江蘇電網(wǎng)側(cè)電池儲(chǔ)能電站建設(shè)運(yùn)行的啟示

李建林, 王上行, 袁曉冬, 雷 震, 惠 東

(1. 新能源與儲(chǔ)能運(yùn)行控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司), 北京市 100192; 2. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 江蘇省南京市 211103; 3. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司, 江蘇省南京市 210024)

0 引言

近年來(lái),得益于電池成本的不斷降低,以及具有快速響應(yīng)能力的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力方面的巨大潛力[1],應(yīng)用于電網(wǎng)中的電池儲(chǔ)能電站數(shù)量及規(guī)模也在顯著增加,一大批儲(chǔ)能項(xiàng)目并網(wǎng)運(yùn)行并不斷刷新容量紀(jì)錄[2]。2011年12月,擁有14 MW鋰電池、2 MW液流電池、2 MW鉛酸電池及1 MW鈦酸鋰電池的國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程投運(yùn),較好地改善了新能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響[3]。2015年5月,美國(guó)西弗吉尼亞州Beech Ridge 31.5 MW/12.06 MW·h儲(chǔ)能項(xiàng)目投運(yùn),主要參與當(dāng)?shù)卣{(diào)頻市場(chǎng)。2017年2月,美國(guó)SDG&E Escondido 30 MW/120 MW·h儲(chǔ)能項(xiàng)目投運(yùn),能夠自動(dòng)響應(yīng)市場(chǎng)信號(hào)參與實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)。2017年12月,澳大利亞南澳100 MW/129 MW·h Tesla鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目投運(yùn),在刷新已投運(yùn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模世界紀(jì)錄的同時(shí),成功阻止了南澳地區(qū)一次潛在的由機(jī)組脫網(wǎng)引起的頻率下降事故,吸引了全世界電力從業(yè)人員的目光。

電池儲(chǔ)能作為電能存儲(chǔ)的重要方式,具有功率和能量可根據(jù)不同應(yīng)用需求靈活配置,響應(yīng)速度快,不受地理資源等外部條件的限制,適合大規(guī)模應(yīng)用和批量化生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì),使得電池儲(chǔ)能在配合集中/分布式新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)運(yùn)行輔助等方面具有不可替代的地位[4-7]。將其應(yīng)用于電網(wǎng)側(cè)時(shí),可以充分發(fā)揮其靈活的四象限出力調(diào)節(jié)能力,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、應(yīng)急響應(yīng)、備用電源等功能應(yīng)用,具有廣闊的發(fā)展前景。

在上述背景下,江蘇鎮(zhèn)江101 MW/202 MW·h電網(wǎng)側(cè)分布式儲(chǔ)能電站工程于2018年7月18日正式并網(wǎng)投運(yùn),成為目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目。有別于應(yīng)用于平滑新能源出力波動(dòng)、跟蹤調(diào)度計(jì)劃指令、增加消納水平或參與聯(lián)合調(diào)頻輔助服務(wù)等場(chǎng)景的電源側(cè)儲(chǔ)能電站[8-10],或應(yīng)用于削峰填谷、用電需量管理及需求響應(yīng)等場(chǎng)景的負(fù)荷側(cè)儲(chǔ)能電站[11-13],電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站主要面向電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行,能夠滿足區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、應(yīng)急響應(yīng)、黑啟動(dòng)等應(yīng)用需求[14-17],為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)迎峰度夏期間的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。

然而,中國(guó)的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目尚處于起步階段,其在規(guī)劃建設(shè)、調(diào)度控制、運(yùn)行評(píng)價(jià)等方面均缺乏經(jīng)驗(yàn),相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立也迫在眉睫。本文將從建設(shè)背景、集成方案、運(yùn)行控制等方面詳細(xì)剖析江蘇電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站建設(shè)運(yùn)行過(guò)程,并根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)未來(lái)儲(chǔ)能電站的建設(shè)與發(fā)展進(jìn)行分析與展望,為中國(guó)快速增長(zhǎng)的儲(chǔ)能電站的建設(shè)與發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)借鑒和建議參考。

1 江蘇電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站建設(shè)背景

1.1 電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站發(fā)展概況

電化學(xué)儲(chǔ)能不僅具有快速響應(yīng)和雙向調(diào)節(jié)的技術(shù)特點(diǎn),還具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、小型分散配置且建設(shè)周期短的技術(shù)優(yōu)勢(shì),對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是一種非常優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)資源[18-20]。

近年來(lái),多地電網(wǎng)在夏季負(fù)荷高峰時(shí)段,出現(xiàn)了不同程度的供電緊張問(wèn)題,電網(wǎng)調(diào)峰壓力巨大。儲(chǔ)能可實(shí)時(shí)調(diào)整充放電功率及充放電狀態(tài),建設(shè)在電網(wǎng)側(cè)可具備2倍于自身裝機(jī)容量的調(diào)峰能力,規(guī)模化配置后,可提供高效的削峰填谷服務(wù),有效緩解地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰壓力,延緩配電網(wǎng)投資建設(shè)。另一方面,儲(chǔ)能建設(shè)在電網(wǎng)側(cè)還能夠輔助調(diào)整系統(tǒng)頻率、提供無(wú)功電壓支撐、調(diào)節(jié)區(qū)域電網(wǎng)潮流,提高電網(wǎng)運(yùn)行靈活性和穩(wěn)定性,對(duì)于未來(lái)含有大規(guī)模分布式新能源接入的電網(wǎng)而言是重要的電網(wǎng)調(diào)節(jié)手段[21-25]。

