储能应用现实情况如何？来听协鑫、科陆、中天等大咖如何说

6.西北勘察设计院

主持人：接下来有请西北勘察设计院的陈钢先生，他于95年参加工作，主要从事新能源电器系统设计，今天演讲的题目是，《西藏双湖可再生能源局域网工程设计分享》，大家欢迎。

陈钢：今天报告分六个部分，第一，工程概况，第二，局域网技术方案，第三，光伏装机容量及储能系统装机容量，第四，储能系统技术方案，第五，工程总结，第六，重点项目介绍。

中国电键集团西北勘测设计研究院有限公司成立于1950年，现隶属于中国电力建设集团有限公司，面向国内外市场，为综合能源利用、能源建设开发，提供全方位综合性的方案规划服务。西北院在水电与新能源、基础设施领域大力开展EPC总承包、工程投资运营，业务范围覆盖水电、风电、光电、交通、市政等多各行业领域，我们院是第一批的国家级工程设计综合资质甲级。是中国勘察设计综合实力百强单位。

双湖的工程概况给大家介绍一下，西藏双湖可再生能源局域网工程是国家援建的大型离网型光储微电网项目，项目是由西北院设计和承建的，2014年开始开展前期工作，2016年3月受西藏能源局委托开展可研设计和施工工作，项目已经于2016年9月投运发电，地点在西藏那曲双湖县，是我们国家总年轻的一个县，是2012年才建立的，全县的海拔是5100米。项目的地就在双湖县，这个项目地的海拔也是5100米，当时的目的，通过储能技术建立一个独立的供电网，为解决当地缺电的状况，为实现人均用电量达到1100瓦。整个双湖县的人口有5600人。

西北院同时开展了双湖县、改则县和尼玛县三个离网局域网项目的前期设计工作，西北院是EPC总承包方完成了双湖县可再生能源局域网，5月1号正式开工，到9中旬电站投运发电，双湖县项目近邻双湖县城，海拔5100米，平均温度只有零下5度，冬季含氧量只有内地的30%，无霜期不足80天，成为人类生理极限实验场。

2016年国内最大的光储微电网项目，高起点，高难度的双湖项目成功投运后，成为西藏地区后续同类项目借鉴的模板。双湖项目、双湖精神被《中国能源报》、中国能源网、国务院国资委新闻中心、《中国电力报》等多家媒体追踪报告，双湖项目也是2016年储能行业的重大事件，对储能产业的发展产生了积极的影响。

第二个，我把整个局域网的技术方案给大家做一个介绍。整个装机容量是3兆瓦，储能系统是7兆瓦，23个兆瓦时，用的是磷酸铁锂和三元锂，里面配了两台柴油发电机，建设了一个10千伏的开放站。总体方案来讲，我们这个局域网一体化智能系统功能及构架，在统一的数据采集平台上，我们实现了局域网SCADA系统，局域网的调度及优化控制，局域网的进电保护系统的管理，局域网配电自动化，电能计量及自动抄表系统，还有整个电站的环境监视。

下面是数据采集，包括各种新能源的子系统，包括光伏发电系统，还有柴油发电机系统，整个机电保护，还有整个县城配电网的自动化终端，包括智能用电集抄系统。

对西藏局域网来讲，我们在设计的一个重点首先是为了稳定可靠的解决当地藏族同胞的用电问题，因为西藏地区原来只建设了一个70千瓦的光伏电站，整个地区用电量非常紧缺，在2012年左右，国家投资建了一座小水电，但是整个的运营工况非常恶劣，整个水电站建好以后运行了一个多月就出现了非常大的故障，维护费用也非常高。

所以对于西藏地区来讲，第一是为了解决它的一个电源问题，用电问题，保证它有一个可靠性的电源，局域网的调度优化控制系统是整个系统的协调安全运行的核心，通过统一的数据采集平台，对气象预测，电池电量数据，光伏发电数据和配电网负荷等实时数据的采集，在满足各种电源运行约束条件下，实现各类电源的协调处理，保证电网电压颠连和负荷的合理分配，实现系统调度和优化控制，保证电网电压和频率的稳定和系统安全运行，双湖项目局域网调度及优化控制主要是以下四个功能的实现，第一个是频率的控制，第二个是电压控制，另外是黑启动，和柴发和储能主电源之间的切换控制，正常我们是以储能为主电源核心，进行电压和频率的控制，在资源不太好的情况下就可能采用发电机作为主电源，所以它出现了柴油发电机和储能系统有一个电源控制切换的问题。

