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西勘院严雄:离网型储能电站应用案例分析

作者:中国国际储能大会 来源:中国国际储能大会
时间:2019-05-26 时间:2019/5/26 22:35:23 浏览:

中国国际储能大会:4月24-26日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的第九届中国国际储能大会在浙江省杭州市洲际酒店召开。在4月25日上午的“储能电站与技术应用(二)专场”,中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司设计师严雄在会上分享了主题报告《离网型储能电站应用案例分析》,以下为演讲实录:

严雄:各位领导,各位专家,大家上午好!今天给大家带来的汇报主题是离网型储能电站应用案例分析。分为四个部分,一个是推广与应用,第二个是作用及特点,第三个是关键技术研究。然后是工程案例分享和简单介绍。

离网型储能电站得以推广的外因包括两个方面,大的环境和国家政策。大的环境概括为四个字,就是大势所趋,2016年摩洛哥世界气候大会上,47个国家承诺城区在2030-2050年完全实现可再生能源供给。当时中国的承诺是2030年将非化石能源占总能源消耗的20%。国家政策层面,2018年国家能源局出台了国家能源指导意见,明确了绿色低碳发展的政策取向,调整能源结构,稳步推进水电、风电、太阳能、生物质能可再生能源规模化发展。主要目标是2018年将非化石能源占总能源消耗提高到14.5%。指导意见中有两条涉及到了储能电站或离网型储能电站,第一条是培育能源发展新动能,扎实推进能源互联网、新能源微电网还有储能技术试点能示范项目的推进,另外一条,其实跟我们现在所设计的项目是比较贴切的,推动离网地区可再生能源局域网建设,以新能源融合储能还有配电网等方式,提供热电冷综合能源服务。

内在因素归纳了一下,是区位原因。如果将大电网延伸到这些区域,电网造价费用比较高,运维成本和限制也比较大。交通条件较差,或多或少地存在积雪或者地质灾害能因素,造成一次能源运输费用高昂,度电成本高。第三个就是环保问题。因此,我们要因地制宜,利用当地的可再生能源资源去生产可靠的电能。大家知道,风能和光伏,它存在着能量密度低、间歇性的弊端,独立的风电站就存在着不稳定性、间歇性的缺点,但是太阳能与风能存在时空互补性,基于互补性再辅之以储能系统,构成风光储系统,我们就能够将不稳定不连续的电能转化成稳定的电能输出,同时可以保证在无风或者无光的情况下的供电。

第二个,就是它的作用和特点。利用可再生能源资源,储能系统,远离大电网覆盖区域,提供稳定可靠的电源,有效解决一次能源供给难的问题。它的特点就是运行方式多变,它的系统稳定性还是相对缺乏。

第三个,介绍一下电站的设计关键技术。有四大要素,就是源、网、荷、储。我们能源互补系统的规划,控制技术还有继电保护。我们注重冷热电气的规划,离网系统的特征就是源端和负荷端存在着各种能源耦合。传统的电源规划不再适用于离网系统。我们是以负荷系统为核心,综合各种能源,兼顾了各种能源的质量和品位,实现多能耦合和协调运行。收集资料以后,要采集一定的负荷预测手段,但是它跟大电网又不同。大电网规划当中对相关的参数比如说一个最基本的,人平均用电量,现行规划上是找不到的。我们这个离系统在有些参数方面没有现行的参数标准去执行,一定要结合当地现有的负荷情况和经济发展状况去合理预测。

下一步就是整个系统的能源规划,就是装机能量规模。根据当地风、光资源条件及负载情况,确定风光的装机规模。根据经济技术比宣传,确定储能系统的最佳安装位置。这有三个软件,HOMER、DES-PSO、PDMG的使用场景、负荷类型、元件模型、优化目标都是不一样的,所以我们一定要合理地选择规划设计软件。下一步要确定电量是不是最优的,比如不同时段的负荷特性所要求的电量不一样,要根据已有的电量来反过来推算到底电源端,相关设备的发电量是不是最优的。第三个,可以初步确定储能系统的布置方式。因为储能系统的布置位置不一样,工程设备配置不一样,工程造价不一样,控制策略也不一样。

第三个,是电网系统的规划。这一块跟大电网相同的地方就是要根据源荷之间的距离、负荷重要性、供电可靠性,确定主网电压等级及回路数。要确定系统的暂稳态时的短路电流,线路末端电压降。

下面讲一下优化控制技术,它主要与储能系统布置位置有关。主要有三种,第一种是部分直流侧储能+部分交流侧储能,第二种是交流侧功能,第三种是交流侧能是在电压源。主要讲一下控制方式。主流的是对等控制和主从控制。一个是有线的,一个是无线的。实际运行的时候,特征表现,对等控制对整个系统的调节要比主从快得多。控制策略这一块不详细讲了。第二种是电网系统能量管理系统,实现全网源、荷匹配的监视、掉节、控制。具体功能就是能量平衡自动计算、遥控发电单元、AGC/AVC自动调节、储能系统协调控制、微网系统二次调频、黑启动、FA、功率预测、负荷预测等。整个系统的能量平衡计算是它自己算的,AGC怎么调,是自己算了之后自己再下发。我们在能量管理系统一定要注意它的性能,它比常规电站计算功能要稍微大一点。下面是提供了一个简单的能量管理系统框图。它可以根据离网型电站规模来调整。小型的可以把功能集成。

第三个,是系统稳定控制装置。这跟大电网是一样的,主要关系到新能源功率波动、负荷扰动和三相短路。

最后讲一下继电保护技术。首先要弄清楚短路电流特点。短路电流由于电力电子器件限流影响,故障时不超过额定电流的2倍。电网容量和惯性较小,保护元件需要快速响应,否则系统容易失稳。现在保留策略这一块是一个是自适应保护,一个是根据系统运行方式发生变化,可自行更正与之不相适应的保护整定值。自适应保护装置研究出来,基本原理是基于简单的网络系统,电网系统,电源和负荷都比较少,不具备一定的推广性。差动保护技术就是基于常规的保护技术,在控制理念上加以修改。按不同区域进行保护,保护策略都是差动保护。

最后跟大家分享一下我们的工程案例。这个工程分为两个子系统,每个子系统当中是10MW光伏。在负荷和电源端都是设置了母线开关,在实际运行当中,我们把负荷端和源端都合上了,实现了整个电站16MW的PCS运行,使得系统抗突变能力、稳定性进一步提高。这个电站也是国内目前最大的离网型储能电站。运行效果还一直蛮好的。以上是基于我们在设计过程当中的一些经验总结。如有不妥之处,还请各位指正,也期望与各位业内同行有更多的交流合作。谢谢大家!


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