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。在大会开幕式上，北控清洁能源集团执行总裁王野分享了主题报告《储能系统集成技术简介》，以下为演讲实录：

王野：各位领导，各位同仁，非常感谢大会给我这次机会来做“大规模储能电站运营关键技术和政策的探讨”，我说一下我们在储能的规模化和储能的大规模应用上有一些关键技术的一些问题，以及将来我们在市场上怎么去运营。

主要三个部分：能源发展线路图、大规模储能电站运营和管理关键技术探讨、国内外储能系统应用的区别。去年和今年我到英国去了好几趟，对英国储能电站和市场管理上有一些感触，给大家分享一下。

第一章，能源发展路线图。

我们国家到现在为止10年并网容量增加了100倍，5年光伏并网容量也增加了差不多100倍。现在新能源已经满足了全国的5.6%的电力需求。

实际上我们也要知道，随着大规模风能和光能电站可再生能源的并入电网，我们都了解一个非常重要的事实就是，风能和光伏都是电源的间歇性和不可控性，导致电网整个安全稳定性问题还是非常大的，我们现在只占5%点几，刚才我看了一下，电力消费还是占百分之零点几的情况下造成这么多问题了，如果将来占到15%、20%、30%的时候我们怎么办，所以我们一定要自己解决，就是我们所有的电源点，所有的可再生能源的波动性、不可控性，必须解决，解决它最重要的一个手段，我们刚性的需求是什么呢？就是我们的储能技术。

这里我也说了，我们从电源侧，高比例新能源的接入，带来了发电侧的间歇性、不确定性。交流、输电这些东西都是刚性的，在我们的负荷侧，同样也是这样的问题，我们怎么解决这个问题呢，我们把储能作为一种柔性的工具，作为解决这一问题支撑性的技术，是能源发展过程中的一个刚需，是必须要做到的，做不到这一点大规模可再生能源的接入，这就是一个很难解决的问题，对电力系统的安全很难解决这个问题。但是我们现在也有一种观点，用户需求侧响应上面，就是说需求侧的一些政策上能解决，其实我个人认为储能，而且没有这个储能的话是很难做到的。

我们一个能源发展图，这是我原来都说过的，我们大规模的传统供电是什么情况，我们可再生能源、分布式的供电模式，分布式供电到了一定容量情况下一定要加上储能，以及削峰填谷解决能源发电的波动性问题，最后是多能互补、微电网、微电网群的控制，以及最后就是对大规模的可再生能源到传统能源的一种替代也好、一种革命也好。

现在我们一直在说，既然我们的可再生能源要大规模的进入我们的发电需求、进入我们的电网，同样我们的储能需求又是一个刚需，但是我们怎么进行大规模的储能运营的核心技术呢？如果说我们仅仅储能就是在1个兆瓦时、2个兆瓦时，我们现在怎么解决这个问题。现在大规模储能电站，我们这次在澳大利亚，刚才华东电力的院长说过的，当时特斯拉在建的一个140兆瓦还是多少的，当时给电网造成了这么大的好处，现在在我们国家各个省份也进行了很多大规模的储能电站，比如我们在江苏做了100兆瓦、200兆瓦，单个电站的容量做到100兆瓦、200兆瓦。

现在我们讲大规模储能电站以及关键技术在哪些地方呢？从我们北控清洁能源这几连做的电站情况下我们总结了几条：

第一，大规模储能电站有着不同的应用场景和商业模式，有的储能系统是单一的电网调峰，有的是储能系统是调峰、调频和调压等多重应用场景的结合，根据不同的项目，大规模储能电站的功率的配置和电池的配置和选型是完全不同的。比如说我们目标函数，这个系统，要安全、稳定、可靠，最重要的，除了这三点以外还有经济性。如果你做了这个系统度电成本8毛钱以上，在中国很多地方是没法应用的，那怎么做到它的经济性。我们约束条件，要做有调峰、调频、调压功能和其他系统电网要实现的其他功能，我们怎么做得到？就要考虑几个问题了：1，储能功率的配置。任何一个储能系统必须考虑你的光伏、风电以及其他能源容量系统的配置，还有和储能容量的配比。比如说我们在2013年的时候，在青海做了一个7.2兆瓦、28兆瓦时的一个微网电站，当时给一个县城的1万人每天24小时供电，每天都是2万度电。当时我们考虑这个配置怎么考虑的呢？因为当时是离网电站，没有其他的电源，就是光伏+储能，首先我们要测量当地的用电量它的负荷情况，然后我的电网当时只有光伏和储能，我们在储能的配比上面有两个配比，我们用铅酸电池+锂电池，为什么要这样配比？因为铅酸电池，我们在整个24小时的供电过程中，我们的负荷可以按0.2C的放电和0.2C的充电，能达到我的电网平衡，但是我作为电网的稳定性，在某个瞬间我要解决电网稳定的时候我们用了锂电池，因为有时候我需要用2C甚至4C这样的放电和充电的程度我们才能保证我这个独立微网的稳定性，所以我们当时28兆瓦时配置了大概5个兆瓦的锂电池、23兆瓦的铅酸电池，但是现在我们反过来，那个时候我们的锂电池是3块6还是4块/瓦，我们铅酸电池当时还不到它的一半，1块多，可是今天我要给铅酸电池厂的各位老总你们要想一下，我的锂电池的电芯快速的下来了，我们现在拿到的只有8毛甚至7毛钱的电芯，铅酸电池储能应用的空间哪里，想起来了我们当时做光伏组件的时候，张总我们一起做的，当时我们光伏组件是13和14元/瓦，我们薄膜组件当时是7块、8块，薄膜组件是有发展空间的，所以汉能他们拼命做这个。结果不到2年，我们的金硅组件就下降到了4块钱以下，一下子就把薄膜电池逼着没路可走了，整个薄膜组件就是这么死的。

