江衛(wèi)良：尊敬的各位嘉賓大家上午好！今天我向大家分享的題目是高倍率儲(chǔ)能系統(tǒng)在AGC調(diào)頻中的應(yīng)用。2016年整個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出良好發(fā)展態(tài)勢(shì)，無論建速度還是各種技術(shù)路線上面都是百花齊放的，就是加速的發(fā)展。大家都說2016年是中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的元年，科陸電子是國內(nèi)最早從事電化學(xué)、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)研發(fā)、推廣和應(yīng)用的簽寫之一。經(jīng)過多年的探索和發(fā)展，現(xiàn)在即將迎來儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的春天。首先我向大家介紹一下科陸電子在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)方面最新的進(jìn)展和應(yīng)該的案例。科陸電子經(jīng)過多年的布局，將儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)的戰(zhàn)略方向，現(xiàn)在已經(jīng)形成完整的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的上下游，包括電池、PACK、BMS、PCS、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成、儲(chǔ)能電站、商業(yè)化的儲(chǔ)能應(yīng)用云平臺(tái)。我們已經(jīng)形成系列化的儲(chǔ)能產(chǎn)品，提供系統(tǒng)儲(chǔ)能整體解決方案和項(xiàng)目總包的服務(wù)。儲(chǔ)能的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，包括削峰填谷、調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)、微電網(wǎng)、新能源并網(wǎng)接入等。

近幾年我們做了很多儲(chǔ)能方面工程的應(yīng)用，儲(chǔ)能的累計(jì)應(yīng)用業(yè)績超過300MWh。在研發(fā)領(lǐng)域，科陸電子進(jìn)行持續(xù)的投入，掌握儲(chǔ)能的核心技術(shù)，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在儲(chǔ)能領(lǐng)域的專利達(dá)到100多項(xiàng)目。

下面介紹一下我們?cè)?016年投運(yùn)的部分儲(chǔ)能項(xiàng)目。第一是玉門風(fēng)光儲(chǔ)，電網(wǎng)融合示范項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目是以儲(chǔ)能技術(shù)為核心的，多能互補(bǔ)的綜合示范項(xiàng)目，在去年已經(jīng)并網(wǎng)運(yùn)行。第二西藏雙湖的局域網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目海拔5000多米，應(yīng)該是世界上海拔最高的大型儲(chǔ)能電站，解決無序用電問題。第三個(gè)是佛山用戶側(cè)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目，這個(gè)是純商業(yè)化運(yùn)用的儲(chǔ)能電站，采用削峰填谷，減少虛量電費(fèi)，通過儲(chǔ)能云平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)看到每天儲(chǔ)能電站產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。第四非洲某海島光儲(chǔ)能微電網(wǎng)項(xiàng)目，這是離網(wǎng)型的微電網(wǎng)。

通過這些項(xiàng)目我們一直在探索儲(chǔ)能在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，怎么樣使儲(chǔ)能大規(guī)模的應(yīng)用？我想通過市場(chǎng)化的手段，我們一直也是渴望，一直呼吁建立一些價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制，來推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣要走市場(chǎng)機(jī)制。今天跟大家分享，在這些領(lǐng)域主要是能量型的應(yīng)用，在電力調(diào)頻這個(gè)領(lǐng)域，是工業(yè)型的應(yīng)用，這種領(lǐng)域?qū)嶋H上可以走市場(chǎng)化的道路。在沒有補(bǔ)貼的情況下，也能夠持續(xù)的發(fā)展下去。因?yàn)閮?chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)速度快，可以雙向調(diào)解，并且調(diào)解精度很高，是一種非常優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源，在世界上美國、英國開始進(jìn)行大規(guī)范的應(yīng)用。



儲(chǔ)能參與AGC調(diào)頻領(lǐng)域美國走在前面，在美國儲(chǔ)能已經(jīng)是大規(guī)模應(yīng)用的調(diào)頻市場(chǎng)。美國之所以取得今天這樣一個(gè)成功的效果，已經(jīng)證明儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性和安全性各方面得到體現(xiàn)。主要跟它的頂層設(shè)計(jì)離不開的，2007-2013面美國推出4個(gè)法案，第一個(gè)法案，解決了儲(chǔ)能參與調(diào)離調(diào)頻的合法定位的問題。第二個(gè)法案明確儲(chǔ)能合理的收益問題。第三法案為儲(chǔ)能在全美范圍的推廣鋪平道路。第四個(gè)法案，解決儲(chǔ)能快速并網(wǎng)的檢測(cè)問題。有了頂層設(shè)計(jì)和法律法規(guī)的保障，儲(chǔ)能在美國市場(chǎng)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。



