中天儲能譚清武:安全智慧型用戶側儲能系統設計和應用
發布時間:2019-05-20 10:32:00
關鍵詞:儲能鋰電池

中天儲能譚清武:安全智慧型用戶側儲能系統設計和應用

中天儲能副總工 譚清武


聚焦“技術應用雙創新,規模儲能新起點”,通過組織主題演講、展覽展示、創新大賽、專題研討、項目考察、新品發布、技術交流等多種活動,多維度精準對接全球儲能市場與應用,助力中國儲能企業與國際接軌,為儲能企業搭建與政策制定者、規劃者、電網管理者、電力公司、能源服務商的交流互動平臺。2019年5月18-20日,中關村儲能產業技術聯盟、中國科學院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”,中天儲能副總工譚清武在會上發言。


各位業界的專家和同仁們大家下午好,首先很感謝會議組能夠給我一個機會給大家帶來儲能系統方面設計和應用的方案。


這是我今天匯報的主題“安全智慧型用戶側儲能系統設計和應用”,前面講了很多電網側,電源側的系統,我帶來用戶側系統。


講這個之前看一下整個匯報主題內容主要是五點:第一,電網/用戶側成果和經驗的分享,我們達到什么樣的水平,什么樣的成績,給大家介紹一下。


第二,這次演講的主題新型用戶側儲能新在哪里?有哪些新穎點,我們為什么要做這樣的東西?針對整個儲能里面所有的亮點的展示。最后,儲能系統系列性產品的介紹和我們公司的介紹。


這張照片去年開始在各大論壇上面反復出現,這是鎮江一期,大港16MW/32MWh的站,也是我全程參與的一個站。我們目前為止電網側建設成果,這個PPT是簡單的匯總,包括江蘇一期,整個66MWh的三個站,包括河南二期的儲能系統,我們參與總共18MWh,在去年12月底并網,以及在湖南長沙一期示范工程,這個站號稱全國最大的集中式站防式的儲能系統,4月23號進行并網發電。


這是整個電網側儲能系統實現電網的AGC、AVC、一次調頻、以及功能實測的曲線。整個電站電網側并網之后實現了一些功能和運行策略,主要是為冬季和夏季的削峰填谷、迎峰度夏。另外針對于平時非夏季、非冬季的實時調度AGC策略,和AVC的無功調壓功能實現。這三個表李主任提到的整個儲能站實現的功能,提到了儲能系統實現的效果非常好,這是實際的證明的數據,包括源網荷,站端響應時間達到42毫秒,包括AGC實時調度響應時候達到240毫秒,一次調頻采取精度在0.002Hz。我們站從去年到現在這么長時間,整個站安全運行了300天以上,這邊是三個站實際的運行情況,運行數據,拿數據說話。現在三個站統計發現達到88%,這是真實的數據,包括南網后臺實時采集的數據都在上面。這是湖南長沙億期項目,芙蓉站,4月23號并網,這個電站規模26MW,52MWh。這個站里面采用了一些新的或者是優化了一些設計和調試方案,特別是包括全站3000多點的一鍵式自動對點。緩解了鎮江,有的兄弟連續6個夜晚睡在艙里,干的就是對點工作,這是一個突破,也是湖南電網的優勢。


另外將所有的艙室也加了一些紅外溫度檢測,我們實現全站智能化控制。整個儲能電站達到實時問診的特性。針對儲能電站的建設我們積累了電網側的經驗,在鎮江一期積累了經驗,發現了一些在BMS與鋰電池配合有一些銜接的地方我們需要彌補它,我們加了一個針對全站展開的SOC維護,也是我們對今后所有站特別要增加的一個功能,叫一鍵SOC維護。


用戶側,從2013年開始逐漸逐漸,特別在江蘇省,江蘇省用戶側峰谷差價比較明顯,盈利點也是比較好的,江蘇蘇州這個項目10MWh。這是我們自己的站,6MWh的站。這是臨電系統(臨時用電)主要是山東大橋臨時用電。


今天的主題是講用戶側,在2016年拿到江蘇省兩個分布式10MWh,做了江蘇省真正意義上的用戶側,因為這個項目我們折騰了倒推了江蘇省,不能說倒推,江蘇省的戰略升級也是安排了進度,我們也是相配合,實現了整個江蘇省電力公司《客戶側儲能系統并網管理規定》。今年年初開始折騰了用戶側,這個用戶側用來干什么的?站在南方科創中心,是一個1MW/5MWh的一個系統。光伏這塊配的是2770瓦,主要是以車棚的形式,儲能用的5MWh,分為兩個電池集裝箱的方式,也是電網側常用的一種布置方式進行設置的。


這是主接線的拓撲圖,采用的路線還是在400V交流母線,可以和電網之間實現無縫切換。這是整個電池艙的結構,包括容量和布局。我們現在最大的一個亮點,也是最明顯的亮點,是占地面積減少了,因為整個電池艙的容量增加了。這是電池簇能量密度的體現,我們采用240串電壓方案,母線電壓達到768伏,我們采用86安的電芯,實現了344Ah的容量。


