中国储能网讯：2019年3月16日，中国化学与物理电源行业协会储能应用分会与全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会、中国科学院电工研究所储能技术组、科华恒盛股份有限公司四家单位联合主办的“首届全国储能技术与综合能源服务高层研讨会”在福建厦门宸洲洲际酒店召开，来自电力公司、电科院、设计院、系统集成商、地方经信委、投资机构等230余人参加了本次会议。
本次研讨会旨在推动储能与综合能源系统多环节技术与商业模式创新，持续提升客户需求响应能力与业务整体盈利能力。
会议期间，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司综合能源技术中心副总经理、教授级高工李爱魁分享了主旨报告《储能电站参与含有综合能源的区域电网稳定运行关键技术》，以下为报告原文：
李爱魁：大家好，我给各位专家汇报一下储能电站的规划设计，主要分六个部分，泛在电力物联网与储能，储能电站功能设计及经济性，电站的选址定容及设备选型，电站运行参数优化及维护，电站的建设组织及管理，南瑞的相关工作及方案。
泛在电力物联网是推进“三型两网”建设的重要内容和关键环节，通过最近学习有三点体会。第一，储能电站一定是要有技术创新。第二个我们的储能电站要坚持实用实效。第三个，储能电站有序建设，持续迭代，特别是在持续迭代，意味着我们技术、电站的功能、经济性都要进行一个更大的发展。所以在泛在物联网背景下的储能电站怎么建？我想应该是可感知，可交互，信息高效，便捷灵活等特性，因为它是泛在物联网的一部分，必须具备这个特性。
这个之前是能源互联网，现在把它稍微调整一下，就是泛在电力物联网里面有一些交互信息、需求侧、电网、负荷平衡、运营模式以及信息方面。
应用，从原来输电侧的调峰调频，随着新能源的增多，调峰调频功能也会朝新能源侧进行一个扩展。
储能电站的发展趋势，第一个高安全，一个本体安全，一个控制保护+消防+运维+网络保护，因为后面泛在物联网背景下是万物互联，网络的保护，特别是防恐，当电站大规模建设的时候，比如假如有人控制电网上百万、几百万的电站，由于储能电站响应时间极快，既可以平抑电网波动，同时也会给电网造成很大波动，这个量特别大的时候就会成为一个风险。第二个高速、高兼容，高速非常重要。高兼容也是考虑到电网及物联网的互联。第三，低能耗，经济性。低能耗，因为储能电站是一个耗能设备，它都有效率，在那种情况下电站的能耗优化是一个非常重要的过程，空调、风扇，还有一个变压器，变压器的能耗实际上非常严重的，所以低变压器能耗也变得非常重要。第四标准式模块化，这个地方也是大家建设储能电站了时候都有体会。
功能设计，规模化功能设计和经济性放在一起，有很多经济性往往放在一个项目的最后面，实际上它的经济性是由功能设计开始的，也就是大家运作一个项目有没有经济性首先要从功能设计进入，它到底具有多少功能。大概总结一下，我们电网系统里面应该起到一个调峰、调频、调压、平滑新能源、稳定，还有其他的一些功能我就不再提了。核电站调峰是有的，二次调频，平滑，在这方面比较弱。它在一次调频、稳定调压方面，实际上是不显著的。进一步影响了它的经济性，如果功能过于单一，比如当它只有调峰的时候它不调峰的时候也许它的使用率就会不高。上午陈老师说的也很清楚，你就是不用，也仍然存在运行，如何把储能电站用好也是很重要一点。
通过做互动设计一定要了解电网，对原网系统做一个还原，这是功能的全体，涉及到定容和选址。
经济性控制，对三站合一储能核电站，一二次调频调峰、稳定功能应作为基本配置，这个地方当储能电站量比较小的时候，可能是感受不到，当储能量大的时候，在稳定方面的功能可以体现出来的。包括一次调频，现在新能源的一次调频由火电承担的，如果大量上新能源，意味着火电无法退出，因为它要承担电网稳定调频的作用。如果它仅仅承担这个作用，你必须给它一定的电量保证，不然火电厂怎么有效益，怎么运营下去都是一个问题。
