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能系統(tǒng)在AGC調(diào)頻中的應(yīng)用。2016年整個儲能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出良好發(fā)展態(tài)勢，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)在即將迎來儲能產(chǎn)業(yè)的春天。首先我向大家介紹一下科陸電子在儲能產(chǎn)業(yè)方面最新的進展和應(yīng)該的案例。科陸電子經(jīng)過多年的布局，將儲能產(chǎn)業(yè)作為重點的戰(zhàn)略方向，現(xiàn)在已經(jīng)形成完整的儲能產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋儲能產(chǎn)業(yè)的上下游，包括電池、PACK、BMS、PCS、儲能系統(tǒng)集成、儲能電站、商業(yè)化的儲能應(yīng)用云平臺。我們已經(jīng)形成系列化的儲能產(chǎn)品，提供系統(tǒng)儲能整體解決方案和項目總包的服務(wù)。儲能的產(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能方面工程的應(yīng)用，儲能的累計應(yīng)用業(yè)績超過300MWh。在研發(fā)領(lǐng)域，科陸電子進行持續(xù)的投入，掌握儲能的核心技術(shù)，形成自主知識產(chǎn)權(quán)。在儲能領(lǐng)域的專利達到100多項目。

下面介紹一下我們在2016年投運的部分儲能項目。第一是玉門風(fēng)光儲，電網(wǎng)融合示范項目，這個項目是以儲能技術(shù)為核心的，多能互補的綜合示范項目，在去年已經(jīng)并網(wǎng)運行。第二西藏雙湖的局域網(wǎng)儲能項目，這個項目海拔5000多米，應(yīng)該是世界上海拔最高的大型儲能電站，解決無序用電問題。第三個是佛山用戶側(cè)儲能電站項目，這個是純商業(yè)化運用的儲能電站，采用削峰填谷，減少虛量電費，通過儲能云平臺進行遠程監(jiān)測，可以實時看到每天儲能電站產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。第四非洲某海島光儲能微電網(wǎng)項目，這是離網(wǎng)型的微電網(wǎng)。

通過這些項目我們一直在探索儲能在各個領(lǐng)域的應(yīng)用價值，怎么樣使儲能大規(guī)模的應(yīng)用？我想通過市場化的手段，我們一直也是渴望，一直呼吁建立一些價格補償機制，來推動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。儲能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣要走市場機制。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上可以走市場化的道路。在沒有補貼的情況下，也能夠持續(xù)的發(fā)展下去。因為儲能系統(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、英國開始進行大規(guī)范的應(yīng)用。



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



對于我國現(xiàn)在電力市場改革，對于儲能產(chǎn)業(yè)的推廣，具有很好借鑒的意義。在我國儲能參與AGC無調(diào)頻還處于剛剛起步階段，國內(nèi)有幾個少數(shù)電廠進行試點，其中石景山熱電廠是國內(nèi)最早儲能參與AGC調(diào)頻的一個試點火電廠。在當(dāng)時沒有法規(guī)政策明確規(guī)定情況下先行先試，采用儲能和火電機組，聯(lián)合調(diào)頻的方式，實際應(yīng)用效果證明它的經(jīng)濟性非常好，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)于促進電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補償機制試點工作的通知》，才首次正式明確儲能在電力調(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)儲能設(shè)施，可與機組聯(lián)合調(diào)頻調(diào)峰，或者作為獨立主體參與輔助服務(wù)市場交易。在我國現(xiàn)階段因為還沒有建立完善的電力輔助服務(wù)這么一個市場，沒有這么一個交易機制。所以在現(xiàn)階段，作為我們儲能產(chǎn)業(yè)來講，要想往前推進，儲能與機組聯(lián)合參與調(diào)頻是一種比較現(xiàn)實和可行的選擇。我們不能坐等政策出臺，通過應(yīng)用，通過的技術(shù)的進步，來推動相關(guān)的政策向前走。我們通過儲能和火電機的聯(lián)合進行調(diào)頻，可以在現(xiàn)有市場機制下進行，不用改變現(xiàn)有的結(jié)算機制和調(diào)度機制。因為我們在調(diào)頻領(lǐng)域有相關(guān)的細則，當(dāng)然各個區(qū)域?qū)﹄娏o助管理是不一樣的。我們以華北區(qū)域為例，出臺兩個細則。這兩個細則雖然沒有單獨將儲能作為主體進行考核和獎勵，但是我們可以以火電廠為主體，以儲能為輔來調(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主要通過實時調(diào)解電網(wǎng)中，調(diào)頻電源有功處理，來試試對電網(wǎng)頻率和連接電網(wǎng)功率實施的控制。主要解決區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)，短時隨即功率不平衡的問題。在三北地區(qū)因為大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)，風(fēng)電、光伏這種間接性能源波動性很大，我們需要大量的調(diào)頻電源，電機性平衡。在三北地區(qū)主要的調(diào)頻電源是火電機組，火電機組是慣性系統(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，是分鐘級的響應(yīng)。儲能系統(tǒng)雙向變流控制是電力電子的設(shè)備，可以在毫秒級響應(yīng)。整個儲能系統(tǒng)整體上的響應(yīng)也是秒級的響應(yīng)。所以說在這個響應(yīng)速度，調(diào)解速率方面，是具有很大優(yōu)勢的。

