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科华恒盛曾春保:能源互联网中光储关键技术与解决方案探讨

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2019-05-07 浏览:
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中国储能网讯: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26日上午的“能源互联网与多能互补”专场,科华恒盛股份有限公司技术总监曾春保在会上分享了主题报告《能源互联网中光储关键技术与解决方案探讨》,以下为演讲实录:

曾春保:各位领导、各位专家,大家上午好!我在这里代表科华恒盛做《能源互联网当中光储探讨和解决方案》的专题报告。主要从这么几个方面来跟大家探讨。第一部分是对于光储系统的业务生态的理解。最右边那个图是一个我们的综合能流图。光伏有分布式的,包括一些大型的电站,通过一些变电站,最终到我们的需求侧,也就是负荷,负荷的话包括了电动汽车充电、数据中心等等,这些综合的一个能流,那其中我们把它转换成我们的一个应用场景。那应用场景的话,科华恒盛这边的理解就是把发电、配电转到具体的应用领域,包括工业、金融、轨道交通等场合。这边的话今天主要讲光储,那光伏是整个多能源里面重要的能源的来源。

然后要形成一个整个的大数据的分析,包括我们能量的平衡,就是其中的一个非常重要的纽带。上一页主要是针对我们需求侧的一个光储的结合,那这部分结合储能的话主要在发电侧,就是我们的弃风弃光这一块,我们可以看到2018年弃风率统计的情况达到16.2亿。包括新疆、甘肃、陕西、宁夏、青海这几个地方都有相关的数据。

那同时新增的光伏发电弃光率的话也是达到8点多,从这五个省也是新疆、甘肃、陕西、甘肃、青海、宁夏这几个地方占比比较大的。正是因为有了这个弃风弃光跟储能又可以有很多关联,这是在发电侧的一个生态。因为弃风弃光之后,包括我们的一个考核也有一些新的政策,从《发电厂并网运行管理实施细则》 《并网发电厂辅助服务管理实施细则》可以看到,风电厂、光电厂都有对应的预测的上传比例的要求,要达到95%。而且没有达标的话也有相关的处罚的考核。

那同时这个风电厂跟光伏厂在向电力调度机构报送的曲线上面也有对应的指标要求,风电厂不能超过25%,光伏不能超过20%,没有达标也有对应的考核。这个是日工率的一个预测,那还有一个第三部分是超短期的功率预测也是平均数准确率不能小于75%,那意味着新能源光、风跟储能又有新的一个业务模式,有这些考核的话,对我们的储能其实在这个新能源发电里面很好的一个机会。    

那第二部分关于光储系统里面主要的关键技术跟方案,可能前面两天也有很多专家对这个整个系统有很多的介绍,这个图大家看的话可能也是比较清楚。这两个通过交流母线耦合的,他们互相也是相对比较独立的。那这种的话,它的应用比较灵活,对我们未来的电力辅助服务需求来说,它可以做到容量比较大,而且对我们的光伏储能可以对电网在交流侧的并网服务,可以做出自己的特点。那针对这个交流母线的话,它的一个关键技术其实这边强调了一个VSG技术,这是第一部分。这个技术的话不是纯粹用到储能上面,那同时也是用到我们的光伏上面,离网微网的时候,这两部分同时具备发电机的技术。这个技术的话,我们可以看到前面这个拓扑图跟流程图,我们跟传统的模拟同步发电机的时候,除了我们的一个原来所谓下垂特性以外,同时也加入了对应的环节来形成我们整个的系统的稳定性。

那这个在后面会有对应的案例对这个应用技术的一个确认,所以这个在光储系统里面光伏跟储能同时具备的这个技术的话,其实对我们所谓的能量管理EMS那一块的依赖比较小。因为它可以自身形成一个平衡一个动态。

第二部分的话交流母线的话要做微网,并网,离网有一部分涉及到切换,切换的话也是同样的,从离网切到并网的控制,那怎么样一个控制?其中一部分是一个相位同步,然后在离网的时候,如果并网有来电的话,首先要进行同步,同步完了之后跟图纸同步,有一个系统的检测还有切换开关,这样的话可以达到我们的从电压源切到电压源整个模式的切换最后转到并网。

离网切并网应该相对来说比较简单的,因为你电网有了以后做相关的检测对应的相关的切换,那一部分还有这种并网切到离网,这一块的话也是很多企业也有在做一些研究。那这个切换的过程当中有涉及到断电,怎么样做到不断电或者做到所谓的零切换,这个对系统来说也是非常关键的要求,会有一个对应的检测。做到不断电的话,对于整个时序进行判断,有一个比较快的切换开关,不是在外部的是程序内部的所谓的逻辑,这个示意图的话是在我们这个控制管理内的一个切换。

那这边有对应的电压跟电流,并网跟离网下面的不同的切换,可以从并网渠道离网实现的。第三部分前天包括昨天也有很多人提到黑启动,带着电压器带着其他的设备直接从零电压开始启动起来。其实在虚拟同步发电机的时候,不是所有的机器并在一起,所有都是从零开始起的,都是同时启动。在做的时候也会根据我们的逻辑,对一整批的PCS有优先顺序的下发指令。要建立从0开始,每台都是从0开始的,不同步的话也有一些问题的,起到一定阶段的时候,所有的设备再按照顺序全部提起来。用VSG技术的话也有一些对应的上下电的包括启动的要求。

那最后一个交流母线还有关键技术就是我们的一个并联,不管是VSG机还是我们的电压源电流源整个并联,那其实我们可以看到,台数越多的话,并在一起,可以看到等效的电压源,右边那个图的话,可以看到不同的数量从第一台只有一台到后面的几十台甚至两百台的时候,它的那个对应的技术对电网的整个接入的斜正点不一样,而且随着并联数量的增多,我们的效益度都是变小的,稳定性变差的。这里面不管是电压源还是电流源的并联,对整个系统运行的话,在整个并网或者离网下面它的数据也是提出了需求,提高整个效率有比较大的要求。