这是我们整个局域网控制系统的构架，这个构架是从三个方面来，就地控制层，协调控制层，系统控制层。系统控制层完成综合数据采集预处理，实现系统的优化控制和调度管理，保证系统内电力电量的平衡，系统控制层实现其他如继电保护信息管理、配电自动化、计量自动化、欢迎监控等功能。中间有一个协调控制层，在局域网孤岛运行时，对网内微源的控制模式及控制参数的设置，保证局域网安全稳定运行，维持全网电压和频率在允许范围之镍，协调控制层设置了两台系统控制器，一台为实现稳态控制，一台实现暂态控制，协调控制层与就地控制层采用IEC61850GOOSE网连接，保证了系统控制的实时性。

就地控制层，系统内注入开关、线路、光伏发电单元、储能系统、配电变压器等控制、保护测控装置，主要功能为实现系统各单元的数据采集和控制。通过快速独立的通信网络与后台进行通讯。

离网光储电站有一个最大的问题，就是它的光伏装机容量的确定，和它储能系统容量的确定，它不同于我们一般的光伏电站或者储能电站，我光伏装机容量是确定的，或者储能系统是确定的，只是解决一下我的整个电气的设计方案。离网光伏电站我必须要根据它的负荷需求，最后要保证网内的电力电量的平衡，所以对于光伏的装机容量和储能的容量要进行一个设计。双湖项目为光储柴局域网，主要电源是光伏，柴油发电机作为辅助电源，储能系统作为触电载体，并承担构建系统电压、频率的功能，是光储局域网的核心系统，双湖局域网整体系统相对电源比较单一，这也是考虑到西藏地区的太阳能资源非常丰富，它的风电也是有的，但是由于海拔比较高，它的风功率密度比较低，另外小型风机在高原的经济性非常差，所以我们就考虑还是采用单一的太阳能作为它的主电源，这样对我们以后构成整个局域网系统的运行维护，也相对比较简单，有利于系统的稳定运行。

在对规划设计中有两点最重要的工作要做介绍，第一个是光伏装机容量的设计，第二个是对储能系统容量的设计。

光伏装机容量确定的话就要考虑两个约束条件，第一个是太阳能资源的最小时段，第二个是负荷电量需求的最大时段，在冬天、夏天，由于太阳日照时间的变化，对我来讲在没有外电源补充的情况下，我这个太阳能的资源必须要保证我对电量的需求，所以我就要考虑太阳能最小时段，这个时候太阳能的资源情况。

第二个情况就是我采用同样的组件在不同的安装方式，比如说固定安装，或者是跟踪方式，固定安装的情况下，安装角度的差异，它在冬天或者不同的季节，它的发电量，它的处理是有差异的。所以我们就要考虑到，第一我确定的这种安全服装，因为我们考虑到它的维护特点，所以还是采用的固定安装的方式。接下来是进行了负荷分析，西藏的冬季比较冷，采暖负荷是比较大的，所以我们设计冬季的日负荷电量是22000度电，夏天的话是14670度电。经过一个太阳能资源的复习，和一个负荷的分析，我们通过软件可以确定安装倾角。这个安装倾角是保证在冬天发电量最大，是在我负荷需求最大的情况下。最后要电量平衡和日照最短时间的储能，保证它的储存电量。

