中国储能网讯：2017年4月24-26日，第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉大酒店圆满召开，来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表，围绕产业热点话题，发表了一系列精彩演讲，中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。

大会期间，甘肃省电力公司风电技术中心主任汪宁勃，在“新能源发电并网专场”，以《储能提高风电场并网性能研究》为题发表演讲，现将演讲主要内容发布，以飨读者。

甘肃省电力公司风电技术中心主任汪宁勃

汪宁勃：下面由我跟大家共同讨论一下储能提高风电场并网性能这样一个研究。我这里跟大家分享的主要是从这五个方面，首先就是我们国家风电发展的逆向分布的特点，包括风电和光伏都是主要集中在三北地区。与欧美国家发展模式不同，我国大概80%的风电集中在三北地区，60%的光伏集中在西部地区。远离复合中心，这样就不可避免的需要面对大规模集中开发、远距离送出所遇到的各种问题。目前酒泉距离兰州复合中心有1千公里，在1千公里以外建设一个千万千瓦风电基地，相当于在我们江苏的南京建一个这样的基地给北京供电这样一个距离。同时在这个区间又是以330和750千伏这样的电压等级接入，所以形成了目前全世界集中并网规模最大、送出距离最远、接入电压等级最高等一系列之最的这样一些问题。在这个情况下我们所面临的很多问题在其他地方可能表现的不是很突出，在我们甘肃酒泉地区表现的尤为突出，这个特点非常鲜明。

在这样的一个输电通道，我刚才说了一千公里的输电通道，从酒泉西部的瓜州到兰州的输电过程中，随着风电的大幅度波动，导致这个长输电线路的输电有功功率甚至无功功率都不断的随着风电波动而变化，这样的变化使得系统运行控制也面临着巨大的挑战。正在建设的酒泉到湖南株洲的特高压正负800直流输电线路将在今年5月份投产，现在已经正在分体调试，但是这个又使得我们新能源的输电距离从一千公里到2500公里这样一个量级的变化。从交流输电变成交直流混合输电，使得我们将面临更多的问题。尽管其他地方也有特高压输电线路投运，但是由于我们在酒泉到湖南这个输电通道的点上，目前没有火电机组作为支撑，这是国内外唯一的，几乎是在原端纯粹是新能源来支撑的，这将带来更多的问题。   

下面介绍一下新能源的特点，就是说我们国家发展的特点，而且这个比例实际上已经达到了或者超过了欧美国家的装机容量。第二个就是我们输电的整个总容量，就不要说比我们更多的内蒙，就甘肃的这个目的风电可以排在世界第七，光伏也是可以排在世界第七、第八的位置。也就是说中国在这块的发展已经远远的走在了世界的前端。第三个特点就是除了我们国家风能资源逆向分布的特点以外，还有一个就是这个地区的土地资源的丰富使得它适合大规模开发，没有足够的土地资源是没有办法开发风电和光伏的。同时它交通又比较方便，地质结构比较好，又在输电通道的下端，所以使得这个地方发展的比较快，也是问题比较多。

在目前情况下，实际上尽管大家都在说弃光弃风等等一系列问题，实际上它的装机容量已经占全省总装机容量的40%多，超过了德国，甚至超过了丹麦。但是它的发电量也是比较考前的，它的最大月发电量和最大的负荷已经过了全省的一半了。同时一个就是超常规快速发展，近10年甘肃风电增长了239倍，光伏是6年增长了300多倍，同时我们1977万的装机以及是我们最大符合的148%了，这些数据都远远高于国外的水平。距离远，以及主要集中在核心走廊这样一个特点也是跟别的地方不太一样的点。同时它的这个不确定性，包括各个风电场出力的随机变化，以及大规模的脱网事故。这个脱网事故包括弃风弃光这些问题都跟别的地方有显著不同。

为了探讨储能的问题，我们首先看一下出力特性。这是我们早期统计的当时只有540万装机的出力特性，全年的。大家看一下按照这样一个风电的运行的特性，实际上是面临巨大的挑战的，也就是说它随时都在变化。这是某一天的一个出力特性，刚才如果说年的出力特性看的是波动的，实际上在一天的时间里面大家可以看到反调峰特性非常明显，就是白天用电的时候不怎么发电，到晚上猛发电。这是对几个风电的特性分析，包括单个风电场、风电场群以及总的处理，大家可以看单个风电场出力的变化率非常快，但是在整个风电场的大规模风电基地的时候变化逐步趋缓，或者趋于平缓。这样实际上就是风电在整体有自我平抑波动的这样一个能力，但是它仍然是一个随机波动性的能源。就拿底下这张图来说，如果装一千万的风电，大概95%的概率它的发电能力只能发到500万左右，也就是说它的这个大出力的时间非常小，而这个出力分布的特点就决定了它整体是向小出力区间靠拢，大出力的时间非常小、时间非常短。