隨著儲(chǔ)能對(duì)于電網(wǎng)的積極作用逐漸被國(guó)家和行業(yè)所重視,國(guó)家和地方出臺(tái)了一系列政策對(duì)儲(chǔ)能的發(fā)展給予支持和鼓勵(lì)。在國(guó)家層面,制定出臺(tái)了一系列涉及儲(chǔ)能應(yīng)用發(fā)展的支持性政策和方案,其中,中國(guó)的五部委在2017年聯(lián)合出臺(tái)了首個(gè)國(guó)家級(jí)儲(chǔ)能政策《關(guān)于促進(jìn)我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》,對(duì)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用作出全面的戰(zhàn)略部署,明確了儲(chǔ)能對(duì)于推動(dòng)能源革命的重要意義,要求地方政府、電網(wǎng)公司及電力業(yè)主對(duì)儲(chǔ)能的應(yīng)用價(jià)值予以重視。在地方層面,各地政府積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召,推動(dòng)儲(chǔ)能支持政策落地,進(jìn)一步支撐儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用發(fā)展。截至目前,中國(guó)共有8個(gè)地區(qū)和省市出臺(tái)了輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則(如附錄A表A1所示),允許儲(chǔ)能以電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)或獨(dú)立主體身份等多種形式參與市場(chǎng)運(yùn)行。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)和政策支持給電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ),而電池成本的快速下降更是激發(fā)了國(guó)內(nèi)各省市相關(guān)企業(yè)的建設(shè)熱情。中國(guó)南方電網(wǎng)于2010年建成深圳寶清電池儲(chǔ)能電站,成為中國(guó)首座兆瓦級(jí)具有調(diào)峰、調(diào)頻功能的鋰離子電池儲(chǔ)能電站;河南電網(wǎng)100 MW電池儲(chǔ)能示范工程信陽(yáng)龍山9.6 MW/9.6 MW·h儲(chǔ)能電站也于2018年7月并網(wǎng)投運(yùn)。

江蘇省電力有限公司于2018年5月底在鎮(zhèn)江大港、丹陽(yáng)、揚(yáng)中地區(qū)開(kāi)始了101 MW/202 MW·h分布式電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的施工建設(shè),并于7月18日實(shí)現(xiàn)了全部8個(gè)儲(chǔ)能電站的并網(wǎng)投運(yùn),成為目前國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的分布式電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站。各儲(chǔ)能電站規(guī)模及設(shè)備廠商情況如附錄A表A2所示。

鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的建成運(yùn)行拉開(kāi)了全國(guó)電網(wǎng)側(cè)分布式儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)的序幕,其高效安全運(yùn)行對(duì)于全國(guó)其他省份地區(qū)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的推廣具有良好的示范作用。

1.2 江蘇電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能建設(shè)的內(nèi)在動(dòng)因

1)緩解鎮(zhèn)江電網(wǎng)2018年迎峰度夏供電壓力

諫壁電廠3臺(tái)330 MW機(jī)組已于2017年9月全部停運(yùn),對(duì)整個(gè)鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)電力平衡造成影響?？紤]到鎮(zhèn)江燃機(jī)因故近期無(wú)法投運(yùn),2018年迎峰度夏期間鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)預(yù)計(jì)將有200 MW的電力缺口,會(huì)影響鎮(zhèn)江東部大港地區(qū)、丹陽(yáng)及揚(yáng)中地區(qū)用電。

儲(chǔ)能電站具有削峰填谷的雙重功效,是不可多得的調(diào)峰電源,也是緩解鎮(zhèn)江電網(wǎng)供電缺口問(wèn)題的有效方法;另一方面,火電機(jī)組運(yùn)行在額定出力附近時(shí)的效率最高,相應(yīng)的煤耗率最低。當(dāng)火電機(jī)組降低運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行調(diào)峰時(shí),效率降低,煤耗率會(huì)相應(yīng)提高。儲(chǔ)能的削峰填谷作用,可有效提高火電機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù),使電網(wǎng)內(nèi)煤電機(jī)組能夠在其經(jīng)濟(jì)區(qū)間上運(yùn)行;對(duì)于需要啟停機(jī)組調(diào)峰的電網(wǎng),可減少電網(wǎng)啟停機(jī)組的費(fèi)用和對(duì)機(jī)組壽命的影響,進(jìn)而提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。因此,為緩解2018年鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)迎峰度夏供電壓力,提升電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,建設(shè)儲(chǔ)能電站是非常必要的。

2)提高鎮(zhèn)江區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)頻能力

江蘇境內(nèi)由于受自然條件限制,長(zhǎng)期以來(lái)以火力發(fā)電為主。由于火電機(jī)組響應(yīng)時(shí)滯長(zhǎng),不適合參與較短周期的調(diào)頻,而參與二次調(diào)頻的火電機(jī)組受爬坡速率限制,不能精確跟蹤調(diào)度調(diào)頻指令,因此以火電為主的電網(wǎng)整體調(diào)頻能力較為有限。

