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北京索英电气董事长王仕城:PCS在电网侧储能中的要求和应用

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/5/19 11:40:57  我要投稿  

北极星储能网讯:“PCS需要自身能够快速地响应,主动的调频,没有传统的宣传惯量,许多快速响应,包括接受调度。我们可以在10毫秒就完成充到放的切换,这是产品目前具备的性能。在接受外部调度的情况下,接受调度指令到系统完成响应可以在30毫秒以内完成。这样的话,就为全站进行取消SVG或者无功补偿,或者未来全站响应的工业调度提供了比较好的技术支撑。”

——北京索英电气技术有限公司董事长王仕城

聚焦“技术应用双创新,规模储能新起点”,通过组织主题演讲、展览展示、创新大赛、专题研讨、项目考察、新品发布、技术交流等多种活动,多维度精准对接全球储能市场与应用,助力中国储能企业与国际接轨,为储能企业搭建与政策制定者、规划者、电网管理者、电力公司、能源服务商的交流互动平台。2019年5月18-20日,中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所举办“ESIE2019储能国际峰会暨展览会”,北极星储能网、电力头条APP全程直播。

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北京索英电气技术有限公司董事长 王仕城

作为电网侧储能论坛的联合主办放,衷心感谢各位牺牲周末的时间莅临本次会议。还要感谢演讲嘉宾们精彩演讲,还要感谢来所一天的辛勤工作,正是各位的参与让此次会议成功的召开。

前面分享了电网侧储能为什么要做,对系统的一些要求。我们为什么要做电网侧储能的问题已经得到解答,电网侧储能对系统的要求、对产品的要求是什么?以及PCS在这里面如何应对这些需求。我今天想和大家分享我们的看法。

下面就开始我的演讲,我的演讲题目“PCS在电网侧储能中的要求和应用”。

下面简单汇报一下索英电气。索英电气是2002年成立,希望成为最具价值的清洁能源和节能技术创新引领者。期望通过我们不断努力,能够提升清洁能源的占比和能源使用效率,而使得我们能够拥有更加美好的生活和环境。

这是我们的创新之路。我们从国内最早太阳能并网逆变器到国网最早从事光储业务的公司,以及到电网侧储能,已有了超过100MW的业绩。

索英电气从2009年开始储能PCS研究,目前在电网侧、电源侧、用户侧都有了大量应用,不管是高原、海岛、并网、离网、火电、新能源场景都有覆盖,有过百个工程,这是应用案例,时间关系不多讲。

这是我们包括储能车更多的应用。从十年的储能应用之中,我们有了多能互补、多种应用场景、多种应用模式的研究。在主网、配网、微网上面的应用,也有新能源发电等等这些方面的应用。电化学储能,不管是锂电、铅碳、铅酸、超级电容等等这些储能技术都有应用。经过18年电网的技术沉淀,对电力电子的特性有了自己的理解。在储能系统和EMS上面有了大量实际应用的经验。

通过我们大量工程的总结,我们对电网侧储能有了一些自己的理解。我们先看看电网侧储能一些特点和要求。

储能在系统里面的价值大家很清楚。储能系统是未来电力的核心设施,在发、输、配、用各个环节都有自己的应用。我们今天探讨电网侧储能,从资源综合利用环节,在电网侧配置储能应该是综合效率最高的一种。因为在这里面,会有一些集群的效应,都和电网有一些交互。不管是销售端的电网还是用端的电网。

电网侧的特点,它是多模式、多功能。在电网侧的应用里面有调频、调峰,也有一些特殊的综合功能的要求。

在电站的规模层级上面,有数MW一直到数十MW,一直到百MW这个层级,它的规模是很大的。

实施地点,现在主流的应用是变电站的应用,一般在负荷集中区用电比较多的区域。相应这些区域经济比较发达,土地成本有比较大的机会成本。很重要的一点,目前电网侧储能的政策是不太明朗的,还需要大家做一些积极的探索。

我PCS在整个储能系统里面是一个最关键的部件,也是整个系统里面在功率层面是唯一的一个主动元件。

PCS系统如何做到安全可靠?从上一张图可以看到它的架构位置,在这个情景下,需要和电池进行快速有效的互动,电池系统在整个储能系统里面成本最高,同时它的使用边界条件要求比较多,我们电池系统有大量的EMS有一系列的其他的防护,包括系统级的防护。这样的话PCS需要和EMS之间进行快速地通信,获得相互的信息,能够及时的进行合理的动作,不跃线,保证基础的安全。同时还要有一些预防通信失灵或者出错的措施。

