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    北京索英電氣董事長王仕城:PCS在電網側儲能中的要求和應用
    發布時間:2019-05-20 12:14:25

      北京索英電氣技術有限公司董事長 王仕城

      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”,北京索英電氣技術有限公司董事長 王仕城在會上發言。

      作為電網側儲能論壇的聯合主辦放,衷心感謝各位犧牲周末的時間蒞臨本次會議。還要感謝演講嘉賓們精彩演講,還要感謝來所一天的辛勤工作,正是各位的參與讓此次會議成功的召開。

      前面分享了電網側儲能為什么要做,對系統的一些要求。我們為什么要做電網側儲能的問題已經得到解答,電網側儲能對系統的要求、對產品的要求是什么?以及PCS在這里面如何應對這些需求。我今天想和大家分享我們的看法。

      下面就開始我的演講,我的演講題目“PCS在電網側儲能中的要求和應用”。

      下面簡單匯報一下索英電氣。索英電氣是2002年成立,希望成為最具價值的清潔能源和節能技術創新引領者。期望通過我們不斷努力,能夠提升清潔能源的占比和能源使用效率,而使得我們能夠擁有更加美好的生活和環境。

      這是我們的創新之路。我們從國內最早太陽能并網逆變器到國網最早從事光儲業務的公司,以及到電網側儲能,已有了超過100MW的業績。

      索英電氣從2009年開始儲能PCS研究,目前在電網側、電源側、用戶側都有了大量應用,不管是高原、海島、并網、離網、火電、新能源場景都有覆蓋,有過百個工程,這是應用案例,時間關系不多講。

      這是我們包括儲能車更多的應用。從十年的儲能應用之中,我們有了多能互補、多種應用場景、多種應用模式的研究。在主網、配網、微網上面的應用,也有新能源發電等等這些方面的應用。電化學儲能,不管是鋰電、鉛碳、鉛酸、超級電容等等這些儲能技術都有應用。經過18年電網的技術沉淀,對電力電子的特性有了自己的理解。在儲能系統和EMS上面有了大量實際應用的經驗。

      通過我們大量工程的總結,我們對電網側儲能有了一些自己的理解。我們先看看電網側儲能一些特點和要求。

      儲能在系統里面的價值大家很清楚。儲能系統是未來電力的核心設施,在發、輸、配、用各個環節都有自己的應用。我們今天探討電網側儲能,從資源綜合利用環節,在電網側配置儲能應該是綜合效率最高的一種。因為在這里面,會有一些集群的效應,都和電網有一些交互。不管是銷售端的電網還是用端的電網。

      電網側的特點,它是多模式、多功能。在電網側的應用里面有調頻、調峰,也有一些特殊的綜合功能的要求。

      在電站的規模層級上面,有數MW一直到數十MW,一直到百MW這個層級,它的規模是很大的。

      實施地點,現在主流的應用是變電站的應用,一般在負荷集中區用電比較多的區域。相應這些區域經濟比較發達,土地成本有比較大的機會成本。很重要的一點,目前電網側儲能的政策是不太明朗的,還需要大家做一些積極的探索。

      我PCS在整個儲能系統里面是一個最關鍵的部件,也是整個系統里面在功率層面是唯一的一個主動元件。

      PCS系統如何做到安全可靠?從上一張圖可以看到它的架構位置,在這個情景下,需要和電池進行快速有效的互動,電池系統在整個儲能系統里面成本最高,同時它的使用邊界條件要求比較多,我們電池系統有大量的EMS有一系列的其他的防護,包括系統級的防護。這樣的話PCS需要和EMS之間進行快速地通信,獲得相互的信息,能夠及時的進行合理的動作,不躍線,保證基礎的安全。同時還要有一些預防通信失靈或者出錯的措施。

      另外一點,PCS還要快速地接受本地的EMS的調度,要及時響應,尤其大規模的時候要有相互的協調。

      我們現有的變電站,剛剛江蘇的專家也提出,需要快速地調度?,F在已經是從秒級到毫秒級了,響應的先后順序很可能影響后續的決策?,F在已經上到百MW級別的變電站,我們對PCS主動調頻的要求,在PCS相互之間判斷延時偏差或者響應速度的偏差,有可能導致系統的振蕩。這個和系統的聯接阻抗的極小情況有可能快速放大,未來隨著功率的放大,相應的安全風險控制不好的情況下,有可能發生一些引起我們極大關注的風險。

