中国储能网讯:3月23日,由中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十五届储能大会暨展览会(简称“CIES2025”)在杭州国际博览中心召开。
CIES大会以以“绿色、数智、融合、创新”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和规模化工程应用。
在3月23日下午进行的数智化新型储能系统集成解决方案专场(上)中,许继电气股份有限公司教授级高级工程师雍明超做了题为《数智化混合储能联合调频技术解决方案及实践》的主题报告演讲。
以下内容根据大会发言整理提炼,仅供参考。
各位领导专家下午好!我是来自许继电气科学技术研究院的雍明超,下面由我来给各位专家汇报一下许继电气在数智化混合储能联合调频方面的创新实践,主要从三个方面进行介绍。
混合储能联合调频是以多元储能作为一个并网主体参与电力的调频辅助服务,主要有两种应用场景,一是混合共享储能调频调峰电站,比如山西省今年出台了新的两个细则,正式可以开展一次调频的辅助服务。另一个主要的应用是火储联合调频站,以储能的快速响应弥补火电机组的不足。总体而言,最终目的是通过参与电力辅助服务获取最大化的收益。电网公司为什么要通过各种政策支撑这个事情,混合储能联合调频需求的本质还是为了应对双高新型电力系统对电网造成的冲击,尤其是电网频率的波动,这也是电网公司推动发电厂、储能商参与联合调频的直接原因。
现有的调频技术由于受各类电力并网主体各自约束限制,如火电等单一类型的并网主体单元难以满足新型电力系统对调频的需求,还有可能增加考核费用。所以,以多元储能耦合、储能与火电耦合成一个并网主体参与电网调频,最大范围的实现各类调频性能的优势互补。
在政策性上刚才翟总(翟旭京 国网新疆电力有限公司经济技术研究院主管)也介绍很多新疆的政策,现在从国家能源局和各个地方电监会都一直在滚动发布两个细则或者是电力辅助的交易政策。整体的趋势是考核更加严格罚款力度大,同时对调频性能优异的并网主体也可以获得更多的调频调用补偿,是目前储能的一个投资的重要领域方向,比如山西省在今年的共享储能调频调峰电站的建设明显加快。
从行业痛点上看,相对于常规储能电站,混合调频电站由于需要耦合的环节较多,存在数据接口、网络拓扑复杂的问题,对系统运行的稳定性带来挑战。另一点对调频的容量申报等还没有很智能化的手段,可能会造成申报的偏差导致收益的减少。同时混合储能调频电站建设中应对的场站形态各异,造成调控策略的差异化明显。
第二部分,介绍一下我们的技术和方案。许继电气是国内最早研究储能技术及工程化实践的单位之一,通过构建理论、建实证平台、强装备研制、重实践示范应用,形成系统性强、目标明确的融合创新体系,实现”理论-平台-装备-实践”的全过程协同。
仿真实证平台建设方面,许继建设了智慧储能电站可视化仿真平台,集运行仿真和运维仿真功能于一体,融合全数字化与硬件在环仿真技术实现储能的运行仿真,支持直流侧、交流测及全站仿真评估。运维仿真方面:采用实时仿真技术与数字孪生技术,实现电池状态、全站运行状态、全站故障点实时定位与可视化初检等。同时建成大规模数字化储能电站全功率实证平台,覆盖并网测试、低电压穿越、高电压穿越、过载能力、全功率充放电等测试项目。通过仿真平台的建设,全面支撑储能核心装备研发、储能系统的涉并网控制策略的验证及数字化运维仿真,保证了产品可靠性及工程运行的稳定性。
技术方面,针对因频率发生较大波动时惯量控制有功功率波动性也较大的问题,综合考虑惯量支撑有功调节系数等因素对一次调频有功功率进行动态增益调整,解决了频率变化率检测不准确导致的功率控制不稳定的问题。联合调频优化控制方面,针对调频的不同时段的差异化控制目标,采用多阶时序协同、自适应调频特性的联合优化控制技术,整体调节性能实现了跃升。同时针对混合储能调频的响应特性,比如超级电容+锂电的混合调频,则优先以超级电容应对快速响应的需求,不足部分用锂电补充,保障响应的快速性的基础上,延长锂电池的使用时间。指令合并控制策略主要是针对实际运行中单一指令高密度、多频次下发的情况,有部分已响应但未完成的指令,则采取多个单一指令合并为一个单个指令的方式进行计算。构网型控制技术也是储能研究与建设的重点,其主动支撑的特性尤其适合调频的应用场景。许继在2010年就开始进行虚拟同步机控制的研究及应用,在构网技术方面,基于改进型“虚拟同步+虚拟阻抗”技术的控制算法,实现惯性/阻尼、一次调频、无功调节的主动支撑。