另外一点,PCS还要快速地接受本地的EMS的调度,要及时响应,尤其大规模的时候要有相互的协调。

我们现有的变电站,刚刚江苏的专家也提出,需要快速地调度。现在已经是从秒级到毫秒级了,响应的先后顺序很可能影响后续的决策。现在已经上到百MW级别的变电站,我们对PCS主动调频的要求,在PCS相互之间判断延时偏差或者响应速度的偏差,有可能导致系统的振荡。这个和系统的联接阻抗的极小情况有可能快速放大,未来随着功率的放大,相应的安全风险控制不好的情况下,有可能发生一些引起我们极大关注的风险。

我们这里面来看,PCS需要自身能够快速地响应,主动的调频,没有传统的宣传惯量,许多快速响应,包括接受调度。我们可以在10毫秒就完成充到放的切换,这是产品目前具备的性能。在接受外部调度的情况下,接受调度指令到系统完成响应可以在30毫秒以内完成。这样的话,就为全站进行取消SVG或者无功补偿,或者未来全站响应的工业调度提供了比较好的技术支撑。目前储能系统或者PCS也已经有了一些标准,我们将TUV、电科院、G59相应的认证都做过了。

如何提升储能系统的技术经济性。我们很多时候对系统的理解是什么样的?大家都谈到了初投资,其实经济性和初投资成本是两个概念,经济性,我们要从使用的角度上来看这件事,什么意思呢?度电成本是里面的核心。在变电站里面有一次每年响应的构建来成本的,系统的效率提高会显著地提升,多点成本或者减少响应的成本。系统的体积占比和技术性能等等都会影响系统的效率。比如PCS的转换效率每提升1%,储能系统吞吐效率提升2%,在电站里面有一些调峰的应用,相应的吞吐效率就会提升2%,有可能投资回报率提升1%-2%。

我们在这个系统里面看,目前的变电站储能或者电网储能应用,大部分的情况是PCS,成本占比不超过10%。而PCS在市场供应平均价格上下波动一般不会超过1%。而因为系统里面选择了一些配置适当的部件,会导致在辅助功能上面的投入有可能3-5。这里面有哪几方面的安全的投入,安全防护、散热、相应的响应速度、增加额外的二次投入,运行维护相应的投入都会增加。

如何来提升系统的效率?刚才说的效率很重要。在这里面我们现在已经有两电平做到三电平,这样的话相应的速率、体积、成本都会得到改善。索英电气最早提出单极的结构,这样的话整体的效率会得到提升。

我们现在为了更好的进行场地的应用,系统地尺寸在不断地下降。作为一个真实的工程案例引进的分享,我们看到江苏一期和二期的项目,这是一期我们做得镇江的项目,这里面配有了SVG、PCS相互之间通过分电变压器,响应速度是秒级的。我们在二期的时候PCS来取代了SVG。同时为了更好的应用PCS之间进行了并联。相应的进入了站房,空间利用会更好,响应速度了百毫秒级。

小结:

第一点,电网侧储能才刚刚起步,系统应用和部件都还没有形成成熟的产业,现在在这种场景下还不能够用搭积木的方式来进行系统采购或者是招标,或者是做系统集成,这是有风险的一个应用。这一点目前还没有真正超过一年的百兆瓦级或者百兆瓦时级的运行,而电池系统很多的退化是一个逐步老化、劣化的过程,大家在这一点上面应该要静下心来,比如我们的电池系统它的差异化要通过多少次循环以后,才会逐步被放大。还有一些产品也是需要经过长期的老化,才会出问题。

第二点,储能是一个系统化的工程。需要从安全性、可靠性、技术经济性多个角度进行系统化的考虑。不能单纯以初投资的大小进行简单化的决策。我们再看看初投资的技术经济性这一点,其实是根据使用来倒推的,从使用的角度反馈来看。

第三点,PCS在储能系统成本中的占比不大,但是对整个系统的安全性和稳定性,以及长期的收益起着关键的作用。PCS是电网侧储能的关键部件,在产业发展的早期,更应该选择技术成熟、性能稳定、工程经验丰富的合作伙伴,让大家共同推动产业往健康稳定的方向来发展。等产业到了一定的成熟程度,技术可以被各家来掌握,才是整个系统的经济技术性能够得到更好提升的下一个阶段。这个阶段我们期望整个产业在电网公司,给我们整个市场一个好时机的时候,大家珍惜并加以呵护,让我们当下相对很有希望,又比较脆弱的市场,能够得到健康的成长。

感谢大家!

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