因为功率低，过载能力设计最大化，实际上储能电站的短时功率能力非常强的，所以增加低成本部分的电力电子设备投资，调频、稳定功能能力最大化，也就是在关口地方增加PCS容量，过载能力。
土地集约化，就是要多层建筑、储能站、数据站的立体布置。
大家总结了一些经济性方面，4S，选址，规模，模组，电站策略。为什么是4S，你比如我们调频如果到规模，电站多了之后，调频容量或者调频资金一定的情况下，电站去分同样的资金，可能规模大的时候分得越少，这是一个模式。另外一个所谓的规模效应，就是当规模大到一定程度，功能上就会有起更多。比如在电网稳定，一次调频承担更多任务的时候，这个大规模会有增加储能的价值，所以这有一个规模效应。
选址定容，第一个就是三站合一，这是电网设定的。增量或者存量的110kV、220kV变电站。第二个实用实效，配电红区、综合能源服务区域、火电或者新能源升压站。第三个是因网制宜，区域联络点、特高压供端或者受端、海上风电供端、分布式光伏集中区域这个地方的因网制宜。第四个因地制宜，容量配置，对于电网侧是万千瓦级，多点布局集中管理，国家的相关政策给这个独立电站的辅助服务是十万十兆瓦起步，所以我们这个是万千瓦级。
PCS，目前来看主要三个模式，一个集中式，一个组串式，还有一个高压直挂。
通讯，南瑞在这块的强项，就是全站61850结构，随着泛在电力物联网，我们的服务要对外，对外可能会存在104快速的过检，这样的话储能电站本身的兼容性要求比较高。
设备选型这块大家都是从事这个行业，有的从事多年，在这块，包括功能设计，特别是我们做业务还是做营销还是做整个技术，这块都是互动的联动关系。
运行参数，这是一个电站建设完之后，到底能不能用，好不好用，或者用的过程中能不能发挥它的经济效应最大化的非常重要的一点，很多同事建的时候标准很高，然后有一些具体环节把握上可能特别是控制各方面有一些环节把握的不是太好，有时候建了电站之后会出现运营应用的问题。有个领导开玩笑，说个别电站老是在出力和出事之间尴尬的选择，出力就可能出事，出大力就可能出大事，这就涉及到运营问题。运营问题就涉及到回款问题，所以这一块非常重要。
运营参数原则，根据实效最大化设计调频、调峰及稳定功效的运营调度优先级。参数优化：根据效益最大化设置运行参数，兼顾电站效率、寿命及电力辅助服务收益；保护定值：具有电网稳定功能的电站，整定阈值需要大于电网常规设备的保护阈值，确保电站成为保护电网的最后堡垒，这个应该在电站设计的时候就要考虑到，或者电网功能设计的时候就要考虑到 。
能耗优化，最主要的能耗，对锂电池来说是空调。另外一个变压器，提到效率，储能电站里面，98%、99%是PCS，95%、96%是电池，91%、92%是380侧的储能系统，85-86%是单侧的储能系统，80%以下是电站级的。所以能耗是高度要重视的，很多经济核算如果不核算能耗，这块会很严重的。任何商业模式，包括任何的政策都会被它吃掉很多。
电站建设组织及管理，任何的经济一定从开始，从电网的仿真、选址定容、功能设计进行开始。接下来我用一个典型的例子给大家汇报一下。
贵州20MW的系统，我们从需求分析、电站设计、电站建设、电站运维几个方面进行设计。万峰电力是地方电网，也是国家级的贫困地区，为了支持当地的经济发展，在2015年成立了这样的区域电站试点，这个电网有几个特征，第一多种能源，水电、火电、光伏、风电，包括燃气，算是多类型能源。它的负荷最重要是工业负荷，有一定波动性。稳定主要靠南瑞给他做的近网协调（音译），加上我们稳定系统，通过这两个方法把电网进行稳定。储能办法，一个是近网协调，高频切机，另外一个低频减载。这个过程中有时候会引起小的振荡，对机能来说是一个非常大的挑战。
通过这种仿真先做整个电网仿真，然后对电网一些参数，系统参数进行选择性，包括选址在哪里，系统的进行一个仿真模拟。然后进行认证，这个做好以后争取了一批国内专家对结果进行论证。这个可研报告，可研认证是储能电站非常重要的环节，特别是我们运作项目的，感觉可研对自己特别苛刻，然后专家提的意见很头疼，领导有时候下了命令必须把这个完善好，这个非常重要，这个做好后能确保储能电站建设的是你想要的。