對(duì)于我國現(xiàn)在電力市場(chǎng)改革，對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的推廣，具有很好借鑒的意義。在我國儲(chǔ)能參與AGC無調(diào)頻還處于剛剛起步階段，國內(nèi)有幾個(gè)少數(shù)電廠進(jìn)行試點(diǎn)，其中石景山熱電廠是國內(nèi)最早儲(chǔ)能參與AGC調(diào)頻的一個(gè)試點(diǎn)火電廠。在當(dāng)時(shí)沒有法規(guī)政策明確規(guī)定情況下先行先試，采用儲(chǔ)能和火電機(jī)組，聯(lián)合調(diào)頻的方式，實(shí)際應(yīng)用效果證明它的經(jīng)濟(jì)性非常好，并且在安全性上都是有保障。直到2016年國家能源局發(fā)展，《關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》，才首次正式明確儲(chǔ)能在電力調(diào)頻調(diào)峰領(lǐng)域的合法的地位，明確指出在發(fā)電側(cè)建設(shè)儲(chǔ)能設(shè)施，可與機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻調(diào)峰，或者作為獨(dú)立主體參與輔助服務(wù)市場(chǎng)交易。在我國現(xiàn)階段因?yàn)檫€沒有建立完善的電力輔助服務(wù)這么一個(gè)市場(chǎng)，沒有這么一個(gè)交易機(jī)制。所以在現(xiàn)階段，作為我們儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)來講，要想往前推進(jìn)，儲(chǔ)能與機(jī)組聯(lián)合參與調(diào)頻是一種比較現(xiàn)實(shí)和可行的選擇。我們不能坐等政策出臺(tái)，通過應(yīng)用，通過的技術(shù)的進(jìn)步，來推動(dòng)相關(guān)的政策向前走。我們通過儲(chǔ)能和火電機(jī)的聯(lián)合進(jìn)行調(diào)頻，可以在現(xiàn)有市場(chǎng)機(jī)制下進(jìn)行，不用改變現(xiàn)有的結(jié)算機(jī)制和調(diào)度機(jī)制。因?yàn)槲覀冊(cè)谡{(diào)頻領(lǐng)域有相關(guān)的細(xì)則，當(dāng)然各個(gè)區(qū)域?qū)﹄娏o助管理是不一樣的。我們以華北區(qū)域?yàn)槔雠_(tái)兩個(gè)細(xì)則。這兩個(gè)細(xì)則雖然沒有單獨(dú)將儲(chǔ)能作為主體進(jìn)行考核和獎(jiǎng)勵(lì)，但是我們可以以火電廠為主體，以儲(chǔ)能為輔來調(diào)頻，不排斥這種方式。

簡單介紹一下電力系統(tǒng)AGC調(diào)頻。AGC主要通過實(shí)時(shí)調(diào)解電網(wǎng)中，調(diào)頻電源有功處理，來試試對(duì)電網(wǎng)頻率和連接電網(wǎng)功率實(shí)施的控制。主要解決區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)，短時(shí)隨即功率不平衡的問題。在三北地區(qū)因?yàn)榇笠?guī)模可再生能源并網(wǎng)，風(fēng)電、光伏這種間接性能源波動(dòng)性很大，我們需要大量的調(diào)頻電源，電機(jī)性平衡。在三北地區(qū)主要的調(diào)頻電源是火電機(jī)組，火電機(jī)組是慣性系統(tǒng)，從煤、到粉，到燃燒，最后產(chǎn)生蒸汽，反映功力的輸出條件上來，是分鐘級(jí)的響應(yīng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向變流控制是電力電子的設(shè)備，可以在毫秒級(jí)響應(yīng)。整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)整體上的響應(yīng)也是秒級(jí)的響應(yīng)。所以說在這個(gè)響應(yīng)速度，調(diào)解速率方面，是具有很大優(yōu)勢(shì)的。

