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中国电科院新能源中心王德顺:电网侧储能电站监控系统应用

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/5/19 18:00:47  我要投稿  

北极星储能网讯:“电网侧储能电站监控基本功能,分为两个。第一,电站间隔层设备的监控,常规的测控、安防、温湿控。另外储能电站的监控,实现储能电站的PCS、BMS以及能量的管理。还要接受电网调度的一些AGC/AVC一些指令,兼容AGC/AVC子站的一些要求。第二,主要解决的是新能源消纳的问题,可以说叫新能源就地消纳,新能源对局部电网的影响。”

——中国电科院新能源中心王德顺

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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中国电科院新能源中心 王德顺

感谢来所,感谢各位专家还有来宾。很高兴有这个机会能够在这儿和大家一起分享电网侧储能电站监控系统的一些应用。我也会结合我们中国电科院在江苏一期电网侧储能变电站项目应用的经验,以及我们今天会议的主题“电网侧规模化储能电站对监控系统的一些要求和问题”做一些思考,跟大家作一个交流。

储能的发展很多专家都已经介绍过了,不浪费各位的时间了。

储能在电网侧、电源侧、用户侧有一些应用。今天的主题是“电网侧”。电网侧从2018年到今年,可能发展比较快。不光在江苏、浙江做了很多应用,现在在青海、甘肃,甚至在新疆都有了一些规划。也就是说,电网侧储能不光是电网的售端、送端都有一些应用。我今天讲的电网侧储能监控,储能监控是储能电站的一个大脑,实现变电设备一个监控、运行控制、能量管理、AGC/AVC子站的一些功能。在电网侧不光是售端电网、送端电网,储能电站应用场景多样,多样的应用场景对于储能电站能量管理提出一个问题。另外今天的主题是电网侧规模化的储能,储能电站越做越大,下午阮总提到了江苏二期有两个单站100MW电网侧储能,我们一期承担只有5MW,提升了20倍。站的容量越来越大,处理的量也随之增加,海量的容量处理对监控系统造成一些挑战,通过这个片子谈一谈这些问题对监控系统的一些要求。

电网侧储能电站监控基本功能,分为两个,

第一,电站间隔层设备的监控,常规的测控、安防、温湿控。另外储能电站的监控,实现储能电站的PCS、BMS以及能量的管理。还要接受电网调度的一些AGC/AVC一些指令,兼容AGC/AVC子站的一些要求。

基本结构也是一个双机双网冗余可靠的设计,这样的话,实际上也就是在电网侧应用的监控系统,可以说它的成本相对于用户侧是增加了不少,比操作系统和数据库的软件版权费一个接近40万左右。前面说得基本功能,也提到不同应用场景电网侧储能监控容量管理,我也可以说简单总结的几个应用:

第一,以江苏镇江电网为例,解决局部供电能力不足的问题,利用储能电站快速性和灵活性,通过上面供电能力,在低于负荷需求情况下,通过储能作用提高储能电站,缓解供给能力不足。这里面能量管理该如何去做呢?我们当时做了一个测算,当然有一些约束条件,上面几幅图,第一,红色部分是需要储能放电的电量,绿色部分都是能力比较充裕情况下可充电的电量和功率。监控系统应该合理的优化,在整个充放过程中运行范围,也就是说,储能的SOC运行范围最小。这样的话,可以实现储能电站的能量最小的范围,达到一个最大的利用效果。涉及前期的投资,也涉及到储能电站如何优化它的功率以及实现它的最大作用。镇江电网提到两充两放和一充一放,这是简单的测算,发挥储能的作用的话还是通过优化的一些策略。

第二,国网节能张总也提到了,在淮安,主要解决的是新能源消纳的问题,可以说叫新能源就地消纳,新能源对局部电网的影响。这里面有一组数据,连续七天的负荷的情况,在今后的某个变电站到2020年有一个倒送,对电压电站有一些影响。这个时候储能电站如何去做呢?通过一些优化,主要是结合储能电站的能量管理系统应该动态跟踪一下新能源的处理以及负荷的需求,进行动态匹配的优化。最右边的数据可以看到,这一组数据实际消纳率实际上上52%,如果不动达到百分之百消纳的话需要的储能8万40千瓦时,实际上电网的投资有限,装机是4万,大概70MWh,提升8%,这方面的控制做一些优化处理,达到一些结果。