前期的时候我们的功能最主要是用于减轻平抑冲击性负荷，减少低频减载，高频切机的动作，也就是减少稳控系统的动作；保护联络点，防止因越限解列。这种动作实际上对于储能电站来说应用的频次不高，这样增加一次调频，对小浮动也进行了干预。一次调频，我们在前期锂电池储能电站里面做了实践。
具体设计没有什么太大的特点，最主要是刚才提到的模式，就是把PCS性能做了一个要求，我们要求在120%要过载半小时，150%要过载8分钟。之所以提出这么高要求，第一基于我们科华很多厂家的技术进步。第二个因为我们有一次调频功能，调频要求比较高。我们能在过载半分钟，也就是秒级的150过载，两万的电站可以在稳定功能上当三万两用。通过这种设计提高整个电站的经济性。这个电站是建在火电厂，当时接没有接到火电厂。这边是它的一个加油站，是建在这个位置。
这里面就提到了组织管理，实际上组织管理是一个电站里面非常重要的环节，在这块我们的合作伙伴，包括我们集团内部的兄弟单位都是非常强的，随便拿出一个单位都可以建设核电站。但是我们在一起的时候一定有一个负责人，这个负责人就是南瑞自己，因为谁的电站谁负责。我们所有的合作伙伴必须按照我们的要求，按照我们的标准建设，这是在组织建设里面非常重要的一环，也是为了防止后续的调试工作量太大，然后是合作伙伴之间的配合出现各种各样问题的非常重要的前提。
这是一个过程，大家都知道一个电站里面过程控制是非常重要，所以一个电站里面的负责人从上面电网到下面的电池、材料、机件各个方面经验都要有一定积累，不然哪个环节出问题都会为电站后面的运行，包括你的回款造成很大的威胁。我们电站的下半部分建设非常扎实，是因为基于当地的喀斯特地貌。
特别对冷却空调系统，也是做了特定的优化。除了正常的空调之外，包括里面的风道，还有强排的风扇，也是和空调系统混在一起的。第一结合当地本身的气候特性，第二个也是增加了储能电站热失控下的稳定性。这是建成的地上的结构，这个里面二层的没有显示，我们有分布式稳定系统，跟南瑞的稳定系统接在一起，接受稳定系统的调度。
电站的实际测试情况，由站内的分布式稳控系统下指令到满足要求大概是200毫秒以内，然后断电时间220毫秒以内，满足响应时间 300ms 设计要求。从电站规划目前是要求一旦系统下指令到全功率出来200毫秒以内，我们从上级指令下来满足这个要求，站内在160。这是一个保护联络线功能，联络线控制的最大偏差率为1.56%，放电偏差较大。
这是一次调频，储能电站如果想发挥它的价值必须参与一次调频，只有参与一次调频才有可能将来参与新能源服务，因为一次调频、二次调频是非常不一样。二次调频稳定，所以电站都做一个配套的信号接入，一次调频有一个感知，然后有一个函数计算，计算完之后再送给下面的机构，机构再执行出来，这个函数的迭代，包括中间通讯的联络，这个地方非常影响它的响应时间，而一次调频是非常重要的参数。
一次调频主要有七个参数，一个是触发频率，截至频率和保护频率。这七个数的设置要经过大量的运行，还需要跟经济性，跟电站寿命，辅助服务的要求进行一个有效衔接，同时由于一次调频的时候没有人为干预，所以是自动化运营核电站。电站的设置想保持多少，设置的时候想保持50%，实际上有一个进出效应的问题，我们把它保持在60%。
这是我们之前运行调试过程中出现的失误，希望泛在电力物联网的感知层特别重要，之前我们取得的信号有问题，不是实时信号，导致电站出现振荡，对电网造成振荡。通过这个事故，我发现一个非常厉害的事，为什么储能电站要防恐，因为负荷波动大概几秒钟4、5万，对于一个几十万50、60万的电网负荷，10%，通过协调可以协调过来。由于设置不合理，是在160毫秒出来1万2，电站出一半的功，就把电厂机组拉到不停的电站，恢复不过来。如果出两万四，就有可能把电网拉平。这就是为什么储能电站如果用不好非常厉害，如果被恐怖分子掌握了三百万、几百万的电网，他如果逆向操作对电网的有重大的安全影响。