我们要考虑这些问题，从系统来讲，一个刚开始的储能功率的匹配非常重要，7.2兆瓦，我当时那个地方大概每天平均发电小时数是5个小时，我们做了一个4倍的，做了28兆瓦时。如果这里面又有风电的匹配、又有柴油机的匹配的时候，储能的匹配就更重要了，你配多少，关键的问题就是以它的，除了它的稳定性以外，它的经济性在这里就体现出来了，如果我当时给它配28兆瓦时的锂电池可不可以？可以，我配40兆瓦时可不可以？更好啊，问题是你不挣钱啊。所以从第一点，你要想这个系统容量的匹配和储能容量的匹配，这是非常重要的，这是我们顶层设计。

第二点，充放电电流，就是我们储能Pack的成组，充放电电流的大小、BMS均衡电流的大小，直接就涉及了BMS的成本。前段时间我们一直在看，这里韩国的很多储能电站烧着了，我们在江苏也有个储能电站烧着了，我不管它是什么原因。但是BMS的监控是非常重要的。大家都知道，储能电站一个最大的，大规模储能一个最大的东西就是它的一致性的问题，你怎么能保证你整个储能电站的电池成组从一开始你是买的新电站，新的电池它的一致性非常好，但是运行了一段时间以后，随着你的电池场景温度的不平衡，各种在充放电中间不均衡的情况，各个电芯风充电不均衡的情况下，肯定会出现它的一致性越来越差，你怎么配置我充放电电流的大小，根据它的大小来配备我BMS均衡电流的大小呢？你是采用被动的均衡、还是主动的均衡呢？你怎么能在一个循环中间把你可能出现的就是说电芯的不均衡把它在线均衡起来，这是我们要设计的，这是我们要考虑的。包括我们电池Pack成组，你是按8的、4的、还是2的，这里面既有的经济性的问题、也有我的可靠性和安全性的问题，你怎么去考虑这个问题。 还有一个，储能容量的配置，一个是要考虑调峰容量的需求，一个是要考虑一次、二次调频所需要时间的需求。作为调频，你是要大充大放的，而且是短时间快速的大充大放，我只能用锂电池来配。作为调峰，如果我在0.2C以下的，像我们国家现在峰谷电价晚上有4个小时、5个小时，白天有4个小时到5个小时的放，这个时候我们考虑用其他的电池，当然现在随着我们锂电池的成本下降我也可以考虑用锂电池，但是我对它的充放电的要求不一样，对电池的性能要求不一样，它的价格也不一样，这些都是我们要考虑的问题。

我们一个系统，根据我们这个项目电源的特性，根据这个项目负荷的特性，根据这个项目电网对我们各项要求的特性不同，我的整个顶层设计是不一样的，它不像光伏电站，不同情况下控制策略、控制方法以及整个设置的配置、系统的配置都不一样，这就是个难点。实际现在我们国家的整个储能行业里面，我认为最缺少的就是系统集成商，最缺少就是对系统集成的研究，从顶层设计开始，你说是说的挺好的，大规模可再生上来了，你要用大规模的储能，但是如果你没有经济性，你怎么往前走，你走不下去。现在我们这种系统度电成本能做到5毛钱以下，如果不能成本做到5毛钱以下，我在有些地区负荷侧，现在都知道有7毛多的峰谷电价差，有的甚至到1块，问题你把度电成本做到8毛，你不去考虑这些问题怎么有利润空间，当然没有利润空间。所以系统的设计、系统的控制策略，以及从我们目标函数、从我们的约束条件做到最优的系统，这个门槛强是挺高的，大家一定要多多研究这些事情。

