1、 储能电站建设与技术集成的思考 南方 电网科学研究院 有限责任公司 2012年 10月 2 一、储能站简介 二、关键技术研究 三、示范工程运行分析 四、储能电站发展展望 3 一 、智能电网与储能 集成 新能源、新材料、新设备 和先进的信息技术、 控制技术、储能技术 ，以实现电力在发、输、配、用、 储 过程中的 数字化管理、智能化决策、互动化交易，优化资源配置 ，满足用户 多样化的电力需求 ，确保电力供应的 安全、可靠和经济 ，满足环保约束，适应 电力市场化发展 需要。 2011年，南方电网建成 并投运深圳宝清电池储能 站，实现了我国储能 站“零”的 突破。 4 一、深圳宝清电池储能站简介 主控
2、楼 电池、 PCS楼 5 2010.09.16. 试点工程开工 2010.12.20 机电安装 2011.01.23 1MW储能分系统并网 2011.04.30 2MW储能分系统并网 2011.05.30. 3MW储能分系统并网 2011.09.26 4MW储能分系统并网 2014年前 5MW结合 863项目实施 一、深圳宝清电池储能 站建设历程 一、项目简况 -关键技术研究与示范 （ 1） 研究 大 容量储能 系统集成技术 电池选型与大规模电池成组 大容量能量转换系统研制 监控系统开发，包括 IEC61850建模、大容量数据处理等 大容量储能系统 电网 应用技术 ，削峰填谷、调频调压策略实现
3、与优化 电池、电池管理系统、 PCS及监控系统等关键设备的集成方法 （ 2）试验验证和示范工程验证 首个 大容量储能 RTDS试验 平台 世界首个兆瓦级调峰调频锂离子电池储能站 深圳宝清电池储能站 （ 3） 储能站 效益评估与储能标准体系 建立国内外首个 储能功能作用与效益评估体系 首次形成我国兆瓦级电池储能标准体系，编制国家标准 2项 、 行业标准 4项 、 南方电网企业标准 7项 。 7 一、储能站简介 二、关键技术研究 三、示范工程运行分析 四、储能电站发展展望 二、关键技术研究（ 1） 电池选型 关键点： 选取安全 、 可靠、 高效、经济的电池 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统
4、储能电网应用 标准体系研究 钠硫电池 液流电池 镍氢电池 锂离子电池 二、关键技术研究（ 1） 电池选型 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 关键 点： 避免电池组环流，减少“短板效应” 10 二、关键技术研究 (2) 能量转换系统 交 流 3 8 0 V 母 线出 线 断 路 器电池阵列1P TC T 1# 9 5 0 0 k W双 级 式 P C S# 1 0 5 0 0 k W双 级 式 P C S直 流 母 线电池阵列2电池阵列1 2电池阵列1电池阵列2电池阵列1 2直 流 母 线D C / D CD C / D CD C / D CD C / D C
5、D C / D C D C / D C解决思路 :分组接入 常规单级式 PCS，电池组直接并联方式，环流无可避免 双极式分组接入 PCS 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 11 二、关键技术研究 (2) 能量转换系统 D C/ A CB A T T E R Y A R R A Y 1B A T T E R Y A R R A Y 2B A T T E R Y A R R A Y 3B A T T E R Y A R R A Y NTA C B U SD C/ A CD C/ A CD C/ A CG R I D分组接入单级式PCS已实现工程应用 电池选型与成组
6、 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 12 二、关键技术研究 (2) 能量转换系统 常规单级式直流支路电流 平均不均衡度为 11.9% 20253035404550550 10 20 30 40 50 60 70 80电流（A）时间（ min） 565860626466680 20 40 60 80 100 120电流（A）时间（ m i n ）分组接入式平均不均衡度为 2.8% 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 二、关键技术研究（ 3） 监控系统 监控规模大 电池单体温度、电压、告警信息及SOC等， 4MW-16MWh是常规站的数十倍 。 实