这个就是效果，在投电站和不投电站的时候有一个平滑效果，这个地方我们电站投资的并不大。这是从基础DCS曲线明显的看到这种效果，这种连续振荡跟最后平滑振荡会直接影响阀门的寿命，也就会影响机组的运行稳定性。
实际上这个地方也有问题，因为二次调频不管是南网、国网都有效益模式的计算，对于一次调频，它是会减少机组的动作，减少动作如何进行量化甚至如何进行量化，也是目前我们面临的问题，一次二次对机组的影响，我们会进一步探讨。
考虑电站的寿命，对那7个运行值，我们对启动频率进行上调，这就是为什么运行参数和经济性紧密相关，因为如果你的K值调得很大，启动窗口调得很低，它一定会保护得更好，这样会折损电站的寿命，所以这个地方就有一个平衡在这里面。这是电站要建好更要运行好，就是这个道理。
这是应对稳定，起到稳定作用。他们有一个12万的变压器跳变，按照以往经验，当跳变达到10万以上的时候，一般稳定系统会触发稳定系统动作，会切断水电。这次有储能参与直接进行一个平稳的过渡过去，这是储能在稳定系统里面的重要功能。这个功能也是要求非常重要一点，就是响应时间要非常的快。
这是我们院长到电站指导工作，这是之前储能团队参与多年的相关科技和技术方面的任务。
这是我们承担国网项目，提到储能电站，大致提一下安全问题。安全是储能电站首要的任务，你用不好甚至没有精确性，如果符合市场正常的规律，相关主管的人员，相关的同事是不会有太大个人问题，如果这个电站出现安全问题，按照国网及国家要求，相关负责人要承担主责，所以安全是储能电站里面最重要的一环。
之前没有讲过是因为我们的专利一直没有对外，这次提一下，在安全方面，我们第一个工作把锂电池集装箱取消中间的环节，中间的通道把它掉个，里面变成防火通道，用一个耐火材料，从集装箱两部分完全隔离开，就是叫防火隔离。运维是两侧运维。第二个对电箱做防火设计，我们做成电柜的形式，消防机直接到电柜，我们现在很多锂电池只要有一点烧了基本没救，到目前为止我还没见过有救的电池，因为消防机无法进行精准投入或者根本投不到具体地点。有时候就算是投放到具体的地点会灭火，灭火之后会复燃，为什么？因为它的还在运行，仍然会发热，发热之后继续复燃。在这个里面我们最主要考虑第一个是消防机的准确投入，第二消防机的多次运行，灭一次复燃再灭。另外一个有冷却剂，锂电池消防如果只灭不冷一定会复燃。第三个层次即便是冷却消防都没有搞住，我们就大方的承认锂电池是可烧的，就要做到防火隔离。
另外一个解决安全问题就是本质安全，用液流电池，液流电池占地很大，但是有一个好处，它可以多层建设，就是可以叠加，比如三站合一，它的顶上可以建设数据中心，这样有可能进行一个土地的节约。液体电池因为国内外相关从事团队特别少，在国内具有研发能力或者能对行业技术有推进作用的，我估计大概也就5、6个团队。为什么我仍然比较看好这个电池，就是因为尽管研发人员很少，投入非常少，但是它的性能每年在15%的速度提高，也就是仍然有很大的空间，因为材料不完善导致很多缺陷，但是安全这一条就能满足今天上午周老师包括陈老师说的傻大笨粗。因为它的管理、一致性都非常简单，越复杂太智能，太复杂反倒容易出问题。真正可靠性的东西一定是简单的，而不是靠复杂的，一个电器做得功能多，芯片都已经发热了，一定可靠性会很差。
我从事这个行业的时候，我选液流的时候大概是2010年，它的功率密度只有60，现在是120，甚至我们那边140、160，国际上的通过电解液的混装体系可以到200，它也在进步。我从来不认为液体可以干调频，但是当能量密度能达到200甚至250的时候，它也有一定的能力，因为电解液是高速运输的，它在高速运行的时候没有安全问题。在海外日本、欧洲慢慢也会形成市场，这也是我们在安全方面的理念，和我们在锂电池方面的重要工作。我的汇报结束，谢谢大家。
（本文内容根据录音整理，未经演讲人本人审核）