下面就储能这块做一个简单介绍，这实际上是我们承担的一个国家863的项目，其中在这个项目的研究过程中通过储能既加装了超级电容也加装了锂电池储能，通过两种储能方式来共同探索储能改善风电并网特性的这样一个途径和发展。在这个储能的里面首先研究储能配制的方法以及对储能的需求，同时和风电场的特性相结合，包括稳态的和暂态的两种状态下去探索储能提高风电场并网特性的一个思路。这是在八台机组的一个点上，另外选择了3台机组分别加装了300千瓦的超级电容的储能。这个是装锂电池储能的，就是在户外把储能接到这个35千伏母线上。这个是在储能系统里面1兆瓦时的储能系统里面的内部接线，整个这块是最后放在一个集装箱系统里面。它的储能工作的原理主要是除了暂态支撑以外就是这种平抑瞬时的快速波动，消除这种毛刺，使得风电出力相对比较平稳。

超级电容这个3兆瓦的机组里面是由两部分组成，就是两个1.5兆瓦的单元，每个单元里面分别装150千瓦的超级电容模块。超级电容主要是提供对直流母线的电压作为控制源，进行一个紧急状态下的控制和异常波动的控制，它既能够起到平滑出力，同时在紧急状态下还能够提供支撑。作为一个紧急状态下的控制和异常波动的控制。这个也是在超级电容充放电仿真过程中展示曲线，这个是储能在整个过程中的一个仿真的曲线和波动变化的平抑吸收毛刺的变化过程。实际上由于我们这个容量选择的比较小，所以它只能平抑一下波动的毛刺。

这个是暂态频率支撑的响应，这个是超级电容在频率变化过程中快速的发出响应，起到对频率有一个附加的支撑作用。我们在常规状态下只是讲风电机组的低电压穿越能力，但是正常情况下电网对机组不仅有所谓的穿越，甚至需要要求在特殊情况下能够继续输出有功和无功。在这个里面我们后面专门做了实验，这是仿真过程中要求在这种电压能级下能够继续不脱网，并且能力继续发出有功和无功这样一个要求，这比我们现在的国标要求已经高了。这是在这个过程中充电和放电的频率响应的概率密度图，这是整个过程中电压的变化和积累的功率密度的图。

前面那些过程主要是偏理论和仿真过程，实际上我们在这个系统当中储能和超级电容，在储能重点提高风电的可调性能，在超级电容重点是解决提高风电机组的暂态支撑能力的特点上面。这个是整个控制系统，既包括风电机组的控制，也包括储能和超级电容整个控制系统，就是示范功能的一个展示界面都在这个里面。这个是在风电机组的机舱里面加装的超级电容的界面以及整个柜子展示的图。这是我们在现场本来是准备验证70%，后来可能调的不太准，在电压跌落到72.32%的时候持续了5秒钟，并且在5秒钟以内继续能够持续的输出有功功率和无功功率，并且在这个5秒以后这个故障解除以后能够很快就恢复的过程，下面就是我们超级电容分别动作的这么一个支撑的图。在正常状态下风电机组在这个情况下基本上都进入了低电压穿越的状态，也就是说不可能再输出五功的输出，也只有网侧电路输出。在我们这个测试的过程中连续的输出有功和无功，并且实现了不仅有低电压穿越功能，而且有低电压耐受能力，并且提供了很好的暂态支撑能力。

这个是储能装置的图，因为这套装置实际上在投运以后仅仅是平抑一下毛刺的波动，所以我们对这块没有特别的关注，但是在超级电容那块一直通过多种观察，感觉它的作用更加显著。毕竟那个是在一台机组上，这个是在一个八台3兆瓦机组的母线上。也就是说在这样一兆瓦一兆瓦的储能装置占的比例太小了，所以它在里面所起的作用非常有限。

我就跟大家分享到这里，我们想通过这个研究干什么呢？就是什么时候我们风电机组能够像常规机组一样达到实现这样的常规机组的功能，按照这样一个目标去努力，这个是我们做的其中的探索之一。谢谢大家。