對于一個機組參與AGC調(diào)頻，它的性能好壞，實際上我們可以通過量化的指標進行考核，主要包括三個方面指標，第一個調(diào)解速率。第二個調(diào)解精度。第三個響應(yīng)時間。我們以這個示意圖為例進行說明。這是一個機組參與AGC調(diào)頻的典型的示意圖。機組運行在P1功率狀態(tài)，在T0時刻調(diào)度發(fā)出AGC指令，通過通訊傳輸，最后到機組的響應(yīng)處理，就是開始功率脫離這個四區(qū)，到T1時間，這個時間叫響應(yīng)時間，從T0到T1。這個機組持續(xù)提升的功率，一直達到這個目標的功率值，這個時間就說我們希望這個斜率是越高越好，這就是調(diào)解速率。到達目標值附近，我們希望這個功率維持在這個恒定值，盡量是波動性越小越好，這個指標就調(diào)解精度。儲能在這里面價值體現(xiàn)，它可以在很快時間內(nèi)出動調(diào)動出令，快速將這個功率提升上去，達到調(diào)度的給定值，后期等這個機組功率更上之后，由機組維持這個恒定的功率，直到下一次調(diào)度又發(fā)指令，進行調(diào)解。



對于機組參與AGC調(diào)頻是有考核和獎勵機制。考核主要包括兩個方面，一個是AGC可用率的指標，一個是調(diào)解的性能指標，包括三個調(diào)解的要素。在補償方面有個計算公式，各個區(qū)域電網(wǎng)有所不同。考核補償?shù)墓街饕◣讉€方面，第一調(diào)解深度。第二調(diào)解性能指標。第三是經(jīng)濟補償，就是1個兆瓦多少錢。在華北或者山西各個省份，有所差異。總體上來說，調(diào)解深度越高，調(diào)解性能指標越高，所獲得收益是越高。通過我們儲能和火電機組進行搭配，可以顯著提高調(diào)解性能指標，從而提高收益。所以通過儲能參與火電機組調(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)濟補償。間接收益減少機組的設(shè)備磨損，降低能耗，同時提高電力系統(tǒng)整體的AGC調(diào)頻能力，進一步改善電阻可靠性和和安全性。當(dāng)然這里面也有一個問題，我們是在現(xiàn)有的市場機制下運行，所有的火電機組，大家都放在儲能，性能都很高，考試都是99、100分，到底去罰誰呢？實際上現(xiàn)在這種機制，從發(fā)電集團，左口袋掏到右口袋這么一個過程，做的去補償。這只是當(dāng)前一種形式，終級目標還是建立電力輔助服務(wù)的市場。我們把儲能包括傳統(tǒng)的機組，大家在一個公平的評價上進行競爭，只有那些技術(shù)性、經(jīng)濟性上好，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。

下面我介紹一下，火電機組和儲能聯(lián)合AGC調(diào)頻的解決方案。火電機組和AGC進行打捆，聯(lián)合調(diào)頻的方案，我們需要配一個儲能系統(tǒng)，這個儲能系統(tǒng)是由多個單元組成，每個單元需要有電池系統(tǒng)，PCS雙向變流器、變壓器。多個單元通過儲能AGC的主控單元，進行集中的調(diào)控，整個聯(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，到電廠的遠動設(shè)備ITU，ITU向儲能的AGC主動單元和電廠的DCS，轉(zhuǎn)發(fā)這個S指令。儲能AGC主動單元，就根據(jù)這個AGC指令，同時協(xié)調(diào)電廠的處理，來聯(lián)合對AGC指令進行響應(yīng)。