解决方案方面,许继电气是产业链最为齐全的电气装备企业,许继根据客户的需求,从混合储能调频电站的科学配置、经济优化控制、场站智能高效运维及系统集成方面,提供全链系统解决方案。整体架构方面以耦合调频系统作为一个整体调频指令,在控制体系方面采用统一控制,控制网和数据网分开设置,应对数据传输与快速控制的需求。以火储联合调频电站为例,储能接入方面综合厂用变设备容量、厂用负荷及一次系统现状,采用两端储能母线,实现多种方式灵活切换的一次系统耦合接入方案。各类储能如何配置,则需要综合考虑辅助服务的政策性因素及储能系统投资的经济性,还以火储联合调频电站为例,储能功率一般配置为机组功率2~3%即可。推荐以“超级电容器+电化学储能”的混合储能配置方式,电化学时长可按照0.5h或者1h即可满足火电机组联合调频要求,锂电则选用高充放电倍率的电池。相对于常规的储能电站,调频类的储能电站要对采用的多元储能之间、机组控制系统、远动、PMU等综合考虑,制定一站一策、精细化、差异化的储能接口方案,满足各类信息的接入和控制。联合一次调频方面则以信息采集和控制实时性为首要目标,采用频率信息直采、机组功率信息直采、一次调频策略及定值优化等方式提高一次调频响应速度与准确度。二次调频结合电网两个细则的要求,优化控制策略进行K值的优化提升;在储能调用方面,在保障调频收益的前提下减少电芯性能的损耗,提升储能全生命周期的利用率;同时采用不同储能的均衡调用策略,发挥不同储能的最大优势。总之通过一站一策的优化控制策略,提升辅助服务收益,延长储能综合寿命。
同时许继也是可以提供整个储能站智能运维的系统和解决方案,许继除了电芯之外,所有储能的配套产品都可以做,我们在系统集成方面可以提供一站式的服务,包括勘察设计、总包、前期设备的集成,包括最核心的储能4S都是现有的产品。
下面给大家介绍一下许继的装备研制情况,许继最大的特色是我们储能4S都是基于自己的产品去应用的。一个是储能调频的控制系统,包括EMS系统和PMS系统,我们是国内最早开展这项工作的,我们也是相关标准的起草单位。整个系统具备支持锂电池、超级电容、液流电池等多元储能参与,实现提升调频性能、提高储能寿命、防止高厂变过载等多目标协同的储能优化控制、参与辅助调频服务的动态切换等。
储能的PCS,许继电气储能变流器产品具备多种技术路线,包括跟网型,构网型,形式上从集中式、簇控式、高压直挂、还有工商业储能一体机等,所有的应用场景PCS我们都有相应的产品,也有非常丰富的工程经验。
在BMS方面,许继虽然生产电芯,但是我们有电池电池成组设计与生产测试能力,开发有自有品牌储能BMS,掌握电池簇独立管理技术,实现“一包一优化、一簇一管理”的精细化管理模式,支撑储能系统安全、效率提升。
同时许继也为客户提供省时、省心、省钱的预制舱产品,预制舱是许继电气的核心产品,我们从2006年开始做,储能舱也是我们的优势,不光给许继电气自己用,包括国内很多大中型储能设备集成商也会采用我们的预制舱。
最后给各位专家领导介绍两个场景应用方案,一个是火储联合调频的工程,在两台660兆瓦的超临界火电机组基础上配置5MW×4min的超级电容、磷酸铁锂15MW/7.5MWh,整体调度的情况是优先与超容响应调频的需求,后面功率不足的情况下用磷酸铁锂去补充,大部分储能调频的功能都是超容完成的,磷酸铁锂尽可能的少调或者不调,调的过程中也尽量浅充浅放,尽可能的延缓它的寿命,最后这个曲线是今年春节某一天的具体调频的收益,这么小的储能容量当天调频收益率达到61.9万,收益的经济性是比较可观的。
我们也做了国内及世界上第一各压缩空气+锂电混合共享储能的创新项目,按照“功能分区+多模式运行+混合储能”模式建设。这个项目不光是调频项目,还把其他的辅助服务整体地放在一起了,部分锂电储能作为独立共享储能为新能源提供配储服务,部分锂电储能与压缩空气储能联合为电力提供调频辅助服务,还有部分锂电储能作为独立储能提供辅助服务。虽然规模不是很大,但是场景的应用比较多。
以上就是许继电气在混合储能联合调频方面的技术及实践分享,欢迎各位交流指正!