電池儲(chǔ)能電站跟蹤負(fù)荷變化能力強(qiáng),響應(yīng)速度快,出力控制精確,且具有雙向調(diào)節(jié)能力;幾乎能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻跟蹤曲線與指令曲線重合,調(diào)節(jié)反向、偏差和延遲等現(xiàn)象將不會(huì)出現(xiàn)。因此通過(guò)建設(shè)儲(chǔ)能電站參加電網(wǎng)調(diào)頻和緊急事故備用,可有效增強(qiáng)電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)能力,對(duì)提高供電質(zhì)量、保證鎮(zhèn)江電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有較大作用。

3)為可再生能源的規(guī)模開(kāi)發(fā)提供支撐

在未來(lái)擴(kuò)充發(fā)電容量解決“電荒”的過(guò)程中,利用可再生能源發(fā)電將成為重點(diǎn)發(fā)展方向之一。可再生能源發(fā)電有效地解決了傳統(tǒng)火電帶來(lái)的諸多制約因素。光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電是目前已經(jīng)較為成熟的可再生能源發(fā)電方式，而由于光伏、風(fēng)電的隨機(jī)性和間歇性,無(wú)法為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng),加劇電網(wǎng)的調(diào)峰運(yùn)行負(fù)擔(dān)。

截至2017年底,鎮(zhèn)江地區(qū)已有并網(wǎng)光伏項(xiàng)目3 212個(gè),總?cè)萘考s128.63 MW,未來(lái)鎮(zhèn)江地區(qū)大規(guī)模光伏、風(fēng)電的并網(wǎng)將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生重大沖擊和影響。因此具有間歇性特征的光伏、風(fēng)電等新能源電站,必須具備一定的平滑能力,而且需要有一定時(shí)間常數(shù)的備用容量。儲(chǔ)能電站的響應(yīng)快速性和靈活性能夠?qū)︼L(fēng)電的隨機(jī)性和間歇性進(jìn)行彌補(bǔ),可以大幅提升電網(wǎng)對(duì)可再生能源的消納能力,減少低谷棄風(fēng)等現(xiàn)象的出現(xiàn),為大力發(fā)展可再生能源創(chuàng)造有利條件。

1.3 電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性分析

通過(guò)1.2節(jié)分析可知,儲(chǔ)能在緩解鎮(zhèn)江電網(wǎng)迎峰度夏壓力,提高電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力及新能源接納能力等方面相比傳統(tǒng)火電具有顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì),而隨著儲(chǔ)能電池成本的快速下降,電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)性也得到了明顯改善。

以鎮(zhèn)江地區(qū)2018年迎峰度夏負(fù)荷缺口200 MW為例,若新建火電機(jī)組,以300～600 MW燃煤火電機(jī)組造價(jià)為3 500元/(kW·h)計(jì)算,初始投資需7億元。而鎮(zhèn)江101 MW/202 MW·h儲(chǔ)能電站的投資預(yù)計(jì)在7.5億元左右,儲(chǔ)能投資成本為3 750元/(kW·h),與燃煤火電初始投資成本價(jià)格相當(dāng)。

在發(fā)電成本上,火電機(jī)組供電煤耗按320 g/(kW·h),標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格700元/t計(jì)算,應(yīng)對(duì)高峰200 MW·h供電需求,每天消耗燃煤價(jià)格4.48萬(wàn)元;同時(shí),因火電機(jī)組產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題將增加一定的外部成本(即環(huán)境成本),脫硫燃煤機(jī)組發(fā)電按0.010 124 6元/(kW·h)計(jì)算,200 MW·h電量將產(chǎn)生2萬(wàn)元外部成本。若采用儲(chǔ)能方案,儲(chǔ)能充電電量可全部為可再生能源,在逆調(diào)峰時(shí)段充電,用電高峰放電,即可增加新能源并網(wǎng)發(fā)電量200 MW·h。

綜上所述,電網(wǎng)側(cè)分布式儲(chǔ)能電站的建設(shè)能夠滿足鎮(zhèn)江東部電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻需求,增加電網(wǎng)的調(diào)節(jié)手段,提高電網(wǎng)對(duì)分布式新能源發(fā)電的接納能力,同時(shí)還具備較好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性,對(duì)于保障區(qū)域電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有較大意義。

2 電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的集成方案

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的主要應(yīng)用場(chǎng)景為電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、應(yīng)急響應(yīng)、黑啟動(dòng)等,因此在集成方案的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面有著區(qū)別于電源側(cè)和用戶側(cè)儲(chǔ)能的特點(diǎn)。

2.1 電池選型

儲(chǔ)能電站電池投資成本占總投資成本一半以上,因此,選擇合適的儲(chǔ)能電池是儲(chǔ)能電站規(guī)劃的重要內(nèi)容。電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站對(duì)電池選型方面的需求與特點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下幾方面。

1)安全性能

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站選址往往在變電站內(nèi)或變電站周?chē)?一旦發(fā)生安全事故引發(fā)火災(zāi)將危及站內(nèi)設(shè)備的安全,從而威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行,故對(duì)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站電池的選型必須充分考慮電池在極端情況下的穩(wěn)定性與安全性。

2)運(yùn)行性能

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站需支持自動(dòng)發(fā)電控制(automatic generation control,AGC)和一次調(diào)頻等功能,需具有良好的快速響應(yīng)和充放電能力;為減少電網(wǎng)運(yùn)行損耗,同時(shí)還需具備較高的充放電轉(zhuǎn)換效率。