第二部分其实大家看这个也是会比较简单,就是直流母线,它的应用特点可以看到储能跟光伏是通过直流的一个偶合,然后并到我们的电网,那这种的话,它的特点就是可以跟前面的交流母线省掉了变压器跟相关的,但是这种应用的话也有一些限制,每个直流端不去配对应的储能会比较分散的,这种也有应用的需求,成本比较低。

那直流母线有哪些点,我们做了这么多产品化的话,在调试包括实验下来,也做了小结:第一是直流下垂,刚刚前面的话大家可能对交流的下垂或者叫做虚拟发电机比较熟悉但是直流的话这个下垂大家听得比较少一点,因为直流这个储能也是一样的,直流它也是比较多的机器,不是说只有一台,保证每一台的功率一样的。这种对控制上面就要去做对应的功率的平衡,也是提出了只有一个下垂的技术可以看到从右边那个图,它的一个控制曲线。对应的电压我们再假设功率是0,随着功率的变化会调整母线,通过母线的变化来有对应功率,从而达到整个功率的均衡。

第二是切换,跟离并网切换一样,交流系统的当中涉及到离变换切换,直流其实也有,只不过是一个直流系统,这个在后面有对应的案例跟大家分享。这个也可以有直流无缝,重新形成一个电压环,转换成一个模式,最终形成独立的直流母线。所以这里面也涉及到一个切换跟控制。

第三点是因为交流的话,大家可能是看着比较多的,直流的话这边有几个解决方案,跟大家做一个交流。那第一个解决方案是我们这一套系统,这个看起来比较直观,这是对原有的电站(前面讲到的弃风弃光电站)里面增加储能,这个储能怎么接入,对应的工作模式有哪些,有哪些特点?我们这样接进去的话,原有的电站里面这个不能动,原来只能并网,不能双向,这样接入的话,我们的工作模式只有MPPT模式,它的设备不能动,也是建好的。我们新加了一个储能的话,双向的DC/DC的话可以工作在恒功率模式,有那个DC/AC做直流母线的控制,这个是对原有电站的改造的模式。

那第二个方案的话,可以看到就是对新建电站。那新建电站的话,我们可以看到这个接法跟刚刚那个好像一样的,但是我们的DC/AC是做到MPPT模式的,可以做双向的一个能量的流动,原有电站只能是单向电网的,这种模式的话可以看到DCDC它的工作模式可以做成MPPT的工作,由它来做。那这种的话可以并网也可以离网,也可以做功率的输出,包括对光伏波动的一个稳定。第三种模式大家可以看到接阀又变了把DC/DC释放给光伏了,这样的话整个的能量控制。这种接阀的话,对电池管理相对复杂一点。

那这三个方案的一个比较,就是方案123,对应的工作模式还有我们的母线的控制,包括离并网,包括适用的范围都有对应的一些特点,可以用不同的解决方案。第三部分针对上面的应用案例来给大家做一个分享。

这个是在海外的兆瓦级的智慧的光储系统,大家可以看到这么一套系统里面,原来建了电站的,原来做电站的时候储能的配置,右边四个的话是新建的电站也有分两套不同的配置,一个是电池直挂PCS,然后就是光伏接双向的DC/DC,右边那两个是光伏直挂,电池通过双向DC/DC进行一个双向的变换。右边那两个的话,原来所谓的PCS又是双向的,又是具备MPPT功能的,称为混合的PCS的。所以这个系统也是投运的半年多的,也是在做一个对比。这是我们直流母线的光储充的方案,在珠海那边的应用,在整个直流母线有两个站一个能量的交换,这边的话主要在正负375伏的系统进行相关设备的应用,从光伏直流双向的DC/DC,直流充电装,全部基于这个母线的,那这边的话就是提到刚刚上面讲到的对应的直流掉电的时候形成独立的直流母线,还有自己的能量。

第三个是科华恒盛海外的光储,这个的话用到前面提到光伏储能包括柴油发电机并网的时候它的工作模式,还有在离网的时候他们的一个工作模式,可以同时跟柴油发电机并联,都具有了发电机特性。在这种系统的复杂情况下,尽量少依赖能够管理,在动态的时候,可以自己的能量平衡。这是一个合作的风光储的示范案例,一个整体的应用。

这是电网侧的储能,河南电网100MW储能项目,目前已经投运了。这边是甘肃720MWh网域大规模储能系统项目,这边的PCS也是必须具备前面说到的功能,所有的功能可以实现并级。这是湖南电网长沙一期60MW储能项目,这种也是要具备相关的电网侧的调度。还有这边是一个明阳大庆风电厂风电侧的储能应用,也是在零下35度极寒天气的应用。

那第四部分是对科华在光储产品还有方案上面的简单的介绍,解决方案里面有一个服务,包括离网微网服务以及大型的电站跟分布式的发电应用,离网的解决方案涉及到双向的控制器还有低压的384V的控制器,包括对应的逆变器,从10-600K的功率,针对离网的。上面是并网跟离并网都可以的PCS跟双向的也都已经在现场适用了。防逆流控制器、EMS能量管理系统,这是相关的配套产品。这个从1000V到1500V的电压等级,功率的话覆盖500-1700kW ,集装箱式的话1兆瓦到1.7兆瓦的。包括对应的话那个是1000V跟1500V的控制器。

然后组串从单相到三相中压1100V的,40kW-80kW,包括对应的 125kW-160kW,1500V系统。然后就是对应的配套的通信柜,监控包括物流箱。我的演讲完毕,谢谢大家!

 

关键字:储能大会 光储

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