本项目属电气工程学科,涉及储能与新能源等技术领域。储能系统是智能电网的重要组成部分,其中电池储能技术是储能领域的研究热点。项目立项之初,国内外已有部分电池储能电站进入示范阶段,但示范电站的整体性能及运行效果表明,电池储能系统在规模化应用及经济性运行等方面存在巨大的挑战,主要体现在:(1)储能电站的动态响应特性与储能子单元存在较大差异,电站的整体响应速度、出力精度远低于储能子单元,难以满足电站容量进一步扩展及集群并联一致性运行的发展要求;(2)电站中大量储能电池特性离散,电热应力分布不均,导致电池严重劣化,寿命大幅缩短,难以满足电站经济性与安全性运行的发展要求;(3)缺乏广域多点分布的储能系统综合调度管理策略,难以实现广域多点分布的储能电站联合应用。
基于以上问题,依托国家863课题和国网公司科技项目,本项目从电池储能系统的控制体系、管理方式、集中应用模式及分布应用模式四个方面开展研究,攻克了电池储能系统规模化集群并联、电池健康管理、广域多点应用等难题,申报专利25项、已授权11项,获得软件著作权2项,发表EI/核心论文15篇,出版专著1部,发布标准3项。
主要创新成果:(1)提出了规模化电池储能电站集控与子系统自治的协调控制策略,实现了多储能子系统的综合控制与管理,解决了电池储能系统规模化集群并联条件下的一致性运行难题;(2)提出了计及电池健康状态、充放电倍率、充放电能力及SOC等多约束条件的储能电站综合能量管理策略,实现了储能电站电池系统的健康管理,解决了电池系统寿命过快衰减的难题;(3)建立了风储一体化调度管理平台并开展储能提高风电场友好接入能力的应用示范,实现了以平抑风电场波动、跟踪计划出力、抑制爬坡速率、减少风电场弃风为目标的风储一体化调度管理;(4)建立了城市多点分布式储能综合调度系统并开展储能平抑城市快速增长负荷的应用示范,实现了电池储能系统在城市电网广域多点接入的功率分配及综合调度管理。
项目成果应用于国家风光储输示范工程储能电站、甘肃瓜州干河口南北风电场、上海漕溪能源转换基地,有效支撑了国家重点工程建设与运行;项目编制的电池储能行业标准与企业标准,有效推动了以国网公司为主导的储能技术应用标准化;另外项目储能集群控制、电池健康管理、风电场应用、城市多点应用等策略应用于数十家电池储能相关厂商,指导相关产品的研发与生产,有效推动了电池储能产业的快速发展以及其产品的科学应用。