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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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