根据储能系统的顶层规划、储能系统集成需要从电芯的选型、电芯的模组、电池包、电池簇，到储能系统的配置，包含着BMS分时均衡的电池个数、均衡电流大小、集装箱内部的热管理系统、PCS工作模式、PCS低端控制逻辑及上层EMS控制策略的制定进行全方位的把控。你是要从你的顶端设计到你的EMS的控制策略设计、一直到PCS的响应、一直到最后你的电池BMS的管理系统跟它去配合，这是一个系统化的设计。绝对不是我把BMS做好就行了、PCS做好就行了，你的控制、你的大脑、你的EMS怎么去配合。所以我们说储能的系统设计是一个非常有意思，也是难度比较大的一个，而且它没有可复制性，很少有可复制性。不同场景下、不同需求情况下，你这个设计就不一样。我举个例子，实际就是我们一个电站里面的，Pack设计和集装箱内部管理，使得储能系统在最大的充放电配置下，Pack内部电芯最大温差不能超过1度，最好做到这一点。大家知道电芯最后电池的使用跟它的温度变化，温度环境影响是非常大的。集装箱的散热，就是说在集装箱内的最大温差不要超过2—3度，以确保储能系统在运行环境中的一致性，要做到这点真的也很难，但是一定要想办法做到这一点，否则运行一段时间以后，你的各个电池组之间，因为你的温度变化不一样，因为你的各个电信的均衡性不好，它是个短板效应。到最后坏的电芯永远越来越坏，如果你不在线均衡，不进行在线的进行校正的话，所以我说BMS均衡电流的选择非常重要，怎么在一天之内、一个周期之内，大概是按5%电芯的容量来测量进行均衡，而且这是一个我们上层EMS管控下的一种在线的自动化的均衡。

第三个关键技术，我一直在强调BMS的均衡技术，主要目的是什么呢？就是保证我的储能系统电池的一致性，它的一致性导致了我储能的效率、这个系统的效率要保持在0.85以上，它没有这个均衡性是做不到的、没有一个一致性也是做不到的，这个时候你一定要消除整个运行过程中的各个电信的不一致性、在线均衡，在一个充放电周期之中要把它均衡回来，否则你是做不到的。这里我们考虑到几个问题，我们要计算电芯级的SOC的估算精度，我们要计算电芯级的SOH估算精度，同样我们系统均衡策略的制定，包括我们BMU类电芯的均衡，还有跨BMU之间电芯的均衡、电池簇的均衡，更多的要考虑电池的SOC、SOH、电芯温度制定出的最优均衡策略，用人工智能的算法。（PPT）这上面有两个图，这上面没有用这些算法的图BMS检测出来就是这样的波形，有了这个之后非常清楚的就是我哪几个电芯坏了很快就找到，这样的情况下就能很快的对这些电芯进行在线的均衡。

系统考虑并不是拆一个电压那么简单的，不是那么简单的一件事情。

还有一个是PCS多级V/F并联技术。现在我们PCS前段时间500K的，现在做到1个兆了，将来能不能更大，当然如果我是100兆瓦时的大规模储能系统，就是500K的话有多少，200台，200台的这些PCS，如果说你的并联技术只能3台或者只能4台，假设你现在的平均水平是4台，你需要多少的隔离变压器做这些事情，都可以算一下。而且大家都知道，我用PQ这种状态，PCS的并联是没有问题的，但是V/F这种情况下能不能做到多台PCS的并联技术，怎么解决它的共膜电压的影响，怎么解决插膜电压干扰的影响。还有一个关键问题，我们做调频的时候，PQ的响应时间大概200毫秒、300毫秒，但是V/F源的响应时间都在100豪迈以内。上次我到澳大利亚的时候专门参观了，我跟华东电力院的院长一样专门参观了特斯拉的电站，他当时很牛告诉我他的响应速度是140毫秒，我直接告诉他们在我们在西藏的项目是100毫秒以内。而且我们现在在澳大利亚南澳申请170兆瓦的储能电站，我给澳大利亚政府的承诺就是我们一定会做到100毫秒以内，这是他的调频响应一次相应要做到100毫秒以内。

