變電站有很大場地的挖潛。
第五，傳統(tǒng)的變電站有非常成熟的場站安全運(yùn)維管理體系。
第六，三型兩網(wǎng)建設(shè)尤其泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)推進(jìn)以后產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和邊緣計(jì)算的需求。
儲(chǔ)能站：
第一，快速的電能和功率輸入輸出響應(yīng)能力。
第二，電池運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和邊緣計(jì)算需求。
第三，儲(chǔ)能電站本身的核心就是電池，有大容量電池的配備。
第四，儲(chǔ)能電站對大面積、場地安全管理需求也是非常大的。
數(shù)據(jù)中心：
第一，有海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，本身就是做大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
第二，有豐富的數(shù)值計(jì)算資源。
第三，數(shù)據(jù)中心對穩(wěn)定的電力供應(yīng)的需求非常迫切。
第四，有大量的后備電池的需求。
第五，數(shù)據(jù)中心也需要高帶寬的通訊干線接入。
從這三個(gè)要素的特點(diǎn)分析來講，如下幾個(gè)點(diǎn)可以融合的：
第一，變電站空置場地可以為儲(chǔ)能站和數(shù)據(jù)中心建設(shè)所用。
第二，變電站的調(diào)度通訊接口可以為儲(chǔ)能站所用。
第三，變電站電力供應(yīng)可以為數(shù)據(jù)中心電力供應(yīng)提高至少一個(gè)等級。
第四，變電站成熟完善的運(yùn)維管理體系和安全的巡檢機(jī)制，可以為儲(chǔ)能站、數(shù)據(jù)中心的可靠運(yùn)行提供保障。
第五，數(shù)據(jù)中心可以滿足變電站和儲(chǔ)能站發(fā)展過程中產(chǎn)生的PB級海量數(shù)據(jù)和邊緣計(jì)算的需求。
第六，儲(chǔ)能電站快速功率和能量響應(yīng)能力為電網(wǎng)運(yùn)行安全提供保障。
第七，儲(chǔ)能電站可以充分利用數(shù)據(jù)中心后備電源的閑置電池參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，尤其是調(diào)頻、調(diào)壓等淺充淺放的應(yīng)用。
第八，數(shù)據(jù)中心可以充分利用變電站已經(jīng)有的優(yōu)質(zhì)電網(wǎng)光線通訊干線資源接入大的互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中去。
第九，三站運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)可以融合一體，這是我們平高對這方面的理解跟大家分享一下。
第三部分，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用需求分析有如下發(fā)展趨勢：
第一，面向能源互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模型化、虛擬化需求。儲(chǔ)能電站作為能源互聯(lián)網(wǎng)必備的電網(wǎng)設(shè)施，將來會(huì)成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，以及有一定的模型便于互聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)。同時(shí)可以從能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)情況，成為一個(gè)虛擬化的資源來運(yùn)行。
第二，高置信度的系統(tǒng)性能需求。坦率的講，我們今年電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能這些項(xiàng)目，我們剛剛開始很多的建設(shè)還在摸索，整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行、穩(wěn)定性各方面還需要有待提高。作為電網(wǎng)的運(yùn)行來講，對設(shè)備、系統(tǒng)穩(wěn)定性要求非常高的，所以有一個(gè)高靠置信度性能指標(biāo)和規(guī)格。
第三，儲(chǔ)能暫態(tài)特性功能應(yīng)用需求越來越多。儲(chǔ)能系統(tǒng)有幾個(gè)重要的特點(diǎn)：1，快速響應(yīng)能力，從PCS設(shè)備可以做毫秒級的響應(yīng)。2，可以做精準(zhǔn)的控制，把整個(gè)輸出的功率做非常精確的控制。這些優(yōu)勢是非常適合于向電網(wǎng)暫態(tài)需要，一次調(diào)頻、二次調(diào)頻、調(diào)壓、源網(wǎng)荷儲(chǔ)的聯(lián)動(dòng)，可以發(fā)揮儲(chǔ)能一些特點(diǎn)和價(jià)值，我們認(rèn)為儲(chǔ)能系統(tǒng)的暫態(tài)特性和功能越來越多，目前在我們電網(wǎng)側(cè)項(xiàng)目，以及將要建設(shè)的項(xiàng)目當(dāng)中都在嘗試著增加這方面的設(shè)計(jì)。
第四，多點(diǎn)聚合控制需求不斷深入。剛才看到了已經(jīng)建設(shè)的和正在建設(shè)的電網(wǎng)側(cè)的儲(chǔ)能項(xiàng)目當(dāng)中，都是采用分布式的布置和集中控制，這種多點(diǎn)聚合會(huì)不斷地更多深入，逐漸形成一個(gè)虛擬化的資源的運(yùn)行。
第五，可移動(dòng)的特性和快速部署能力需求逐步得到關(guān)注。像北京的項(xiàng)目出現(xiàn)移動(dòng)儲(chǔ)能的需求，我認(rèn)為移動(dòng)儲(chǔ)能這些系統(tǒng)將來在臺區(qū)檢修的供電和應(yīng)急備電過程，儲(chǔ)能的應(yīng)用能力會(huì)越來越的重視。
第四部分，儲(chǔ)能相關(guān)技術(shù)趨勢探討。