這里面一些主要的設(shè)備和關(guān)鍵的技術(shù)介紹一下。第一個是儲能AGC主控單元，這是主要的儲能系統(tǒng)的指揮大腦，它能實時控制儲能系統(tǒng)功率，和機組協(xié)調(diào)響應(yīng)AGC指令，自動調(diào)解儲能系統(tǒng)的整體處理，因為儲能系統(tǒng)下面含各個單元，根據(jù)各個單元SOC情況，來分配儲能各單元的處理。同時采用雙基雙網(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能系統(tǒng)，它的配置是2個兆瓦，1個兆瓦時，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)濟性綜合的考量。整個系統(tǒng)模塊化的設(shè)計，這是電池（派克），這是電池價，這是集裝箱系統(tǒng)，整個系統(tǒng)采用搭積木的方式進行組裝，非常方便生產(chǎn)和維護。要實現(xiàn)這么高倍率的儲能系統(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，上送和實驗記錄功能，具有多重的保護機制，包括電流、電壓、溫度等方面的保護。具備完善的故障診斷和定位的功能。我們采用主動均衡的策略，因為在在這種調(diào)頻的功率型應(yīng)用場景，儲能系統(tǒng)大部分時間工作在一種淺充淺放的狀況。我們建議是每運行一段時間，比如6個月，進行一次維護，通過一件事標定功能，可以對整個功能容量進行重新的標定。

相對于低倍率能量型的儲能系統(tǒng)來講，我們高倍率的功率型的儲能系統(tǒng)，在熱管理上面，是一個非常關(guān)鍵的技術(shù)。主要考慮以下幾個方面的因素，一個是散熱和保溫的設(shè)計。因為鋰電池，它運行的溫度是有一定要求的，溫度過高，或者過低得會影響壽命。在大倍率充放電情況下，因為整個電池發(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，自動進行加熱或者制冷。

第二考量因素就是溫度的一致性設(shè)計。在一個集裝箱內(nèi)有幾千顆電池，每個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。我們采用等量精準送風(fēng)技術(shù)，將風(fēng)量精確的送到每一個（派克），這樣使整個系統(tǒng)內(nèi)電池之間的溫差最小化，經(jīng)過我們實際長時間的測試，在二次背景下運行，我們整個系統(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，我們采用多重?zé)岜Ｗo機制。在系統(tǒng)開始充放電，電池溫度開始上升的時候，我們自動調(diào)解正能量的風(fēng)量，當(dāng)溫度計上升達到了一級高警值，我們就PCS就降功率運行，達到二級高警，PCS停止功率，如果達到保護值，系統(tǒng)會自動跳閘保護。這種設(shè)備的安全和整個系統(tǒng)安全是首要的。

我們基于電廠大量的歷史數(shù)據(jù)進行仿真計算，這個仿真的主要目的，第一優(yōu)化儲能協(xié)同機組，相應(yīng)AGC指令的算法。第二確定儲能最佳經(jīng)濟性配比，計算最大投資回報率。從這個圖上可以看出，藍色是調(diào)度計劃指令的曲線，綠色是在沒有儲能參與的情況下，一個響應(yīng)的曲線，紅色是有儲能參與下一個響應(yīng)曲線。有了儲能聯(lián)合調(diào)頻，整個響應(yīng)的速率和響應(yīng)時間是提高很多。當(dāng)然這里面儲能配比越大，功率和容量配的越大，它的響應(yīng)能力是越好的，KP指標越高，產(chǎn)生收益越高。同時另一方面，如果電池配的越多，系統(tǒng)成本也會越高，到找一個平衡點最佳投資回收期。根據(jù)我們對國內(nèi)一個30萬的火電機組，進行實際的仿真計算。如果在配3.5兆瓦時的儲能系統(tǒng)，投資收益期小于3年。整個儲能系統(tǒng)在正式運行之前，我們需要做系統(tǒng)級的驗證，來模擬運行場景，進行長時間的測試。我們早在2012年科陸電子在國家能源局的支持下，建立可再生能源規(guī)模化儲能并網(wǎng)工程實驗室。我們以這個實驗室為依托，建立一個儲能AGC調(diào)頻動態(tài)模擬實驗系統(tǒng)。這個實驗系統(tǒng)可以模擬真實的應(yīng)用場景，將現(xiàn)場大量的數(shù)據(jù)通過虛擬機的方式發(fā)送我們這個儲能系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)對AGC指令進行響應(yīng)，可以長時間進行優(yōu)化運行。經(jīng)過實際測試，我們這個系統(tǒng)可以在二次背景下長期穩(wěn)定的運行。整個系統(tǒng)響應(yīng)時間從主控單位收到AGC指令開始不到一秒鐘。

現(xiàn)在中國儲能在AGC調(diào)頻領(lǐng)域是剛剛起步的階段，我在這里借這個機會有幾點建議，做一個呼吁。第一個希望建立一個公開透明的調(diào)頻的輔助市場，鼓勵各個市場主體公平參與競爭，引導(dǎo)儲能健康發(fā)展。第二方面建立相關(guān)的技術(shù)標準體系，指導(dǎo)儲能系統(tǒng)設(shè)計、制造、安裝、運行等各個環(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，為推動我國儲能事業(yè)的發(fā)展，繼續(xù)努力，謝謝大家！

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