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许继电科储能陈世锋:电网侧储能项目经验和系统集成技术分享

北极星储能网  来源:北极星储能网    2018/11/8 21:49:54  我要投稿  

北极星储能网讯:大家也都知道,目前韩国发生了多起电池的安全事故,储能的应用场景非常多,所有的应用场景是建立在电池安全的基础上,目前整个业内都在关注电池的安全问题,前段时间在武汉听到欧阳明高院士对电池安全的一个研究,对于我们作为厂商来讲,意义还是比较大的,他总结的电池的安全问题实际是热失控、热积累的过程,我们在设计电池安全问题上,要充分分析造成热失控的原因,对症下药,要做到在失效前的预防、失效中的灭火、降温以及失效后隔离等,虽然无法做到百分之百防控,但是通过我们的优化设计可以降低电池失效的风险。目前我们许继整个集团也非常重视安全的问题,目前成立了个研发团队,共同开发新一代的预制舱的项目,重点在环境控制及安全控制这块,估计明年会上市发布。

——陈世锋

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为更好地推动我国能源高质量发展,中国能源研究会在北京国际会议中心召开以“中国能源高质量发展”为主题的年会。其中中国能源研究会储能专业委员会于8日下午举办此次年会的分论坛,主题为“储能技术创新与热点市场实践交流”。北极星储能网将对大会进行全程直播。如需北极星储能网直播您的会议,请联系微信号:13693626116。

会上,许继电科储能技术有限公司系统部经理陈世锋作“电网侧储能系统集成技术研究”主题报告,以下为报告全文。

陈世锋:非常感谢,大家都知道今年镇江这边的电网储能已经有8个站共计200MWh的储能电站已经投运,我们有幸参与到这个电站的建设,今天演讲的题目是“电网侧储能系统集成技术研究与实践。”主要以我们许继承建的两个站为主,来把我们建设储能项目的经验和系统集成的技术给各位领导专家分享一下。

项目必要性不过多介绍了,镇江电网侧储能电站主要有8个站,许继承担了其中两个站总承包的建站任务,一个是五峰山、一个是三跃。另外我们以设备供应方式参与了新坝站及北山的建设,从江苏一期电网侧储能来讲,许继一共参与了4个项目建设,目前五峰山是国内单体最大的电网侧储能电站。

我重点介绍一下储能电站的系统集成的关键技术,许继是最早涉及储能行业的几大公司之一,从最早张北风光储输示范工程到今年镇江电网侧储能,还包括目前我们正在执行青海海西州多能互补示范工程,过的工程比较多,另外应用的场景都涉及到了,通过我们所做的工作总结了一下储能在系统集成的关键技术,

首先是监控及能量管理技术。一个是整个监控接入的能力,目前在五峰山总共是48个MWh,24个集装箱,每个集装箱有2万个点,整个电站有50-60万点,这么大的量接入到整个监控去,对整个监控的容量和数据分析提出更高要求。我们目前执行50MW/100MWh的项目,接入的数据量更大,达到百万点以上,所以从整个数据量接入方面,监控系统要支撑百万点的接入。

另外,在能量管理策略方面主要的策略AGC和AVC,重要的两个考核指标,一个是控制精度,另外一个是响应时间。目前整个的储能电站执行单元是在PCS端,整个电站考核端在并网点,中间有升压和配电环节,会造成整个的AGC精度会有误差。我们使用动态自适应的技术,这种技术在整个控制策略里面,把变压器的损耗作为一个补偿量,从低载、中载到满载都可以自动识别计算,通过这种技术保证整个AGC响应精度控制在1.5%以内。

另外,响应时间方面可以通过多种方式来实现,比如目前江苏这边采用源网荷终端直接控制PCS,可以在百ms内实现紧急的功率支撑,另外一种可以采用GOOSE的这种方式,可以实现百ms内的响应,目前我们也在做这方面的研究。

第二个关键技术是多级并联谐振抑制控制技术,目前电网侧储能的容量都比较大,需要多台PCS进行并联控制,并联时由于阻抗的变化,系统存在扰动时会引起振荡,对电网存在安全的隐患,同时由于暂态时序的差别,PCS在做PWM控制时,会存在高频环流,对系统稳定运行存在影响,因此目前我们采用一个在PCS控制采用有源阻尼控制,降低系统谐振的风险,另一个采用载波同步这样技术来抑制高频的环流;