      我們這里面來看,PCS需要自身能夠快速地響應,主動的調頻,沒有傳統的宣傳慣量,許多快速響應,包括接受調度。我們可以在10毫秒就完成充到放的切換,這是產品目前具備的性能。在接受外部調度的情況下,接受調度指令到系統完成響應可以在30毫秒以內完成。這樣的話,就為全站進行取消SVG或者無功補償,或者未來全站響應的工業調度提供了比較好的技術支撐。目前儲能系統或者PCS也已經有了一些標準,我們將TUV、電科院、G59相應的認證都做過了。

      如何提升儲能系統的技術經濟性。我們很多時候對系統的理解是什么樣的?大家都談到了初投資,其實經濟性和初投資成本是兩個概念,經濟性,我們要從使用的角度上來看這件事,什么意思呢?度電成本是里面的核心。在變電站里面有一次每年響應的構建來成本的,系統的效率提高會顯著地提升,多點成本或者減少響應的成本。系統的體積占比和技術性能等等都會影響系統的效率。比如PCS的轉換效率每提升1%,儲能系統吞吐效率提升2%,在電站里面有一些調峰的應用,相應的吞吐效率就會提升2%,有可能投資回報率提升1%-2%。

      我們在這個系統里面看,目前的變電站儲能或者電網儲能應用,大部分的情況是PCS,成本占比不超過10%。而PCS在市場供應平均價格上下波動一般不會超過1%。而因為系統里面選擇了一些配置適當的部件,會導致在輔助功能上面的投入有可能3-5。這里面有哪幾方面的安全的投入,安全防護、散熱、相應的響應速度、增加額外的二次投入,運行維護相應的投入都會增加。

      如何來提升系統的效率?剛才說的效率很重要。在這里面我們現在已經有兩電平做到三電平,這樣的話相應的速率、體積、成本都會得到改善。索英電氣最早提出單極的結構,這樣的話整體的效率會得到提升。

      我們現在為了更好的進行場地的應用,系統地尺寸在不斷地下降。作為一個真實的工程案例引進的分享,我們看到江蘇一期和二期的項目,這是一期我們做得鎮江的項目,這里面配有了SVG、PCS相互之間通過分電變壓器,響應速度是秒級的。我們在二期的時候PCS來取代了SVG。同時為了更好的應用PCS之間進行了并聯。相應的進入了站房,空間利用會更好,響應速度了百毫秒級。

      小結:

      第一點,電網側儲能才剛剛起步,系統應用和部件都還沒有形成成熟的產業,現在在這種場景下還不能夠用搭積木的方式來進行系統采購或者是招標,或者是做系統集成,這是有風險的一個應用。這一點目前還沒有真正超過一年的百兆瓦級或者百兆瓦時級的運行,而電池系統很多的退化是一個逐步老化、劣化的過程,大家在這一點上面應該要靜下心來,比如我們的電池系統它的差異化要通過多少次循環以后,才會逐步被放大。還有一些產品也是需要經過長期的老化,才會出問題。

      第二點,儲能是一個系統化的工程。需要從安全性、可靠性、技術經濟性多個角度進行系統化的考慮。不能單純以初投資的大小進行簡單化的決策。我們再看看初投資的技術經濟性這一點,其實是根據使用來倒推的,從使用的角度反饋來看。

      第三點,PCS在儲能系統成本中的占比不大,但是對整個系統的安全性和穩定性,以及長期的收益起著關鍵的作用。PCS是電網側儲能的關鍵部件,在產業發展的早期,更應該選擇技術成熟、性能穩定、工程經驗豐富的合作伙伴,讓大家共同推動產業往健康穩定的方向來發展。等產業到了一定的成熟程度,技術可以被各家來掌握,才是整個系統的經濟技術性能夠得到更好提升的下一個階段。這個階段我們期望整個產業在電網公司,給我們整個市場一個好時機的時候,大家珍惜并加以呵護,讓我們當下相對很有希望,又比較脆弱的市場,能夠得到健康的成長。

      感謝大家!


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