储能电站建设与技术集成的思考

储能电站建设与技术集成的思考南方电网科学研究院有限责任公司2012年10月2一、储能站简介二、关键技术研究三、示范工程运行分析四、储能电站发展展望3一、智能电网与储能集成新能源、新材料、新设备和先进的信息技术、控制技术、储能技术，以实现电力在发、输、配、用、储过程中的数字化管理、智能化决策、互动化交易，优化资源配置，满足用户多样化的电力需求，确保电力供应的安全、可靠和经济，满足环保约束，适应电力市场化发展需要。2011年，南方电网建成并投运深圳宝清电池储能站，实现了我国储能站“零”的突破。4一、深圳宝清电池储能站简介主控楼电池、PCS楼52010.09.16.试点工程开工2010.12.20机电安装2011.01.231MW储能分系统并网2011.04.302MW储能分系统并网2011.05.30.3MW储能分系统并网2011.09.264MW储能分系统并网2014年前5MW结合863项目实施一、深圳宝清电池储能站建设历程一、项目简况-关键技术研究与示范（1）研究大容量储能系统集成技术•电池选型与大规模电池成组•大容量能量转换系统研制•监控系统开发，包括IEC61850建模、大容量数据处理等•大容量储能系统电网应用技术，削峰填谷、调频调压策略实现与优化•电池、电池管理系统、PCS及监控系统等关键设备的集成方法（2）试验验证和示范工程验证•首个大容量储能RTDS试验平台•世界首个兆瓦级调峰调频锂离子电池储能站——深圳宝清电池储能站（3）储能站效益评估与储能标准体系•建立国内外首个储能功能作用与效益评估体系•首次形成我国兆瓦级电池储能标准体系，编制国家标准2项、行业标准4项、南方电网企业标准7项。7一、储能站简介二、关键技术研究三、示范工程运行分析四、储能电站发展展望二、关键技术研究（1）——电池选型关键点：选取安全、可靠、高效、经济的电池电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究钠硫电池液流电池镍氢电池锂离子电池二、关键技术研究（1）——电池选型电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究关键点：避免电池组环流，减少“短板效应”10二、关键技术研究(2)——能量转换系统…交流380V母线出线断路器电池阵列1PTCT1#9500kW双级式PCS#10500kW双级式PCS直流母线电池阵列2电池阵列12电池阵列1电池阵列2电池阵列12……直流母线DC/DCDC/DCDC/DCDC/DCDC/DCDC/DC解决思路:分组接入常规单级式PCS，电池组直接并联方式，环流无可避免双极式分组接入PCS电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究11二、关键技术研究(2)——能量转换系统DC/ACBATTERYARRAY1BATTERYARRAY2BATTERYARRAY3BATTERYARRAYNTACBUSDC/ACDC/ACDC/ACGRID分组接入单级式PCS——已实现工程应用电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究12二、关键技术研究(2)——能量转换系统常规单级式直流支路电流平均不均衡度为11.9%202530354045505501020304050607080电流（A）时间（min）56586062646668020406080100120电流（A）时间（min）分组接入式平均不均衡度为2.8%电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究二、关键技术研究（3）——监控系统监控规模大电池单体温度、电压、告警信息及SOC等，4MW-16MWh是常规站的数十倍。实时要求高电网对储能电站的高级应用有多种需求，实时响应要求最快十几毫秒级别。通信规约各异BMS、PCS、保护测控等设备其通信规约各异，需要按照国际标准构建解决思路：（1）分层、分布的网络通信系统架构（2）基于IEC61850-7-420的储能站信息模型设计电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究14二、关键技术研究（3）——监控系统关键词：分层分布式网络、双网热备、IEC61850规约电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究15二、关键技术研究(4)——高级应用策略储能电网应用：削峰填谷；孤岛运行；系统调频；系统调压；热备用；电能质量治理；间歇式可再生能源并网控制难点二：储能功能多，如何协调控制各功能？难点一：如何控制保障电池寿命和性能？电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究以放电次数、深度、功率为边界条件的优化算法。按事件紧急程度确定储能运行模式16缩小峰谷差约10%延缓电网工程建设降低配电网整体损耗节能减排更快速灵活的调峰手段削峰填谷主要作用红色曲线：当地日负荷曲线绿色曲线：经削峰填谷后的负荷曲线二、关键技术研究(4)——电网应用策略电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究•5MW影响频率波动为±0.015Hz•毫秒级的反应17调频调压5MVA影响电压波动为±200V毫秒级的反应优良的调频和调压手段Main:Graphs时间0.400.600.801.00.........49.85049.90049.95050.00050.05050.10050.15050.200碧岭站母线频率有一次调频无一次调频储能系统动态无功支撑控制仿真时间...0.400.600.801.001.201.401.601.802.002.202.40.........0.02.04.06.08.010.012.00MVA1MVA电压有效值（kV）5MVA二、关键技术研究(4)——电网应用策略电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究二、关键技术研究(5)——储能标准体系大容量电池储能站技术标准体系框图安装、调试及验收施工安装技术规范调试验收技术规范设备交接试验标准规划设计电池储能站设计规范主设备选型技术规定关键设备蓄电池技术规范电池管理系统技术规范能量转换系统技术规范并网标准生产运行运行导则安健环设施标准基础与通用通用技术条件监控系统技术规范接入电力系统技术规范监控单元与电池管理系统通信协议国家标准行业标准18电池选型与成组能量转换系统监控系统储能电网应用标准体系研究19一、储能站简介二、关键技术研究三、示范工程运行分析四、储能电站发展展望圆满完成了为深圳“大运会”保供电的任务有功无功四象限运行毫秒级响应截止8月31日，发电量609万度，充电量694万度电储能综合效率88%。四、示范工程运行分析0100000020000003000000400000050000006000000700000080000007月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月8月kWh充电累积电量放电累积电量01002003004005006007月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月8月削峰次数填谷次数21一、储能站简介二、关键技术研究三、示范工程运行分析四、储能电站发展展望四、未来储能技术发展展望22展望1：储能主要应用方式——集装箱式关键点：能量密度、功率密度、效率、可靠性、可维护性四、未来储能技术发展展望23展望2：模块化、即插即用电池关键点：储电成本=电池总成本/全寿命周期累积放电量≈每度电成本/循环次数四、未来储能技术发展展望24展望3：PCS——更大容量、更高电压关键点：效率、成本与辅助功能四、未来储能技术发展展望25展望4：储能就在我们身边26