3)經(jīng)濟(jì)性能

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站依據(jù)每天不同的實(shí)際負(fù)荷情況可能存在多充多放的運(yùn)行方式,因此對(duì)電池可循環(huán)次數(shù)和壽命要求較高;另一方面,因其采用無(wú)人值守方式運(yùn)營(yíng),電站運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本應(yīng)盡可能低。

目前市場(chǎng)上商業(yè)成熟度較高的電池類(lèi)型主要有磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池及鉛炭電池等。綜合考慮磷酸鐵鋰電池的安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素,本期電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站選用該類(lèi)電池。

2.2 電氣一次集成方案

儲(chǔ)能電站電池集成方式可分為廠房式和預(yù)制艙式兩類(lèi),而預(yù)制艙式電池集成方案具有施工工期短、調(diào)配靈活的特點(diǎn),故該批次項(xiàng)目?jī)?chǔ)能電池的現(xiàn)場(chǎng)安裝均采用預(yù)制艙式設(shè)計(jì)方案(如附錄A圖A1所示)。每個(gè)12.192 m(40英尺)集裝箱配置2 MW·h儲(chǔ)能電池,分別通過(guò)2個(gè)位于儲(chǔ)能變流器(power conversion system,PCS)升壓艙內(nèi)的500 kW PCS逆變后,接至同在艙內(nèi)的升壓分裂變壓器的低壓側(cè),升壓后接至10 kV/35 kV配電裝置實(shí)現(xiàn)匯流。

本批次電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的一次接入方案考慮就近接入電網(wǎng)的原則,依據(jù)儲(chǔ)能規(guī)模不同以一回或多回10 kV/35 kV電纜接入附近110 kV/220 kV變電站。為保證儲(chǔ)能電站滿功率有功出力時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性,還在低壓母線側(cè)配置了一定容量的靜止無(wú)功發(fā)生器(static var generator,SVG)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

2.3 通信架構(gòu)

由于本批次的儲(chǔ)能電站的集成商與設(shè)備廠商不同,各站雖均采用了層級(jí)式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),將站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)劃分為站控層與間隔層,但在間隔層中PCS與能量管理系統(tǒng)(energy management system,EMS)監(jiān)控系統(tǒng)的通信方式上各站略有不同。

間隔層包含了電池管理系統(tǒng)(battery management system,BMS)、PCS控制系統(tǒng)、規(guī)約轉(zhuǎn)化裝置、交換機(jī),以及用來(lái)收集、展示、篩選、上送各儲(chǔ)能單元中電池和PCS運(yùn)行信息的就地監(jiān)控系統(tǒng)等。

BMS與下級(jí)電池管理單元(battery management unit,BMU)通信介質(zhì)一般采用CAN總線。在收集到儲(chǔ)能單元內(nèi)所有電池的運(yùn)行信息后，通過(guò)MODBUS協(xié)議采用RS-485通信線或網(wǎng)絡(luò)線上送至PCS控制系統(tǒng)和就地監(jiān)控系統(tǒng),經(jīng)就地監(jiān)控系統(tǒng)上送至站控層監(jiān)控系統(tǒng)。

PCS與站控層監(jiān)控系統(tǒng)的通信根據(jù)其是否支持IEC 104規(guī)約主要分為兩種模式:一種是支持IEC 104規(guī)約的PCS采用光纖直連的方式與站控層監(jiān)控系統(tǒng)通信,它具有響應(yīng)速度快、通信延遲小的優(yōu)點(diǎn)；另一種是只支持MODBUS規(guī)約或TCP/IP協(xié)議的PCS則必須經(jīng)安裝在就地監(jiān)控系統(tǒng)中的規(guī)約轉(zhuǎn)化裝置轉(zhuǎn)換為IEC 104規(guī)約,實(shí)現(xiàn)與站控層監(jiān)控系統(tǒng)的通信。該模式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但規(guī)約轉(zhuǎn)換過(guò)程將大幅增加PCS的控制指令響應(yīng)時(shí)間。兩種通信模式的架構(gòu)如圖1所示。

圖1 儲(chǔ)能電站內(nèi)部通信架構(gòu)圖Fig.1 Internal communication architecture of energy storage power station

站控層主要包含了儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng),負(fù)責(zé)站內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制,接收調(diào)度控制指令的同時(shí)也將站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行信息上送至電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu),通信采用IEC 104規(guī)約,上送方式則采用0.1%死區(qū)變化上送的模式。

其中,不同生產(chǎn)設(shè)備信息根據(jù)其生產(chǎn)控制實(shí)時(shí)性與非實(shí)時(shí)性要求分送至調(diào)度安全Ⅰ區(qū)與安全Ⅱ區(qū),用于輔助決策與信息展示的設(shè)備信息則經(jīng)橫向隔離裝置上送至調(diào)度管理信息Ⅲ區(qū)。電站總體通信架構(gòu)如圖2所示。

圖2 儲(chǔ)能電站總體通信架構(gòu)圖Fig.2 General communication architecture of energy storage power station

3 電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站控制方式

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站因其快速的功率指令響應(yīng)能力和靈活的出力特性,在調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、應(yīng)急響應(yīng)、黑啟動(dòng)等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。江蘇電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站目前已經(jīng)具備AGC、應(yīng)急響應(yīng)控制以及一次調(diào)頻控制三種應(yīng)用功能,能夠較好地滿足夏季迎峰度夏期間保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。本文將對(duì)三種控制方式進(jìn)行詳細(xì)剖析。