第三个技术是主动均衡控制技术,镇江项目是以2MWh为一个基本单元,一个40尺的集装箱存在上万个单体电池,虽然我们出厂时可以严格控制工艺流程保证单体电池处于比较好一致性,但是在运行一段时间后,个别单体会存在差异,差异过大也就是我们常说的木桶效益,会影响整个系统的应用,降低系统容量,因此我们要控制电池单体的一致性,必须采用主动均衡的技术,目前可以实现在一个柜子里,实现任意单体的能量转移,也可以实现相间的均衡,整个均衡效率达到80%,双向电流达到5A。

第四,源网荷精准控制技术,目前镇江8个站全面接入到源网荷控制系统里,整个实现紧急功率支撑响应时间100ms以内,它需要源网荷终端、EMS和PCS紧密配合来完成这个功能。

第五 集装箱的环境控制技术;如果集装箱内环境控制没有做好造成电池单体温差大的话,会严重影响电池的一致性,会造成安全隐患,因此集装箱环境控制技术也非常重要,这里面包括的内容比较多,比如整个集装箱里面空调的布置方式不同,对系统的散热也有不同,风道设计大小,出风量的计算,风向的控制等等,都会造成电池的温差过大,我们也采用了一些技术,包括热仿真计算,风道出风量计算,风道的优化设计等,保证整个集装箱的单体电池温差可以控制到5度以内。

第六,电池安全防控技术;大家也都知道,目前韩国发生了多起电池的安全事故,储能的应用场景非常多,所有的应用场景是建立在电池安全的基础上,目前整个业内都在关注电池的安全问题,前段时间在武汉听到欧阳明高院士对电池安全的一个研究,对于我们作为厂商来讲,意义还是比较大的,他总结的电池的安全问题实际是热失控、热积累的过程,我们在设计电池安全问题上,要充分分析造成热失控的原因,对症下药,要做到在失效前的预防、失效中的灭火、降温以及失效后隔离等,虽然无法做到百分之百防控,但是通过我们的优化设计可以降低电池失效的风险。

目前我们许继整个集团也非常重视安全的问题,目前成立了个研发团队,共同开发新一代的预制舱的项目,重点在环境控制及安全控制这块,估计明年会上市发布。

下面介绍下五峰山的实施方案,储能电站储能系统采用预制舱户外布置方式,共设置24套储能电池预制舱和24套PCS及升压变成套装置,每个电池预制舱容量为1MW×2h,采用40英尺非标预制舱;PCS及升压变成套装置安装2台500kW PCS和1台1250kVA双绕组升压变压器。储能单元所发电力升压至10kV后,分别汇流至三段母线,通过三回新建10kV线路接入110千伏五峰变10千伏母线侧。

这个是整个五峰山的现场照片,包括有变流器舱、电池舱、总控舱、高压舱(音)。

电池成组方面,2MWh集装箱储能系统由10个电池簇构成,每一个电池簇由38个电池插箱和1个高压箱组成。每个电池插箱由由48个3.2V40Ah磷酸铁锂电芯按6串8并方式进行成组

监控及能量管理方面,是我们许继自主研发ESS8000大规模监控及能量管理系统,是监控与能量管理一体化设计结构简单,支持百万数据点的接入,。这个是储能变流器,支持双机并联,整个效率比较高,达到80%,功能也比较齐全,具备虚拟同步功能,支持低穿、高穿。

电池管理系统具有分层分级体系架构,完成电池参数测量、电池状态分析、电池过欠压、过流保护、直流母线绝缘监测、通信等功能,另外重要的一个需求要把它对电池安全预警功能加在里面去,真正对电池安全预防起到很好的作用。

电池集装箱,40尺集装箱,电池集装箱拥有自己独立的供电系统、温度控制系统(配置工业空调)、隔热系统、阻燃系统、火灾报警及消防系统、安全逃生系统等自动控制和安全保障系统。

下面介绍下许继的案例

一个是张北风电光储示范项目,主要功能平滑风光波动、跟踪计划、调频、削峰填谷、电压支撑、紧急应用;

第二个是张北风光储示范项目(二期梯次电池储能),许继总承包单位,项目规模3MW/9MWh,通过项目的实施,掌握梯次电池分选、重组及系统集成等相关技术

第三个虚拟同步机的,是世界首个具备虚拟同步机功能的电站,也是国家电网公司十大科技创新示范工程之一;许继承担了5MW*0.33h大容量电站式虚拟同步机设备

第四个是镇江电网侧储能电站,这里不再详细说了;

最后一个是青海海西州多能互补示范工程储能项目,容量为50MW/100MWh,目前也是国内最大的电源侧储能项目,目前该项目正在实施阶段,年底可以并网。

最后,也欢迎各位领导专家到我们承建镇江电网侧储能项目现场进行参观指导,谢谢大家!

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