對(duì)于一個(gè)機(jī)組參與AGC調(diào)頻，它的性能好壞，實(shí)際上我們可以通過量化的指標(biāo)進(jìn)行考核，主要包括三個(gè)方面指標(biāo)，第一個(gè)調(diào)解速率。第二個(gè)調(diào)解精度。第三個(gè)響應(yīng)時(shí)間。我們以這個(gè)示意圖為例進(jìn)行說明。這是一個(gè)機(jī)組參與AGC調(diào)頻的典型的示意圖。機(jī)組運(yùn)行在P1功率狀態(tài)，在T0時(shí)刻調(diào)度發(fā)出AGC指令，通過通訊傳輸，最后到機(jī)組的響應(yīng)處理，就是開始功率脫離這個(gè)四區(qū)，到T1時(shí)間，這個(gè)時(shí)間叫響應(yīng)時(shí)間，從T0到T1。這個(gè)機(jī)組持續(xù)提升的功率，一直達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的功率值，這個(gè)時(shí)間就說我們希望這個(gè)斜率是越高越好，這就是調(diào)解速率。到達(dá)目標(biāo)值附近，我們希望這個(gè)功率維持在這個(gè)恒定值，盡量是波動(dòng)性越小越好，這個(gè)指標(biāo)就調(diào)解精度。儲(chǔ)能在這里面價(jià)值體現(xiàn)，它可以在很快時(shí)間內(nèi)出動(dòng)調(diào)動(dòng)出令，快速將這個(gè)功率提升上去，達(dá)到調(diào)度的給定值，后期等這個(gè)機(jī)組功率更上之后，由機(jī)組維持這個(gè)恒定的功率，直到下一次調(diào)度又發(fā)指令，進(jìn)行調(diào)解。



對(duì)于機(jī)組參與AGC調(diào)頻是有考核和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。考核主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)是AGC可用率的指標(biāo)，一個(gè)是調(diào)解的性能指標(biāo)，包括三個(gè)調(diào)解的要素。在補(bǔ)償方面有個(gè)計(jì)算公式，各個(gè)區(qū)域電網(wǎng)有所不同。考核補(bǔ)償?shù)墓街饕◣讉€(gè)方面，第一調(diào)解深度。第二調(diào)解性能指標(biāo)。第三是經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，就是1個(gè)兆瓦多少錢。在華北或者山西各個(gè)省份，有所差異。總體上來說，調(diào)解深度越高，調(diào)解性能指標(biāo)越高，所獲得收益是越高。通過我們儲(chǔ)能和火電機(jī)組進(jìn)行搭配，可以顯著提高調(diào)解性能指標(biāo)，從而提高收益。所以通過儲(chǔ)能參與火電機(jī)組調(diào)頻，直接收益提升電廠AGC整體調(diào)頻的性能，或者更多經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。間接收益減少機(jī)組的設(shè)備磨損，降低能耗，同時(shí)提高電力系統(tǒng)整體的AGC調(diào)頻能力，進(jìn)一步改善電阻可靠性和和安全性。當(dāng)然這里面也有一個(gè)問題，我們是在現(xiàn)有的市場(chǎng)機(jī)制下運(yùn)行，所有的火電機(jī)組，大家都放在儲(chǔ)能，性能都很高，考試都是99、100分，到底去罰誰呢？實(shí)際上現(xiàn)在這種機(jī)制，從發(fā)電集團(tuán)，左口袋掏到右口袋這么一個(gè)過程，做的去補(bǔ)償。這只是當(dāng)前一種形式，終級(jí)目標(biāo)還是建立電力輔助服務(wù)的市場(chǎng)。我們把儲(chǔ)能包括傳統(tǒng)的機(jī)組，大家在一個(gè)公平的評(píng)價(jià)上進(jìn)行競(jìng)爭，只有那些技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性上好，安全性上好，這事樣的技術(shù)路線才可以脫穎而出，占領(lǐng)市場(chǎng)。

下面我介紹一下，火電機(jī)組和儲(chǔ)能聯(lián)合AGC調(diào)頻的解決方案。火電機(jī)組和AGC進(jìn)行打捆，聯(lián)合調(diào)頻的方案，我們需要配一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)是由多個(gè)單元組成，每個(gè)單元需要有電池系統(tǒng)，PCS雙向變流器、變壓器。多個(gè)單元通過儲(chǔ)能AGC的主控單元，進(jìn)行集中的調(diào)控，整個(gè)聯(lián)合調(diào)頻的過程是這樣的，調(diào)度中心發(fā)出AGC調(diào)頻指令，到電廠的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備ITU，ITU向儲(chǔ)能的AGC主動(dòng)單元和電廠的DCS，轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)S指令。儲(chǔ)能AGC主動(dòng)單元，就根據(jù)這個(gè)AGC指令，同時(shí)協(xié)調(diào)電廠的處理，來聯(lián)合對(duì)AGC指令進(jìn)行響應(yīng)。



