江卫良：科陆储能调频应用解决方案与实践

3月21日，“2018首届全国储能技术在电力调频辅助服务市场中应用高层研讨会”在太原理工大学成功召开。

本次研讨会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、太原理工大学、深圳市科陆电子科技股份有限公司、广东猛狮新能源科技股份有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司、惠州亿纬锂能股份有限公司、浙江超威电力有限公司、成都特隆美储能技术有限公司、山东圣阳电源股份有限公司、阳光电源股份有限公司主办，中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司、北控智慧能源投资有限公司、中天储能科技有限公司、深圳市雄韬电源科技股份有限公司、北京睿能世纪科技有限公司、北京国能伏安节能科技有限公司、烯晶碳能电子科技无锡有限公司、万汇通能源科技有限公司、美国麦克斯威科技有限公司支持，中国储能网承办。

在会议上，科陆新能源技术研究院高级研究员江卫良发表了题为《科陆储能调频应用解决方案与实践》的主题演讲，全文内容如下：

江卫良：首先感谢储能协会、中国储能网组织的本次调频专题会议，我非常荣幸，能够代表科陆电子在本次大会上发言。在过去的两年，在电力辅助服务的领域出台了很多相关的政策，包括国家能源局和各个区域性的政策，都是鼓励储能的参与调频。储能参与调频的模式有两种：一种是独立调频电站的模式，一种是和火电机组进行联合调频。独立调频电站在国外已经很成熟的运行模式，在我国目前，市场机制和配套的细则还不太成熟，我们现在主要还是以火电机组和储能联合调频为主。我们科陆凭借在多年来在储能领域的研发、技术和产品的应用优势，积极布局储能调频市场。

今天，我主要想就AGC调频用的储能系统在设计原则、解决方案、全声明周期的管理理念以及应用实践等方面向各位嘉宾作一个分享。

作为AGC调频的应用领域的储能系统的应用场景，和我们微电网、新能源并网的应用场景都有很大的不同，它的需求也不一样。AGC调频需要什么样的储能系统？首先我们在总体设计原则上主要考虑以下四个方面的因素：系统的安全性、可靠性；系统功能匹配性；系统自动化、智慧管理；系统的寿命与性价比。这四个方面是一个有机的整体，总体概括起来就是一句话：合适的系统在合适的环境下能够发挥合适的功能。

首先说安全性。电厂的安全永远是第一位的，这一点怎么强调都不为过，这并不是通过拍胸脯就能够保证的，我们一定要有可验证的安全经验。根据我们多年在电储能的研究，我们采用的是一款功率型的电池，在安全性、充放电特性、寿命、成本等方面能够达到综合的性能。围绕电池，我们要构建多层次、全方位的安全保障体系，这个到层次、全方位是从不同的维度来说的，因为电池是整个储能系统的核心，我们整个储能系统设计基本都是围绕电池开展的。一个电池性能的好坏就决定了储能基因。多层级主要是从几个方面来说的：1.预防层级，我们通过电子系统的电热安全管理，这个属于维持系统运行在一个正常安全范围内的保障，一旦出现异常，就会自动进行安全保护的措施；2.预警措施，一旦出现问题，能够通过我们的监控及早发现处理问题；3.消防措施。全方位是从管理的角度上说的，就是说一个储能系统，即使我们在研发设计阶段能够做得很好，也不见得能够安全运行，它和供应链的管理、运输、安装、调试、运维都有很大的关系，所以我们应该从全声明周期来管控。

既然我们是用AGC调频系统，我们要满足AGC调频的要求，储能系统需要和机组的特性进行匹配。我们需要根据AGC调频的需求，对储能的外特性方面进行匹配，比如整个系统时间的响应能力、功率响应能力，防止功率裕度失衡。另一方面，对高强度、高强度电能吞吐要求、与电池性能的匹配。

系统的自动化、智慧管理。第一是自主的电池管理能力，在AGC调频的应用场合，是频繁进行短时的充放电，不会进行深度的充放电循环。在这种条件下怎么进行自主均衡补偿，这是需要研究讨论的问题。第二点是电池集群功率自动均衡能力，在充放电我们要保持各个电池的均衡处理，避免出现环流。第三点是无人值守，远程运维，通过自动化的手段对储能电站进行有效管控。我们储能系统可以通过远程监控的手段，进行远程运维，可以通过外部客户端，也可以通过手机APP，进行实时掌控。

系统寿命与性价比包括日历寿命与循环寿命，它的寿命不能够用一个循环的次数来进行统计，我们可以利用累计的充电量或者放电量来进行统计。我们还考虑到，每一次充放电都会对寿命造成一定衰减，另外我们还考虑连续调节能力、耐热冲击能力、耐压耐流能力。最终通过调频手段来实现经济的目的，这样不管你采用什么样的设计方法，什么样的电池体系，最终还是看性价比，只有在安全性的条件下，高性价比的产品才是最有生命力的。