3.1 AGC方式

與傳統(tǒng)的基于本地監(jiān)控實(shí)現(xiàn)電池充放電控制的用戶側(cè)與電源側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)不同,電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)除具備本地控制模式外,在遠(yuǎn)方AGC調(diào)度控制模式下還接受電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的AGC統(tǒng)一調(diào)度控制。本地控制模式下,儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)讀取從調(diào)度主站根據(jù)當(dāng)天負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果下發(fā)的充放電計(jì)劃曲線,對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行分時(shí)段控制,實(shí)現(xiàn)調(diào)峰功能。在遠(yuǎn)方AGC調(diào)度控制模式下,通過(guò)增加儲(chǔ)能電站的分區(qū)屬性,與區(qū)域內(nèi)火電及燃機(jī)機(jī)組等一同進(jìn)行所屬訪晉分區(qū)的斷面控制。其控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

分區(qū)斷面控制提供分區(qū)儲(chǔ)能的一鍵緊急控制(一鍵充電、一鍵放電)模式及按優(yōu)先級(jí)和比例分擔(dān)的BASEO功率控制模式。

圖3 儲(chǔ)能電站AGC系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3 Architecture of AGC system for energy storage power station

一鍵充電模式的控制目標(biāo)是在充電時(shí)段結(jié)束前充滿電量,并在緊急情況下盡量避免充電行為惡化電力系統(tǒng)區(qū)域控制誤差(area control error,ACE)。其控制策略表述如下:在充電時(shí)段開(kāi)始后,若ACE為負(fù)值,且處于次緊急區(qū)或緊急區(qū),執(zhí)行0功率指令(不充不放),其余情況下均以最大充電功率允許值(或預(yù)設(shè)充電功率)進(jìn)行充電。同時(shí),實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)未來(lái)電池充電進(jìn)度,若發(fā)現(xiàn)剩余時(shí)間全力充電還不足以充滿電池,則在剩余時(shí)間內(nèi)按照最大充電功率進(jìn)行充電,包括負(fù)向緊急區(qū)和次緊急區(qū)。

一鍵放電模式的控制目標(biāo)是在放電時(shí)段結(jié)束前釋放電量,并在緊急情況下盡量避免放電行為惡化ACE。其控制策略表述如下:在放電時(shí)段開(kāi)始后,若ACE為正值,且處于次緊急區(qū)或緊急區(qū),執(zhí)行0功率指令(不充不放),其余情況下均以最大放電功率允許值(或預(yù)設(shè)放電功率)進(jìn)行放電;同時(shí),實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)未來(lái)電池放電進(jìn)度,若發(fā)現(xiàn)剩余時(shí)間全力放電還不足以放完電量,則在剩余時(shí)間內(nèi)按照最大放電功率進(jìn)行放電,包括負(fù)向緊急區(qū)和次緊急區(qū)。

儲(chǔ)能BASEO模式控制行為與常規(guī)機(jī)組BASEO模式一致,主要用于調(diào)度人工給定控制目標(biāo)。由于增加了儲(chǔ)能電站所屬分區(qū)定義,也可用于分區(qū)平衡緊張時(shí),調(diào)度人員手工設(shè)置分區(qū)儲(chǔ)能總體控制目標(biāo),AGC依據(jù)該目標(biāo)根據(jù)各儲(chǔ)能電站分配系數(shù)自動(dòng)將目標(biāo)分解下發(fā),實(shí)現(xiàn)分區(qū)平衡裕度存在情況下的儲(chǔ)能電站緊急控制。第i個(gè)儲(chǔ)能電站的分配系數(shù)fESS,i的計(jì)算可由下式表述:

(1)

式中:St為儲(chǔ)能電站荷電狀態(tài)(state of charge,SOC)實(shí)際值,Smax和Smin分別為儲(chǔ)能電站荷電狀態(tài)的上限值和下限值;Pgoal為分區(qū)功率控制目標(biāo)。

獲取各儲(chǔ)能電站實(shí)時(shí)分配系數(shù)后,一方面可以按照分配系數(shù)大小,成比例地計(jì)算各儲(chǔ)能電站充放電功率,與最大可充電和可放電功率校驗(yàn)后,下發(fā)至各儲(chǔ)能電站;另一方面也可以按照分配系數(shù)由大到小,依次按照最大可充電和可放電功率分配至各儲(chǔ)能電站。

3.2 應(yīng)急響應(yīng)控制方式

江蘇電網(wǎng)源—網(wǎng)—荷精準(zhǔn)切負(fù)荷系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)源—網(wǎng)—荷系統(tǒng))由控制中心站、控制子站、就近變電站、負(fù)控終端組成,如圖4所示。

圖4 源-網(wǎng)-荷系統(tǒng)通信架構(gòu)Fig.4 Communication architecture of source-grid-load system

控制中心站在接收協(xié)控總站切負(fù)荷容量命令后,結(jié)合本站頻率防誤判據(jù),給控制子站下發(fā)切負(fù)荷層級(jí)命令,控制子站通過(guò)安裝在就近變電站內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換裝置,向安裝在儲(chǔ)能站側(cè)的負(fù)控終端發(fā)送切負(fù)荷命令,之后通過(guò)以太網(wǎng)口發(fā)送至源—網(wǎng)—荷互動(dòng)終端(以下簡(jiǎn)稱(chēng)終端)和EMS監(jiān)控系統(tǒng)。終端統(tǒng)計(jì)本終端可切負(fù)荷總量并上送至對(duì)應(yīng)控制子站,并執(zhí)行切負(fù)荷命令,在特高壓故障時(shí)控制PCS由充電(熱備)工作狀態(tài)切換至向電網(wǎng)放電工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站向電網(wǎng)倒送電功能。

