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姜正茂:大功率储能PCS在发电侧应用的前景及关键技术
日期:2019-08-16   [复制链接]
责任编辑:sy_yuqing 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
编者按:近日,“第二届全国发电侧储能技术与应用高层研讨会”在陕西西安召开,上能电气股份有限公司储能事业部总经理姜正茂先生出席了本次会议,姜正茂先生就“大功率储能PCS在发电侧应用的前景及关键技术”作了主题报告。

8月9—10日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司、西安北大科技园、中国科学院电工研究所储能技术组、深圳市科陆电子科技股份有限公司等单位联合主办“第二届全国发电侧储能技术与应用高层研讨会”在陕西西安金磐酒店举行。来自政府主管部门、能源监管部门、行业专家、设计院、新能源发电业主单位、电力公司、系统集成商、项目承包商、投融资机构等单位的260余位嘉宾出席了本次研讨会。

主办方邀请到上能电气股份有限公司储能事业部总经理姜正茂就“大功率储能PCS在发电侧应用的前景及关键技术”做主题报告,以下为其报告主要内容。


姜正茂
 
非常感谢主办方,我介绍的是储能PCS发电侧的应用前景和关键技术。

发电侧做储能,我认为在光伏、风电、火电、核电四个方面来做储能,水电本身自带储能。我对光伏、风电、储能理解是,光伏、风电和储能对一个国家的能源自持能力提供非常好的手段,不依赖于中东石油和澳洲煤矿。光伏、风电出力不稳,最大出力不对应负荷峰值,因此,对于电网来讲,光伏和风电不是电网友好型能源。光伏、风电装机量越来越多,对电网的稳定控制就越难。随着光伏、风电等平价上网项目越来越多,去补贴之后,光伏和风电真正市场化之时,电网一定会对光伏、风电等新能源发电提出要求,配置储能改善新能源电站出力的可控性,降低新能源出力对电网稳定造成的冲击,所以储能的未来很美好。

做过光伏和风电的都知道,早期风电、光伏都是补贴型的,做储能这个行业发现没有补贴,因为现在正好处于特殊历史时期。储能没有政府补贴,必须能够自我生存,必然追求度电成本低廉,我们举几个简单例子看:以储能集装箱,10尺和40尺齿的集装箱和成本差异,10尺比40尺箱度电成本高0.04元。模块化PCS和集中式PCS方案,PCS容量:50kW*20和PCS容量:500kW*2。模块化方案相比塔式机方案的度电成本高0.025元/Wh。(02:39:00)现在以40尺集装箱所装配的2.5MWh电池来配置PCS的话,PCS的容量一般在500千瓦到1.25兆瓦左右,对于大功率的PCS来讲,大规模储能上有非常好的成本优势和方案优势。

近两年国家层面和地方政府层面陆续发布了有很多推动储能发展的政策,新疆政策一出,大家都去新疆跑项目,政策有了之后,但是不知道钱在哪里?做储能还是要生存,从我们做PCS来讲希望通过方案和技术降成本,把LCOE做到最低,为客户降低投资,提升效益。从目前的走向来看,高功率密度、大发电单元、低集成成本是主流方案,也是主要手段。

根据储能本身的特点可以把其应用场景分成两种应用场景,国外有很多种分类,我这边分类是功率型和能量型。还有一种是负荷功率+能量。功率型主要解决动态下的源和负荷不匹配。能量型特点是计划性的工作,光伏和风电在单次充电上不一定是计划性的,整个来讲是可计划性的工作。单次充放电次数比较少。功率型是非计划性工作,对于充放电次数和动态响应性能要求较高,单次充放电次数一般在百次以上,动态响应速度一般小于200毫秒。因此,发电侧储能需要什么样的PCS?PCS跟光伏逆变器虽然都是同拓扑同架构的变流器,但是实际上二者是不太一样,因为它要跟BMS协同工作、EMS协同工作,做好电池保护,储能系统价值呈现通过PCS的,相比光伏逆变器和传统变流器器应该具备的特征和功能,PCS在发电侧应用场景里面还有哪一些应该具备的关键技术呢?

第一个是效率设计,多数的逆变器都是单向的,但是PCS双向工作。第二个储能本身是一种调味品,是解决优化的问题。一般在现阶段储能成本比较高的时候,我们会让储能工作于大功率的工作点上,这个时候对于PCS来讲,希望其大功率甚至满载工作时效率要高,这跟光伏逆变器的要求是不一样的,光伏追求的是全功率段的平均效率,尤其半载时的效率。PCS它要像电池充电机一样,必须在半载以上把效率做好。甚至追求满载效率,这是储能PCS与光伏逆变器工作点的差异。

我们工作时候PCS多数是满载情况下,效率希望在半载到满载的时候做到98%以上。

然后是过载能力,储能PCS要向传统发电机的优秀的特点靠拢,我们发电机多数有一定的过载能力,PCS在发电侧做电网支撑的主要设备,对于它的要求相比光伏逆变器要提高。PCS要提供的短路电流高于普通的光伏逆变器,大功率的PCS要有较高的过载能力。

还有一个是SVG技术,光伏一直在做SVG,但是国内没有相关的政策、法规去固化下来。尤其在印度很多光伏电站是不配SVG,就是靠逆变器做SVG,我们发电侧的PCS也必须具备SVG的功能,主动稳定电压,主动调输出能力。不论在充电还是放电都具备四象限调节能力,这也是必要的功能。 PCS动态和稳态的无功补偿能力在46%左右,相角补偿能力在±26度。

与BMS的协同工作,光伏逆变器不会跟汇流箱做什么协同工作,也很少影响汇流箱的工作,但是在储能场景里面PCS必须跟BMS协同工作。BMS在有PCS前提下很容易被PCS干扰,影响通信和检测,这个干扰的原因就是共模电压和共模电流,所有电力电子变流器对地都会形成共模电流回路,而BMS跟PCS在电路上是连在一起的,只要BMS的对地阻抗设计不合理,就会有大量的共模电流流向BMS,这样就造成BMS的检测电路或通讯电路上产生共模电压,该共模电压对BMS的检测和通讯造成干扰。对有准备的BMS来讲可以抑制,因为很多BMS厂家没有遇到过这种场景,经常会干扰到,电压检测不准确。是电子变换器的共模的原因,因此,要求PCS的直流对地共模电压至少控制在20伏以下,以消除对BMS的干扰。

光伏法阵起来的时候先从普通土建房,到后来的板房,再到后来的集装箱式箱逆变一体机,将逆变器与变压器集成到一起。储能一上来就直接是集装箱式的解决方案。

还有一个是并机,光伏一般不超过4台,每一个储能集装箱都很紧凑,功率密度很大。PCS一开始考虑多机并联,4台并联、6台并联,多机并联要解决共模的问题和功率控制的问题。简单介绍一下直流储能,直流储能在光伏发电站的场景下是一种特殊的应用,因为光伏是有直流的。用直流储能之后充电损耗要低一点,相比交流储能低6%,因为直流储能直挂光伏逆变器的直流侧,其充电是不经过变压器的。因为没有变压器,其投资成本也会低一点,但是有一个问题,直流储能还没有一个比较规范的,或者有电网可以接受的控制方式。而且直流储能不会改变电站容量。

这是做的直流储能方案,这个是格尔木的直流储能方案,我们2017年在现场就运行了。这个是其功率曲线,直流储能在跟踪光伏出力、跟踪计划发电曲线可以做的非常准确。

原标题:姜正茂:大功率储能PCS在发电侧应用的前景及关键技术
 
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来源:中国储能网
 
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