所以多台PCS的V/F并联技术，怎么做到四象限的无缝调解，一个是响应时间和响应精度，为大规模化学储能替代传统的抽水蓄能电站打下基础。我非常同意，刚才有几位嘉宾说，化学储能确实有能量密度的问题。大家知道，抽水蓄能电站受地域影响太大，我必须要有一个高库、一个低库，但是我们做这个的时候，我们是可以有两种做法，一种做法是单体的储能电站，把它容量做大，一个是我们整个怎么通过虚拟电厂的技术，把多个小的或者中型的储能电站变成一个统一的调度，统一的进行控制，已经达到一个大规模的突进，是两个，一个是单体电站容量的扩大，怎么去管理，怎么去做，东郭这些技术我们把单体容量做大，一个是通过网上用虚拟电厂的这种技术，把多个储能电站并起来，下面我会介绍在英国人家是怎么做这件事情的。这里举了一个黑启动的电站，不多说了。

总而言之，这种多级V/F并联的技术，也是我们要将来在大规模储能电站要用的。

这个是PCS以V/F的形式并网运行，给电网提供一次调频、调压等电力辅助服务。在电网故障时，它无需进行PQ源和VF源的切换直接进入到孤网运行，以确保重要负荷的不间断供电，这是我们当时切换的图形，大家看一下，这个切换的非常成功，几乎整个波形没有间断。该项技术可以广泛应用于数据中心和对电能质量要求比较高的客户，同时对提高微电网供电可靠性有着重要作用。（PPT）这是我们切换时电流、电压的变化曲线。

关键技术的第六个，我们智能化能量管理系统的EMS。大家都知道，从一个离网电站、一个储能电站，当然储能比并联还好，作为一个离网电站的话，首先要考虑确保系统的连锁稳定的运行为第一原则，我们要稳定性的控制原则。第二个，我们要考虑充分利用不同电源的特性，充分实现经济性，经济性做不到了系统再稳定没人敢用你，也用不起。第三个，实际上整个EMS是一个智能化的，大家都知道，随着电源的变化，我们光伏电站冬天发电小时书和春天一年四季都不一样，有时候甚至每天都不一样。在这种情况下怎么进行管理，我的负荷也不停的在变，举个简单的例子来讲，当时在青海我们刚开始测算那个县城一天容量是700千瓦，当我们投上5毛钱一度电以后，负荷一下增加到了2000多。这个时候需要我的EMS有一个功能是自学习的功能，随着负荷的变化，随着我们电源的变化、外部环境的变化自己在改变自己的控制策略，保证系统的稳定性、保证这个系统的经济性，这个是智能化的管理。我们微电网控制的时候，我们一个小区、一个屋顶，你怎么把微网控制起来，怎么把多个微电网控制起来，去年我们有很好的项目，在二连浩特，我们这个项目我们后来种种原因，当来280兆瓦的风电、90兆瓦的光伏，我们加了40兆瓦时的储能，还有其他的储能系统，当时电网的要求，自发自用率达到75%，当时在二连浩特组成了7个集群，当时目标是对电网的能量交换不能超过10%，这就是当时微电网集群控制的概念。

第八个关键技术是虚拟电厂，多个储能电站的集约化管理。

这是我们到英国Limejump公司云平台的站点，目前已超过150个站点，他集中起来，他是通过虚拟电厂技术，将若干个大小不一的储能电站接入系统，统一参与电网的需求响应，调频、平衡服务，使各个站点的收益最大化，我觉得我们将来的储能电站、我们北控的储能电站肯定走这条路的，我们会把在全国各地投资的储能电站接到统一的我们叫交易中心也好、网站也好，跟电网怎么结合。一个是单个电站的容量要大，一个是把多个储能电站统一调动起来，也是我们将来的发展方向。

这里进行了多层次的EMS的控制，其实虚拟电厂各种各样的形式，我这个虚拟电厂指的就是我们的储能电站的，电力平衡交易，电力辅助服务交易，这些都往这边走，目前运营方式，日前运行方式根据新能源日前发电量预测结果，按照最小运行成本和最大化电力交易获利的目标函数合理分配虚拟电厂管辖范围内的能源处力。实施运行方式上则是休整日前新能源发电功率预测偏差，并以最小代价满足电力平衡需求为目标函数，分配在虚拟电厂管辖范围内的能源处力。

单个储能电站的步骤灵活性、快速响应性是有优势的，但是抽水储能电站确实有它的优势，在于它的时间常数，我说的时间常数就是它能在几个小时之内的容量其实我们做不到，但是我们怎么把容量做大，我们怎么把化学储能容量做大，一个是单个大容量的储能技术、集成技术，一个是多个储能电站的把它并到一起的虚拟电厂的这种技术的应用，总而言之我认为，就是我们储能技术，第一，它是我们大规模能源领域的刚需，大规模储能技术的应用，通过我们行业共同的努力，我们一定能解决经济性问题，我们技术性也会得到突破。现在我们在研究这些东西，希望我们同行业一起来研究这些课题，我相信储能行业的前景一片光明。谢谢大家！

（本文根据录音整理，未经演讲人本人审核）