這里面一些主要的設(shè)備和關(guān)鍵的技術(shù)介紹一下。第一個(gè)是儲(chǔ)能AGC主控單元，這是主要的儲(chǔ)能系統(tǒng)的指揮大腦，它能實(shí)時(shí)控制儲(chǔ)能系統(tǒng)功率，和機(jī)組協(xié)調(diào)響應(yīng)AGC指令，自動(dòng)調(diào)解儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體處理，因?yàn)閮?chǔ)能系統(tǒng)下面含各個(gè)單元，根據(jù)各個(gè)單元SOC情況，來分配儲(chǔ)能各單元的處理。同時(shí)采用雙基雙網(wǎng)的這種熱泵熱方式提高系統(tǒng)的可靠性。這是我們自主研發(fā)的一款功率型集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)，它的配置是2個(gè)兆瓦，1個(gè)兆瓦時(shí)，采用2C充放電倍率，為什么采用2C的充放電倍率，我們主要考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性綜合的考量。整個(gè)系統(tǒng)模塊化的設(shè)計(jì)，這是電池（派克），這是電池價(jià)，這是集裝箱系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用搭積木的方式進(jìn)行組裝，非常方便生產(chǎn)和維護(hù)。要實(shí)現(xiàn)這么高倍率的儲(chǔ)能系統(tǒng)，功率型的，首先是要有一款適合高倍充放電的電池，我們采用一款60AH的磷酸鐵鋰電池。這款電池具有很好的充放電特性和循環(huán)壽命。在90%DOD，2C倍率充放電情況下，循環(huán)壽命5400甚至80%的容量。

電池的管理系統(tǒng)BMS也是整個(gè)系統(tǒng)核心的技術(shù)，我們采用自主研發(fā)的BMS系統(tǒng)，采用三級(jí)的管理架構(gòu)，包括BMU，電池包的管理系統(tǒng)，BCMS電池組、BAMS電池堆的管理。BMS系統(tǒng)具備完善的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)，上送和實(shí)驗(yàn)記錄功能，具有多重的保護(hù)機(jī)制，包括電流、電壓、溫度等方面的保護(hù)。具備完善的故障診斷和定位的功能。我們采用主動(dòng)均衡的策略，因?yàn)樵谠谶@種調(diào)頻的功率型應(yīng)用場(chǎng)景，儲(chǔ)能系統(tǒng)大部分時(shí)間工作在一種淺充淺放的狀況。我們建議是每運(yùn)行一段時(shí)間，比如6個(gè)月，進(jìn)行一次維護(hù)，通過一件事標(biāo)定功能，可以對(duì)整個(gè)功能容量進(jìn)行重新的標(biāo)定。

相對(duì)于低倍率能量型的儲(chǔ)能系統(tǒng)來講，我們高倍率的功率型的儲(chǔ)能系統(tǒng)，在熱管理上面，是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)。主要考慮以下幾個(gè)方面的因素，一個(gè)是散熱和保溫的設(shè)計(jì)。因?yàn)殇囯姵兀\(yùn)行的溫度是有一定要求的，溫度過高，或者過低得會(huì)影響壽命。在大倍率充放電情況下，因?yàn)檎麄€(gè)電池發(fā)熱量比較高，我們要有足夠的制冷能力。在三北這種地區(qū)的應(yīng)用，很多是在冬季是嚴(yán)寒地區(qū)，我們要有足夠的保溫能力，我們采用是一款工業(yè)型的冷暖空調(diào)。可以將集裝箱內(nèi)的溫度，保持在合理的范圍，合理的設(shè)定值，自動(dòng)進(jìn)行加熱或者制冷。