下来是两种倾角的情况下不同的日照，和在同样组件的情况下，我在冬季和夏季两种不同的角度它的发电量，这样可以优化整个光伏装机的容量，实现最好的经济性。

储能系统容量，因为储能系统它要考虑到在没有太阳以后的供电，冬至日和夏至日日照时长的对比图，可以看到冬至日的话从早上7点到下午5点，这段时间是有日照的。夏至日是从早上5点到20点，这段时间都是有日照的。所以咱们从这张图上可以看到，我对负荷供电的情况下，是有光伏板可以直接供电的，晚上没有日照的情况下全要靠电池来供电，在日照短的情况下，夜间供电时间需要更长，所以对电池的容量要求就会更大。这两张是夏至日和冬至日的组合，冬天的话曲线是太阳腾的光出率，两边就是需要的蓄电池的容量，夏天需要的电池容量比较小，冬天的电池容量比较大。

这是整个储能方案，刚才是一个储能装机容量和光伏装机容量，我们这个储能技术方案整个是7兆瓦和23兆瓦时，分为两组，一组是4兆瓦，13兆瓦时，另外一组是3兆瓦，10兆瓦时，分别经过一台3150的变压器，从380伏升到10千伏接入10千伏母线。因为储能系统要承担主电源，所以储能系统要保证我的单机装机容量足够大，所以我们这个经过了最大的是80PCS进行拼机，另外一组是6台PCS500千瓦的拼机。

储能系统里面有几个关键技术，第一个是要实现最大8台500千瓦的PCS并机，并机运行的多组电池的一致性是保证光储局域网稳定可靠运行的关键。根据储能系统功能进行电池类型的选择，V/F电源规模容量受限于10千伏变压器制造容量，因为它是从低压380直接升到10千伏，对它的制造容量也是有一定限制的。我们在这个系统里面为了维护电池的可靠运行，是保证电池正常运行及电池寿命的关键，双湖项目因地处高寒地带，系统设计了储热装置减少夜间对电池电量的损耗。

存在的问题，双湖项目发生过10千伏配电王变压器投运励磁涌流导致储能PCS过负荷停机事件，由于PCS过载能力较低，配电变投退对系统稳定运行产生了威胁，目前的解决方案就是配电自动化里面，低压侧都有自动化设计，从低压侧投退，避免高压侧投退，目前还在寻求解决的办法。

第二个问题，大型储能电站处于建设的初期阶段，工程决末量级变化导治工程技术难度增大，多机并机运行对系统设计和设备提出了更高的技术要求，也使系统产生潜在的风险。通过双湖项目的建设经验，在系统集成和设备采购时，建议尽量减少储能设备的多样性，避免片面追求工程的示范性和电源种类的多样性，而给系统稳定运行带来隐患，甚至导致系统无法运行。

下面是标准问题，双湖项目进行储能系统安装、调试、验收以及电站启动时缺少相应的标准，如对储能系统进行VF电源实验时如何对其进行开机启动实验，需要与系统进行哪些实验，如何检验是否达到设计标准，这两年国内建设储能电站的呼声很高，特别是在解决新能源的弃电和参与电力系统的调频方面，对促进储能产业的发展有很大潜力，如果这些工程实施，也将面临工程建设已验收的标准问题，因此未雨绸缪，尽快制订相关标准，也是促进储能产业健康发展的保证。

另外西藏地区专业技术人员严重缺乏，地理位置偏远和环境恶劣也导致组建专业的运营机构困难，后期的运营管理也是以当地人员为主，因此对系统的设计应该以简单、运行可靠为目的。要保证它用电的可靠性，以后运营管理的简便性。

最后把双湖项目的一些工程情况给大家看一下，这是我们的工程建设的现状，这是鸟瞰图和安装好的集装箱储能系统，这是建设里面的综合楼，和建设中的双湖局域网。

这是尼玛可再生能源局域网的工程，是22瓦时，用到6兆瓦的锂电池和6兆瓦的铅碳电池，这个项目是在尼玛县，海拔是4800米，由于它的规模比较大，采用了多微电网的结构。

这是改则项目的基本情况，也是包括小水电、光伏、储能、柴发和配电网。

我们公司正在做的是二连浩特的可再生能源微电网，这里面有光伏、风电还有光热加输配电项目。

这是我们今年国家的示范项目，延安油田的2兆瓦的项目。

谢谢大家，我的汇报结束。

主持人：谢谢陈总。和我们一起分享了关于一些工程设计和工程应用的问题。