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谢彬:微电网 中的储能技术与应用

来源:本站 作者: 本站 时间:2015年8月25日

  [摘要]中广核 太阳能开发有限公司谢彬先生在储能行业第三届年度高峰论坛——“储能国际峰会2014”上发表主题演讲。
  2014年6月23日,由国家能源局指导,中关村 储能产业技术联盟(CNESA)与杜塞尔多夫展览(上海)有限公 司共同主办的储能行业第三届年度高峰论坛——“储能国际峰会2014”在北京 国家会议中心隆重开幕。中广核 太阳能开发有限公司谢彬先生在会上发表主题演讲。
  中广核 太阳能有限公司 谢彬:
  大家早上好。我是中广核 太阳能有限公司的谢彬。下面和 大家分享一下中广核太阳能公司光伏微电网在储能方面的技术与应用的一些经验。中广核 太阳能公司是中广核集团的二级子公司,是中广 核集团在太阳能产业唯一的专业投资平台,主要业 务是电站的投资和运营、光伏光 热项目以及微网项目。下面我 介绍一下我们在大型微电网电站运营的主要难点。第一个 难点是大规模微电网系统需要同步机特性的多机并接运行,由于现 在我们并不具备同步机特性,所以其 实限制了组网规模和组网方式,也影响 了组网的应用和拓展性,另一个 难点是对于光储能峰巅控制。
  因为光 伏发电的特性是随机波动,需要进行大功率跟踪,因此蓄 电池充放电需要遵循该特性,光伏电 量的变化影响了充放电的控制。我们现 有技术还不能兼顾充放电控制及逆变器的运行。而对于 逆变型电源来说,只能应 用单一类型电压源,并网时 候多以电源方式介入,不能实 现多种电压源并结组网。另一个 难点是频率问题。由于光 伏发电和负荷用电是随即波动的,对于电站来说,要保障供电的平稳,同时还 需要功率调配和保障安全度,也需要 通过电量调控来保障系统的可靠性。实际上 对于多源系统来说,它的难 点在于能量平衡的问题。因为多 源的系统需要能量管理系统来进行协调。而多源的连接、多态的共存、多源的并接等,这些都 需要根据设备状态、用电需 求等情况进行统筹管控。
  我们认 为大型光伏离网电站的关键技术包括设计的优化,合理的配置,以及善 于使用设备运行模式等。我们采 用的方案是黄河储能,通过科学的搭配,对于储 能的充放电特性进行充分的应用,在这里 储能相当于负荷调配的结点。然后通过平抑波动、平衡功率等方式,对能量 进行智能的管控。对于高 渗透率电源构建的微电网,频繁的 大幅度剧烈波动,需要设 备能够快速反应,能够平 衡这些光伏发电的剧烈波动。而储能 在高渗透率构建的微电网中,提高了系统的稳定性、可靠性以及效能。
  储能系 统的主要层级有:电池管理层级,简称EMS,用于对 所有能量和负荷预测进行调度;另一个是PCS的管理层级,主要是 对电池的控制和对能量系统的调度,能够随 时平抑各种负荷和发电的波动。中广核 做了很多示范项目,包括青 海玉树曲麻莱县的7.2兆瓦项目,以及另一个3兆瓦的项目。
  下面我 将重点介绍一下青海玉树曲麻莱7.203兆瓦项目的基本情况。曲麻莱 县的总变压器容量约为5.6兆伏,之前是 通过自取水电网进行供电,根据电 力调配大约每三天可以给曲麻莱县供一次电,供电量约为600千瓦。中广核 为了解决曲麻莱县长期不能稳定用电的问题,申请了离网电站项目。
  我们的7.203兆瓦供 电项目的配置是:5兆瓦时的锂电,20兆瓦时的储能系统,7兆瓦光伏发电系统。我们采 用集装箱式的用电器,电站的 技术特点之一是采用了微电网架构,实现了 大规模的光储电站;同时采 用了多维动态的EMS系统来实现智能管控,保证了 系统的高可靠性。目前该 电站已经运行了半年左右,能够持续为县城供电。通过该 项目的实际运行情况我们发现,无柴油 机的大型离网电站在技术上是可行的,而且比较可靠。
  同时我 们也发现一些问题。首先是 锂离子电池和铅酸电池的混合结构对整个系统可靠性有明显的提高,且储能 温度分布对电池性能影响也很大。所以在 大规模系统运行过程中,锂电池 和铅酸电池的加热负荷很高,这主要 是由于地处高海拔地区,温度特性较差,电池电 量必须分出一部分对整个系统进行加热。
  锂电池 储能系统在整个电站中担当了电压源的角色,它对电 力系统稳定性有着巨大的影响。而用于 检测电子电源和温度的铅酸电池储能系统不如BMS系统可靠。因此该系统的BMS层级仍 需进一步提高和完善,才能使 电池的效能发挥到最大。
  在这种 大规模离网电站中,我们又 增加了远程监控、诊断和升级功能,这对于 偏远地区商业化运营十分重要。但该电 站的远程监控能力、故障分 级和大数据处理能力,以及自学习能力,和EMS都有待提高。同时大 型离网电站对设计、施工和 设备要求也很高,要在项 目前期的开发阶段做好充分的准备。
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