第二考量因素就是溫度的一致性設(shè)計(jì)。在一個(gè)集裝箱內(nèi)有幾千顆電池，每個(gè)電池分布在不同的位置，電池之間不可避免的存在溫度差，如果這個(gè)溫度差夠高，電池一致性越來越差，最后形成系統(tǒng)的短板。我們采用等量精準(zhǔn)送風(fēng)技術(shù)，將風(fēng)量精確的送到每一個(gè)（派克），這樣使整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)電池之間的溫差最小化，經(jīng)過我們實(shí)際長時(shí)間的測(cè)試，在二次背景下運(yùn)行，我們整個(gè)系統(tǒng)，所謂電力之間最大溫度差可以控制在10度以內(nèi)。

安全性設(shè)計(jì)，我們采用多重?zé)岜Ｗo(hù)機(jī)制。在系統(tǒng)開始充放電，電池溫度開始上升的時(shí)候，我們自動(dòng)調(diào)解正能量的風(fēng)量，當(dāng)溫度計(jì)上升達(dá)到了一級(jí)高警值，我們就PCS就降功率運(yùn)行，達(dá)到二級(jí)高警，PCS停止功率，如果達(dá)到保護(hù)值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳閘保護(hù)。這種設(shè)備的安全和整個(gè)系統(tǒng)安全是首要的。

我們基于電廠大量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真計(jì)算，這個(gè)仿真的主要目的，第一優(yōu)化儲(chǔ)能協(xié)同機(jī)組，相應(yīng)AGC指令的算法。第二確定儲(chǔ)能最佳經(jīng)濟(jì)性配比，計(jì)算最大投資回報(bào)率。從這個(gè)圖上可以看出，藍(lán)色是調(diào)度計(jì)劃指令的曲線，綠色是在沒有儲(chǔ)能參與的情況下，一個(gè)響應(yīng)的曲線，紅色是有儲(chǔ)能參與下一個(gè)響應(yīng)曲線。有了儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻，整個(gè)響應(yīng)的速率和響應(yīng)時(shí)間是提高很多。當(dāng)然這里面儲(chǔ)能配比越大，功率和容量配的越大，它的響應(yīng)能力是越好的，KP指標(biāo)越高，產(chǎn)生收益越高。同時(shí)另一方面，如果電池配的越多，系統(tǒng)成本也會(huì)越高，到找一個(gè)平衡點(diǎn)最佳投資回收期。根據(jù)我們對(duì)國內(nèi)一個(gè)30萬的火電機(jī)組，進(jìn)行實(shí)際的仿真計(jì)算。如果在配3.5兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，投資收益期小于3年。整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)在正式運(yùn)行之前，我們需要做系統(tǒng)級(jí)的驗(yàn)證，來模擬運(yùn)行場(chǎng)景，進(jìn)行長時(shí)間的測(cè)試。我們?cè)缭?012年科陸電子在國家能源局的支持下，建立可再生能源規(guī)模化儲(chǔ)能并網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室。我們以這個(gè)實(shí)驗(yàn)室為依托，建立一個(gè)儲(chǔ)能AGC調(diào)頻動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以模擬真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景，將現(xiàn)場(chǎng)大量的數(shù)據(jù)通過虛擬機(jī)的方式發(fā)送我們這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)AGC指令進(jìn)行響應(yīng)，可以長時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，我們這個(gè)系統(tǒng)可以在二次背景下長期穩(wěn)定的運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間從主控單位收到AGC指令開始不到一秒鐘。

現(xiàn)在中國儲(chǔ)能在AGC調(diào)頻領(lǐng)域是剛剛起步的階段，我在這里借這個(gè)機(jī)會(huì)有幾點(diǎn)建議，做一個(gè)呼吁。第一個(gè)希望建立一個(gè)公開透明的調(diào)頻的輔助市場(chǎng)，鼓勵(lì)各個(gè)市場(chǎng)主體公平參與競(jìng)爭，引導(dǎo)儲(chǔ)能健康發(fā)展。第二方面建立相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，指導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)。第三方面探索多種商業(yè)模式，多方來共享收益。科陸電子在儲(chǔ)能領(lǐng)域，也做了大量研究工作，具備成套的解決方案和相應(yīng)的產(chǎn)品，但是我希望與各位業(yè)內(nèi)同仁一道，為推動(dòng)我國儲(chǔ)能事業(yè)的發(fā)展，繼續(xù)努力，謝謝大家！

文章來源國際儲(chǔ)能峰會(huì)2017暨中國國際儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用展覽會(huì)上的演講。