該過(guò)程中,為實(shí)現(xiàn)PCS的快速功率響應(yīng),終端與站內(nèi)PCS采用干接點(diǎn)連接方式,能夠使PCS在100 ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)充放電功率的反轉(zhuǎn)。在此過(guò)程中,為了避免長(zhǎng)時(shí)間滿發(fā)功率對(duì)電池造成傷害,在反轉(zhuǎn)完成一段時(shí)間后,將由儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)PCS進(jìn)行接管控制,依據(jù)電池實(shí)際工況對(duì)PCS下發(fā)經(jīng)濟(jì)調(diào)度指令,并在接收到負(fù)荷恢復(fù)指令或一段時(shí)間后恢復(fù)正常工作狀態(tài)。具體動(dòng)作過(guò)程如下。

1)PCS接到終端緊急控制指令,向電網(wǎng)滿發(fā)出力(最大功率)。

2)EMS監(jiān)控系統(tǒng)接到終端緊急控制指令后延遲1 s以上,根據(jù)儲(chǔ)能電池實(shí)際工況,經(jīng)濟(jì)出力(適合電池狀況的功率)。

3)EMS監(jiān)控系統(tǒng)接到負(fù)荷恢復(fù)指令后或5 min尚未接到恢復(fù)指令,均恢復(fù)PCS緊急控制前工作狀態(tài)。

圖5為新壩儲(chǔ)能電站源—網(wǎng)—荷切負(fù)荷同步相量測(cè)量單元(phasor measurement unit,PMU)實(shí)際錄波圖。該測(cè)試中,新壩儲(chǔ)能電站20臺(tái)PCS在接收到緊急功率支撐指令后全部完成功率反轉(zhuǎn)僅用時(shí)60 ms,充分驗(yàn)證了儲(chǔ)能作為應(yīng)急響應(yīng)資源在響應(yīng)速度方面的優(yōu)勢(shì)。

圖5 新壩儲(chǔ)能電站源-網(wǎng)-荷系統(tǒng)切負(fù)荷測(cè)試有功功率Fig.5 Active power of source-grid-load system load shedding test of Xinba energy storage power station

3.3 一次調(diào)頻控制方式

儲(chǔ)能電站作為電源接入電網(wǎng)必須具備一次調(diào)頻能力,而為了保證一次儲(chǔ)能參與調(diào)頻過(guò)程的響應(yīng)速度,儲(chǔ)能電站的一次調(diào)頻由PCS直接參與,因此儲(chǔ)能電站PCS必須具備電網(wǎng)頻率采集能力和一次調(diào)頻功能。

目前,主流的PCS一次調(diào)頻控制采用下垂控制,一次調(diào)頻的性能參數(shù)可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行設(shè)置,其典型運(yùn)行參數(shù)為頻率調(diào)節(jié)死區(qū)0.033 Hz,限幅80%,不等率0.1%,穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間1 min,其典型一次調(diào)頻控制曲線如圖6所示。

4 建設(shè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和未來(lái)發(fā)展建議

鎮(zhèn)江101 MW/202 MW·h分布式電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的建成投運(yùn),讓國(guó)內(nèi)外從業(yè)人員關(guān)注到了儲(chǔ)能在電網(wǎng)當(dāng)中應(yīng)用的巨大潛力與市場(chǎng)。然而電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的建設(shè)才剛剛起步,如何更好地發(fā)揮儲(chǔ)能應(yīng)用價(jià)值,提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平,仍需開(kāi)展大量實(shí)際工作。

圖6 典型一次調(diào)頻控制曲線Fig.6 Typical primary frequency modulation control curve

4.1 盡快完善電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

江蘇鎮(zhèn)江分布式儲(chǔ)能項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首批電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目,其規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)行過(guò)程等均有著與傳統(tǒng)電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)儲(chǔ)能電站不相一致的特點(diǎn),相關(guān)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工作存在著明顯的滯后現(xiàn)象。

目前,電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范體系尚不健全,難以適應(yīng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能快速發(fā)展現(xiàn)狀,主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。①部分儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范缺失。例如針對(duì)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理、安全消防等均沒(méi)有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)作出參考,難以支撐未來(lái)大規(guī)模儲(chǔ)能接入的局面。②部分已有標(biāo)準(zhǔn)缺乏完備性。例如已經(jīng)頒布且正在修訂的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 676—2011《儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)測(cè)試規(guī)范》,具體內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)在于儲(chǔ)能本體設(shè)備的一些測(cè)試,而不是針對(duì)系統(tǒng)的并網(wǎng)特性測(cè)試,因此該標(biāo)準(zhǔn)只能根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展實(shí)時(shí)修訂。③部分已有標(biāo)準(zhǔn)之間缺乏邏輯性。例如已經(jīng)發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 697—2011《儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能規(guī)范》與Q/GDW 1887—2013《電網(wǎng)配置儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控及通信技術(shù)規(guī)范》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)界面不清,邏輯不合理,內(nèi)容上存在很多重疊,需要進(jìn)行修訂。