關(guān)于電池這一塊有幾個(gè)方向：
低成本，磷酸鐵鋰的電池是一個(gè)主流的電池類型，安全特性和低成本有更多的潛力。去年公開招標(biāo)過程中，比亞迪在平高的投標(biāo)過程中已經(jīng)做到0.86元/Wh，隨著規(guī)模不斷擴(kuò)大的話，這個(gè)成本不斷下降。
長壽命，平高跟一些院所、電池廠家做一些課題，在探索壽命接近20年，循環(huán)壽命超過一萬次的情況。這樣的話使儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠接近電網(wǎng)當(dāng)中的開關(guān)柜類似這樣一個(gè)壽命，能夠真正成為類似于電網(wǎng)其他一些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施的運(yùn)行壽命的情況。目前從課題的進(jìn)展情況來講實(shí)現(xiàn)的可能性還是非常大的。
安全性，我們從電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能安全角度來講，主要著眼于火災(zāi)的預(yù)警、后面的火災(zāi)的應(yīng)急防范。實(shí)際上來講，我們認(rèn)為將來從多方面的系統(tǒng)性的去考慮安全的問題，包括從電池的本體一些熱失控的阻斷，以及整個(gè)防止熱失控?cái)U(kuò)散的電池模組的設(shè)計(jì)，電芯本體的阻斷和電池?zé)崾Э氐姆罃U(kuò)展，以及我們完善的消防的預(yù)警，包括一些事故的預(yù)警，以及最終的應(yīng)急和防災(zāi)的體系，一整套的體系進(jìn)行全方位的安全體系。
專業(yè)化，現(xiàn)在逐漸已經(jīng)出現(xiàn)了粗能專用電芯的概念。越來越多廠家推出專用電芯，儲(chǔ)能對壽命有長時(shí)間的可靠性。
對于BMS有發(fā)展的趨勢：
第一，多參量高密度監(jiān)測。電池是典型的物聯(lián)網(wǎng)的體系，整個(gè)電池在運(yùn)行過程當(dāng)中，甚至在存儲(chǔ)過程當(dāng)中，運(yùn)行的參數(shù)密集的監(jiān)測對電池整個(gè)評估非常重要的。像江蘇的項(xiàng)目已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)每一串電芯溫度進(jìn)行監(jiān)測，將來增加氣體監(jiān)測等等這些參量的監(jiān)測，將來這個(gè)趨勢不斷往前深入。
第二，高速通訊技術(shù)。這個(gè)也是結(jié)合監(jiān)測密度的增多，監(jiān)測頻度增大，這個(gè)數(shù)據(jù)量也是增大的。儲(chǔ)能來講數(shù)據(jù)通訊需求越來越大，需要高速通訊。
第三，模塊化程度越來越高。
第四，基于大數(shù)據(jù)的BMS分析技術(shù)，尤其三站合一實(shí)現(xiàn)以后越來越方便。
第五，基于AI人工智能數(shù)據(jù)模型的算法，我們計(jì)算資源很方便能夠獲得。
PCS有五個(gè)方向：
第一，精準(zhǔn)同步控制技術(shù)，電網(wǎng)技術(shù)同步規(guī)模比較大，江蘇站176個(gè)PCS并聯(lián)，精準(zhǔn)的同步非常重要的。
第二，智能安全預(yù)警控保技術(shù)，不單純從一個(gè)設(shè)備的角度，劉博士說的不是這些設(shè)備拼湊出來的，和BMS、EMS進(jìn)行融合，互相形成一個(gè)完整的系統(tǒng)進(jìn)行安全預(yù)警控保。
第三，多機(jī)并聯(lián)諧振抑制技術(shù)。
第四，虛擬同步技術(shù)。
第五，高科技制造技術(shù)。
EMS：
第一，實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)和高速大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)雙網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。數(shù)據(jù)量比較大，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)無法同步進(jìn)行動(dòng)作的。
第二，運(yùn)行參數(shù)動(dòng)態(tài)更新技術(shù)。
第三，網(wǎng)絡(luò)化的模型技術(shù)。
第四，虛擬化資源運(yùn)行方式。
第五，多站融合的EMS技術(shù)。
工程實(shí)施，電網(wǎng)側(cè)不斷開展有很多的點(diǎn)射出現(xiàn)，右邊這個(gè)圖給江蘇江北站實(shí)施雙層集裝箱的圖，還有大量的工廠化制造調(diào)試技術(shù)、現(xiàn)場模塊化組裝技術(shù)，我們也在探索線纜最少化。輔助系統(tǒng)一體化，對于儲(chǔ)能電站來講，消防、安防、門禁、溫濕度監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測這些輔助系統(tǒng)非常重要的，如何進(jìn)行一體化的建設(shè)，消除信息孤島，得到非常完善的安全預(yù)警這是非常重要的一塊。
第五部分，平高儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)介紹。
我們平高是集團(tuán)大力發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)和過家國內(nèi)外企業(yè)、研究院所開展交流合作根據(jù)，根據(jù)應(yīng)用選擇不同的技術(shù)路線包括物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能。平高在這一塊具備電力與行業(yè)的一級，電力二級資質(zhì)，包括存裝的二級資質(zhì)，具備整個(gè)儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)，新產(chǎn)品提供以及施工、運(yùn)維一體化的解決方案。
謝謝大家。
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