下面介绍解决方案。首先是机组对联合调频的需求，参与调频的火电机组都是需要进行考核的，考核指标主要是三个方面：调节速率、调节精度和响应时间。对于火电机组来讲，它是一个惯性的系统，它的响应时间和爬坡的速率是比较慢的，它的响应时间是分钟级的。对于储能来讲，收到这个指令以后可以快速响应，最后供电的维持还是要靠机组本身。通过储能系统和机组进行联合调节，可以达到一个很好的、综合的性能。通过技术指标提升来提高AGC补偿的收益，这个收益有在两个系统之下固定的计算公式。

联合调频的过程怎么实现？首先是调度中心向电厂发送AGC调度的指令，RTU转发AGC指令，到电厂DCS和储能AGC主控单位。我们可以根据各个区域电网的细则，结合机组的特性来制定控制策略。具体在一些细则的地方各个区域是有差别的，像山西、华北、广东，我们现在都有成熟的模型。

我们这个储能系统的总体架构包括电池系统、PCS及中压系统、集控系统。对我们自身来讲，在生产管控过程中，这种标准化便于我们进行成本和质量的管控。

下面介绍电池系统。电池系统是一个集装箱，一个1MW的标准集装箱。我们电池是采用软包。我们采用的是自主研发的BMS，采用三层的管理架构，具备完善的数据采集、存储、上送和事件记录功能，具备多重保护机制，完善的故障诊断和定位功能，我们采用主动均衡侧列、自动标定技术，我们是根据调频的应用场景做了一套解决方案，并且在工程实践上得到有效验证。

我们整个系统既要有散热，又要保温。如果温度很不一致，对它的整个性能不一致也会造成很大的影响。所以我们采用的是一种风能设计，在我们的电池模块里，有风道，每两电池之间都有风道，通过风能的设计，可以把风量送到每一颗电池，把热量送出去。热设计还要避免热失控，在温度开始上升的时候，我们会自动调节；当温度继续上升，我们会自动降功率运行，达到保护值的时候，系统会自动停级。我有成功经验：西藏双湖（海拔5000m）、山西同达等寒冷的地方。

结构设计对储能系统来讲非常重要，我们通常是在厂内安装，这个过程中也会产生一些问题，比如螺丝松动等都会造成安全事故或者现场运行的隐患。在结构设计上我们从集装箱到部件，首先是通过仿真软件进行仿真，经历了国内最严酷的公路运输的考验，包括西藏、青海、山西、内蒙、北京……海路运输我们也经过了美国夏威夷项目运输的考验。

这是我们PCS及中压系统，这是2MW的标准的集装箱。这是我们的集控系统，它的主要功能是对储能电站进行集中监视、集中调度。

实验环境对储能系统来讲也同样重要，我们在2012年开始建设国家级的储能重点实验室，从电池到模块，到整个系统的测试。

AGC调频电站来讲，怎么样在现场应用之前，进行系统级的测试，这实际上是一个难题。我们在储能国家能源实验室的基础上建立了一套物理的实验系统，把储能集装箱系统能够接入到实验系统，我们能够模拟调度的指令，进行在线闭环动态模拟测试。我们可以在现场投运之前，就可以对整个储能系统进行全面检测和实验。

下面介绍一下全生命周期的管理。做储能不仅仅是提供一个产品，更重要的是提供服务。我们提供EPC总包服务，准备完善的解决方案，具有丰富的储能项目实施经验，完善的强大供应链服务队伍。

下面重点介绍一下我们的仿真软件。在项目开始策划论证阶段，我们可以通过这个软件来建模，包括技术模型和经济模型，还有所在范围内的控制策略。我们结合机组的特性，以及机组历史的数据来进行仿真。得出这个项目在不同的配置下，它的技术可行性、经济可行性，最终得到储能最佳的配置，作为用户投资决策的参考。

智慧储能云平台，这是我们公司自主开发的云平台。我们现在很多储能电站都已经接入这个云平台，它的主要功能：实时数据检测、视频监视、事件商报、主动推送、运营报告、统计报表；还可以做大数据分析：电池状态诊断、提前预警、状态检修；优化调度。

最后介绍一下我们的应用实践。这个图片大家都比较熟悉，是山西同达电厂的储能项目，这个储能的装机规模是9MW/4.5MWh。如果说没有储能的情况下，这个会偏离调度指令比较远。储能和机组的处理叠加之后，可以很好地响应调度的指令。这个经过测算，KP值2.9左右，投入之后，KP值可以达到5，最高可以达到6.2，项目总投资3400万元，在半年试运行期间，产生经济效益一千多万，回收成本32%左右。大半年时间运行也经历了各种调度的工况检验，也经历了各种气象条件的检验，整个系统运行安全、可靠、稳定。这是另外一个项目，山西平朔电厂，储能规模9MW/4.5MWh。这是另外一个正在建设的项目，内蒙古上都电厂，这个储能的装机规模是18MW/9MWh。