為此,應(yīng)依托工程建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)領(lǐng)域科研成果,盡快制定和完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系,填補(bǔ)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)在基礎(chǔ)綜合、規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備材料、工程建設(shè)、信息安全、運(yùn)行維護(hù)、調(diào)度與交易等領(lǐng)域的空白;還需提升已發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí),開(kāi)展企標(biāo)升行標(biāo)、國(guó)標(biāo)的相關(guān)工作,增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的約束力;與此同時(shí),還應(yīng)根據(jù)既有標(biāo)準(zhǔn)體系,按照重要性,逐步制(修)訂體系中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),滿足儲(chǔ)能并網(wǎng)的實(shí)際需要。

4.2 促進(jìn)儲(chǔ)能并網(wǎng)運(yùn)行檢測(cè)工作

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目直接參與系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行,其能否執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度指令直接關(guān)系到電網(wǎng)安全、可靠、高效運(yùn)行,因此必須加強(qiáng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站并網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)工作,由具有檢測(cè)資質(zhì)的權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)在儲(chǔ)能電站投運(yùn)前對(duì)其進(jìn)行性能、安全性、對(duì)電網(wǎng)的影響等方面做出全面檢測(cè),才能保障其并網(wǎng)可靠性與安全性,順利實(shí)現(xiàn)既定設(shè)計(jì)功能。

1)儲(chǔ)能電站并網(wǎng)檢測(cè)是生產(chǎn)商、集成商產(chǎn)品質(zhì)量的有力證明

目前,由于國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)處于發(fā)展初期,儲(chǔ)能電站設(shè)備廠商眾多,產(chǎn)品參差不齊,且已投運(yùn)項(xiàng)目較少,各廠家設(shè)備的運(yùn)行性能及可靠性無(wú)從比較。通過(guò)開(kāi)展儲(chǔ)能電站的并網(wǎng)檢測(cè),能夠?qū)Σ煌瑥S家設(shè)備的綜合性能做出一個(gè)初步分析,這對(duì)于未來(lái)更多儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的設(shè)備選擇采用與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定具有重要參考價(jià)值和借鑒意義。

2)儲(chǔ)能系統(tǒng)檢測(cè)是應(yīng)用方安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有力保證

由于國(guó)內(nèi)沒(méi)有權(quán)威的產(chǎn)品檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)認(rèn)證,各廠商設(shè)備集成后能否滿足電網(wǎng)調(diào)度對(duì)出力、響應(yīng)等方面的需求存在較大不確定性,這使得項(xiàng)目建成后無(wú)從判斷該儲(chǔ)能項(xiàng)目能否按照設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)調(diào)度需求。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能電站性能、響應(yīng)過(guò)程、并網(wǎng)影響等具有針對(duì)性的并網(wǎng)檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試,能夠確保儲(chǔ)能電站投運(yùn)后支撐電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3)儲(chǔ)能系統(tǒng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化是儲(chǔ)能行業(yè)健康發(fā)展的重要支撐

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站建設(shè)方興未艾,其并網(wǎng)檢測(cè)過(guò)程所測(cè)試的項(xiàng)目及所遵循的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程,也必然對(duì)于后續(xù)設(shè)備生產(chǎn)商、集成商規(guī)范自身產(chǎn)品,提升對(duì)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能設(shè)備性能,具有重要指導(dǎo)意義,從而促進(jìn)整個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4)儲(chǔ)能系統(tǒng)檢測(cè)是儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電力系統(tǒng)的必然要求

儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)過(guò)程由于采用電力電子裝置,其對(duì)電網(wǎng)難免產(chǎn)生一些諧波、閃變等不同形式的干擾,若不通過(guò)并網(wǎng)檢測(cè)對(duì)其進(jìn)行有效約束,未來(lái)規(guī)模龐大的電網(wǎng)側(cè)及用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)后,將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行,因此儲(chǔ)能系統(tǒng)的并網(wǎng)檢測(cè)是儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電力系統(tǒng)的必然要求。

4.3 將儲(chǔ)能融入現(xiàn)有的輔助服務(wù)市場(chǎng)體系

近年來(lái),城市等負(fù)荷中心用電總量逐年上升,用戶負(fù)荷峰谷差日益增大,階段性功率尖峰明顯提高,同時(shí),分布式新能源的大規(guī)模接入又使得系統(tǒng)頻率波動(dòng)頻發(fā),系統(tǒng)亟需靈活的調(diào)峰、調(diào)頻資源。然而土地資源緊張,地下綜合管廊利用飽和,難以新建電源點(diǎn)、變電站或進(jìn)行通道擴(kuò)建。電化學(xué)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)因其快速的出力響應(yīng)特性,是優(yōu)質(zhì)的調(diào)峰、調(diào)頻資源,其占地少、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)使得其在輔助服務(wù)領(lǐng)域具有巨大的潛力。

中國(guó)對(duì)于儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)也有著潛在需求。以西北地區(qū)為例,近年來(lái)新能源尤其是光伏發(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng),其分鐘級(jí)的波動(dòng)性和間歇性,使得電力系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)于快速調(diào)節(jié)服務(wù)的需求大幅增加,這是因?yàn)榇笠?guī)模新能源并網(wǎng)一方面會(huì)增加系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)服務(wù)的需求;另一方面,光伏替代火電機(jī)組發(fā)電,減少了快速調(diào)節(jié)服務(wù)的供給資源。在調(diào)峰方面,由于線路阻塞、常規(guī)能源調(diào)峰能力不足等原因,部分電網(wǎng)的新能源限電損失較為嚴(yán)重。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,加強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提升外送能力以及提高常規(guī)火電機(jī)組調(diào)峰能力可以有效減少新能源限電損失。但在上述補(bǔ)強(qiáng)措施尚不具備實(shí)施條件的地區(qū)開(kāi)展儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè),通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用可以將風(fēng)電等新能源就地消納,減少電力的外送容量,能夠有效緩解棄風(fēng)棄光問(wèn)題。