第二大亮點,BMS和電氣安全設計做了提升,主要是BMS這邊,我們不僅基于傳統的三支管理架構,我們去年也在提三支管理架構,現在針對于BMS增加了一個數據黑匣子,什么作用呢?類似于飛機的黑匣子。我們從去年以來甚至更長久以來出現了很多的安全事故,比如說起火,等到消防團隊來查原因的時候發現燒的什么都沒有了,電池說是BMS的原因,BMS說是電池的原因,我們針對這塊加了黑匣子,在出現安全事故的過程中記錄所有的電池端所采集的數據,包括電池的電壓、實時功率,盡管火焰燃燒起來了,他還在進行采集,他有自備電系統。


第三大亮點,現在目前包括電網側,包括用戶側都沒有的,也是我們最先實現的,叫儲能系統的全壽命周期分析系統,這是時間樣的系統呢?是一個完整的包括本地硬件以及云平臺以及運轉服務器的一整套的系統,本地硬件主要是用來采集本地所有的電池的信息,包括電池的運行過程中實時的每一串電池的電壓,溫度,壓差,溫差,溫升速度以及實時的計算的值,當這些值采集到數據之后,根據典型工況,5天以后的數據提取出來和5天后的數據進行對比分析,分析發現出一個艙里面8000只電池,相對于5天前哪一節電池的電壓平臺在某一個時刻波動量相對于5天前有多大的變化,衰減了百分之幾,全部以報告的形式體現在遠端的云平臺,這樣我們的工程師就可以在遠端甚至坐在辦公室里看到所有的用戶側和電網側此時電池的狀態一致性,跟我們剛剛投產跟剛剛并網的一致性在哪里。這些一致性會不會影響今后多長時間內這個電池需要維護了,這個電池是否要更換,是否會產生一些安全性問題,都有一個預警裝置,這就是我們全壽命周期分析主要的亮點所在。


這是李主任說了,我們和他們合作研發的智能預警集控單元,為了未來電網側在消防、滅火以及安全防控這塊所采用的多層防護,采集控制的模塊。這個模塊主要是通過增加艙內的氣體傳感器,也就是所謂的非電源傳感器,包括氫氣傳感器,一氧化碳傳感器,以及特殊的傳感器,包括紅外測溫器件,所有的BBS的溫升速率,溫差全部都會采集到這個管理單元去,這個管理單元根據這些采樣的信息進行整合分析,判定我們此時的電池狀態,如果達到失控狀態,首先切斷電源,第二步該干什么?如果有明火出現或者接下來引發了蔓延怎么辦?相當于一個管理架構,管理平臺。我們針對于多層級的消防手段,針對于用戶側開發了三級措施。


一級措施是傳統的消防設施里面的煙感、溫感以及排風以及報警聯動跳閘裝置。


同時我們也將集裝箱的壽命考慮進進來了,越來越多的用戶側,隨著鋰電池循環次數的提升。集裝箱的考驗也是很大的,傳統的集裝箱,傳統的加工方式十年,十二年還是比較危險的,所以這塊與南通最大的企業合作,開發了高耐受、長壽命的集裝箱,包括整裝的吊裝以及改進。


整個用戶側同時配了我們自主研發的貼近于電網側的EMS系統,類似于SCADA這種平臺模式,開發了高知功能,為什么要這樣做呢?后面會講到,這里面功能包括AGC/AVC,主要是一些EMS的截圖。


同時整個用戶側采用了現在比較流行的,目前來說電網側比較常規的設置規范,就是逆變升壓一體機,這也是鎮江儲能系統首先提出的,現在推廣的非常好,采用變流器和變壓器和環網柜實現逆變升壓一體機這種方式。主要有以下幾個提升:一個是集裝箱采用雙層板設計,材料為冷軋鋼板,對集裝箱內部形成包裹作用,分艙設計和內部阻燃的設計。采用了無縫切換技術。


小結:做用戶側主要是為了,我們950MWh可股轉債募集資金的成功,所以我們做主要是研究各種現在用戶側的商業模式研究,包括光儲模式、光儲充模式,小型、孤島型微電網的模式,這個項目并網落地之后所有的用戶把他們的需求發過來之后,我們可以跟著他的需求設置成實際的控制策略,設置到這個系統上面去,實際跑一遍,把每天能實現的盈利所有的數據調出來,作為他可研的最準確的數據,這也是新型用戶側的所在。


另外增加了一系列的提升的安全防控措施,率先應用了儲能系統的全壽命預測功能,以及消防。配套研發的計算機監控系統調度具備送至地調,我們這樣做?為什么?也是為了想今后用戶側參與輔助服務,我們要提前的從技術上來做一個鋪墊。


這么多的新功能和提升成本如何,商業模式如何?歡迎大家有興趣到我們這邊實地考察探討這個模式。


整個產品系列介紹,包括模組、電池簇、變流器。這是主推的電池艙/逆變升壓一體機,包括電池艙的三個系列,分別是0.7、2.1和2.6MWh的結構,包括逆變升壓一體機。這是產業鏈的布局。現在在國網上電網側參與量份額還是比較大的,這么大的份額肯定不是偶然的,這是必然的,這就是我們必然的原因,我們一直在一心一意做儲能系統,涵蓋了所有的東西。謝謝大家!


稿件來源: 電池中國網
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