第三,新能源基地面向电网输送通道的限制,可再生能源无法同时送出,造成弃风弃光的一些情况。在这样一个情况,能量管理系统也需要针对新能源的特性,以及动态评估所有的电源一些特性,最终做一些优化的运行特性,得出一个优化的结果,实现能量或者输送通道最优化利用。这几个方面一个是监控的功能,一个能量管理的功能。

二、监控系统面向规模化储能电站的监控数据处理能力的问题

2018年有幸参与了江苏电网建山储能站的项目,这个项目做了一个初步的统计,建山站是5MW/10MWh的一个站,江苏最小一个站,我们考虑做一些测试。这些大的数据量来临的时候,大量的电站数据变味的时候,储能监控系统是否稳定运行。当然我们双机双网、主备切换、7-1是否及时响应、记录,没有丢失。

为了达到这个目的,我们跟国网节能和第三方检测机构初步做了一些实验,当然不是标准,按照这个要求做了一些实验的测试。梳理了几个试验项目,简单说一下,假设100个储能单元,一共120万数据点,这些点在每秒发生1-2万个数据变位,持续一定时间,30分钟的话,这里面可能有几千万的数据变味事件发生,发生这些数据你的监控系统能不能记录下来,一共发生3600万数据变位,最终监控系统接收也应该这个数据,针对这个项目做了测试。同时其他的项目类似。

在监控系统主备切换的时候,也要进行大量数据,产生大量事件数据的时候,能够在主备值班机切换的时候数据不丢失,这也是一项。另外监控系统7-1,通信服务器7-1,在大数据变味满足功能,数据还没有丢失,这才是一个合格的监控系统。

当然上面是要求最终做了一些实际的测试,当然这里有部分的数据结果。测的过程中也会出现一些问题,确实大量数据来了以后,不能真正按照原有可能出现一些问题,包括表的长度、监控系统各个厂家有一些数据表格,转发的一些限制。要经过针对性的一些实验和修正之后才能达到上面这些要求。

刚才提到的对大数据的一些要求。

四、中国电科院投电网侧储能应用。去年有幸承担了镇江丹阳建山电网侧储能的电站监控系统建设,这是第一个投运的电站,国内首个完成AGC涉网实验、源网荷紧急互动响应实验。这里面整站能量管理的界面,以及调度AVC运行结果以及AGC的运行结果。

一些思考:

第一,储能电站监控系统能量管理的优化算法,有的是可以放在调度侧的,但实际上对于新能源反倒送实地消纳的问题,包括电压治理的问题,实际上也可以考虑,不管是放在调度侧还是能量管理的监控单元里面去,最终一个精细化能量管理,考虑电源处理特性,负荷实际运行特性能量管理优化的求解的过程很有必要做的,只有它的优化,不能简单一充一放,两充两放,面向用户侧的测量。实际上电源的波动,负荷的一些波动,这个优化的求解是必须的。只有这样发挥小储能发挥更大的作用。

第二,面向不同的电网需求,监控系统的定位确实也有很多差别。比如一次调频,江苏一期一次调频放在PCS里面,国网节能张总提到二期有一个协调控制装置,介于监控系统和PCS设备机之间。实际上西北电网对新能源电站的要求又是一个快速调频的两个细则,要求一些厂站级快速调频包括一次调频的响应,实际上放在厂站级的监控里面。储能电站的监控,也是结合各个电网角度一些要求和定位,可以有不同的差别吧。

第三,单站储能电站的增加,海量数据测算和计算量的上升。实际上储能监控处理能力有一定的要求和一定的测试手段,这是必须要做的。因为数据量越来越多,实际上储能监控系统,向上一级电网报送关键运行评价信息是监控系统高级应用必然趋势,涉及到边缘计算的问题,在本地把这些数据进行一些加工,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给调度,再给评价系统,这也是一个趋势。后期发觉一些储能电站监控系统在电站评价中的作用,特别是储能电站的处理和加工。

以上就是我的分享的内容,谢谢各位专家和同仁。

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