中國(guó)尚無(wú)儲(chǔ)能參與電力輔助服務(wù)的市場(chǎng)機(jī)制,儲(chǔ)能若以統(tǒng)調(diào)電廠的身份將輔助服務(wù)作為基本服務(wù)被電網(wǎng)考評(píng),難以真正發(fā)揮儲(chǔ)能在輔助服務(wù)領(lǐng)域的價(jià)值,也不利于儲(chǔ)能在電網(wǎng)當(dāng)中真正發(fā)揮作用。為此,需盡快建立健全儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)的市場(chǎng)機(jī)制,給予儲(chǔ)能準(zhǔn)入地位,并根據(jù)系統(tǒng)需要,完善可發(fā)揮儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)機(jī)制,以簽訂協(xié)議的方式要求較大規(guī)模的儲(chǔ)能接受配電網(wǎng)調(diào)度。

4.4 加強(qiáng)分布式儲(chǔ)能電站協(xié)調(diào)控制方法研究

大量的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在電網(wǎng)中,且裝機(jī)容量累積到一定規(guī)模后,電網(wǎng)通過(guò)對(duì)眾多的分布式儲(chǔ)能開(kāi)展主動(dòng)控制和有序管理,可以實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能在電網(wǎng)中的規(guī)模化聚合,這不但能夠顯著發(fā)揮儲(chǔ)能在局部電網(wǎng)的多功能應(yīng)用,同時(shí)還為電網(wǎng)提供了容量可觀的可調(diào)節(jié)資源。然而,目前關(guān)于分布式儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制的研究尚顯落后,亟需在以下方面加快研究,挖掘分布式儲(chǔ)能應(yīng)用潛力,促進(jìn)分布式儲(chǔ)能在電網(wǎng)當(dāng)中的發(fā)展。

1)提出適用于大型電網(wǎng)仿真的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)建模及仿真技術(shù),準(zhǔn)確模擬分布式電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)中的聚合效應(yīng),滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的電網(wǎng)仿真要求。

2)構(gòu)建計(jì)及多功能需求、多輸入變量、復(fù)雜邊界條件的分布式儲(chǔ)能廣域布局與容量?jī)?yōu)化模型,實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能的有序布局。

3)提出分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)?；酆现坞娋W(wǎng)安全穩(wěn)定的控制策略,實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)控制,以及分布式儲(chǔ)能規(guī)?；酆虾笈c電網(wǎng)已有穩(wěn)控系統(tǒng)的協(xié)同控制。

4)提出分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)支持電網(wǎng)安全、清潔能源高效利用及調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等多種應(yīng)用的多目標(biāo)優(yōu)化控制方法,構(gòu)建分布式電池儲(chǔ)能調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)布局分布式儲(chǔ)能的就地與遠(yuǎn)程的分層耦合優(yōu)化控制與調(diào)度管理。

5)提出分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)多目標(biāo)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)分析模型和方法,實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的經(jīng)濟(jì)性與安全性的統(tǒng)一。

4.5 將儲(chǔ)能電站建設(shè)納入電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)體系

大規(guī)模儲(chǔ)能電站通過(guò)統(tǒng)一調(diào)度,可有效提高電網(wǎng)設(shè)備利用率,延緩為滿足短時(shí)最大負(fù)荷或網(wǎng)絡(luò)阻塞而新增的電網(wǎng)建設(shè)投資。在負(fù)荷增長(zhǎng)緩慢且季節(jié)性臨時(shí)負(fù)荷較大的地區(qū),可利用儲(chǔ)能代替配電網(wǎng)升級(jí)改造。如對(duì)于額定輸送容量為15 MW的10 kW配電線路,假設(shè)線路最小容量裕度已達(dá)到3%,考慮負(fù)荷年增長(zhǎng)率2%,若增配3 MW儲(chǔ)能設(shè)備,可將饋線改造擴(kuò)容時(shí)限推遲3 a。故未來(lái)在電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中，應(yīng)充分考慮儲(chǔ)能在延緩電網(wǎng)投資建設(shè)當(dāng)中的重要作用。

4.6 盡快提高儲(chǔ)能電站安全運(yùn)維水平

盡管儲(chǔ)能已采用安全性較高的集裝箱式設(shè)計(jì),但仍無(wú)法完全杜絕電池單元在過(guò)充或過(guò)放、短路及機(jī)械破壞時(shí),可能導(dǎo)致的電池內(nèi)部熱失控,繼而引發(fā)燃燒或者爆炸。因此,儲(chǔ)能裝置在接入電網(wǎng)時(shí),需要制定詳細(xì)的安全運(yùn)維規(guī)程及措施,研究制定有效的儲(chǔ)能電池消防措施,不斷提高儲(chǔ)能電站安全運(yùn)維水平,避免發(fā)生事故影響電網(wǎng)運(yùn)行。

附錄見(jiàn)本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。