7、时要求高 电网对储能电站的高级应用有多种需求，实时响应要求最快十几毫秒级别。 通信规约各异 BMS、 PCS、保护测控等设备其通信规约各异， 需要按照国际标准构建 解决思路： （ 1）分层 、分布的网络通信系统 架构 （ 2）基于 IEC61850-7-420的储能站信息模型设计 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 14 二、关键技术研究（ 3） 监控系统 关键词：分层分布式网络、双网 热 备、 IEC61850规约 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 15 二、关键技术研究 (4) 高级应用策略 储能电网应用： 削 峰填谷 ；
8、孤岛 运行 ； 系统 调频 ； 系统 调压 ； 热 备用 ； 电能 质量治理 ； 间歇 式可再生能源并网 控制 难点二： 储能功能多，如何协调控制各功能？ 难点一： 如何控制保障电池寿命和性能？ 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 以放电次数、深度、功率为边界条件的优化算法。 按事件紧急程度确定储能运行模式 16 缩小峰谷 差 约10% 延缓 电网工程建设 降低配电网整体损耗 节能减排 更快速灵活的调峰手段 削峰填谷主要作用 红色曲线 ：当地日负荷曲线 绿色曲线 ：经削峰填谷后的负荷曲线 二、关键技术研究 (4) 电网应用策略 电池选型与成组 能量转换系统 监控
9、系统 储能电网应用 标准体系研究 5MW影响频率波动为 0.015Hz 毫秒级的反应 17 调频 调压 5MVA影响电压波动为 200V 毫秒级的反应 优良的调频和 调压手段 M a in : G r a p h s时间 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 . 0 0 .4 9 . 8 5 0 4 9 . 9 0 0 4 9 . 9 5 0 5 0 . 0 0 0 5 0 . 0 5 0 5 0 . 1 0 0 5 0 . 1 5 0 5 0 . 2 0 0 碧岭站母线频率有一次调频 无一次调频储能系统动态无功支撑控制仿真时间 . 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0
10、 1 . 0 0 1 . 2 0 1 . 4 0 1 . 6 0 1 . 8 0 2 . 0 0 2 . 2 0 2 . 4 0 .0 . 0 2 . 0 4 . 0 6 . 0 8 . 0 1 0 . 0 1 2 . 0 0 M V A 1 M V A电压有效值（kV）5 M V A二、关键技术研究 (4) 电网应用策略 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 二、关键技术研究 (5) 储能标准体系 大 容 量 电 池 储 能 站技 术 标 准 体 系 框 图安 装 、 调 试 及 验 收施工安装技术规范调试验收技术规范设备交接试验标准规 划 设 计电池储能站设计
11、规范主设备选型技术规定关 键 设 备蓄电池技术规范电池管理系统技术规范能量转换系统技术规范并 网 标 准 生 产 运 行运行导则安健环设施标准基 础 与 通 用通用技术条件监控系统技术规范接入电力系统技术规范监控单元与电池管理系统通信协议国家标准 行业标准 18 电池选型与成组 能量转换系统 监控系统 储能电网应用 标准体系研究 19 一、储能站简介 二、关键技术研究 三、示范工程运行分析 四、储能电站发展展望 圆满完成了为深圳“大运会”保供电的任务 有功无功四象限运行 毫秒级响应 截止 8月 31日，发电 量 609万度 ， 充电量 694万度电 储能综合效率88%。 四、示范工程运行分析
12、0100000020000003000000400000050000006000000700000080000007月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 kWh充电累积电量 放电累积电量 01002003004005006007月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 削峰次数 填谷次数 21 一、储能站简介 二、关键技术研究 三、示范工程运行分析 四、储能电站发展展望 四、未来储能 技术 发展展望 22 展望 1： 储能主要 应用 方式 集装箱式 关键点：能量密度、功率密度、效率、可靠性、可维护性 四、未来储能技术发展展望 23 展望 2： 模块化 、 即 插即 用电池 关键点：储 电成本 = 电池 总成本 / 全寿命周期累积放电 量 每 度电成本 / 循环次数 四、未来储能技术发展展望 24 展望 3： PCS 更大容量、更高电压 关键点：效率、成本与辅助功能 四、未来储能技术发展展望 25 展望 4： 储能就在我们身边 26
