明阳智能：基于大数据与多能互补的智慧能源技术应用

2017年10月16日-19日，2017北京国际风能大会（CWP2017）在北京隆重召开。在18日举行的“分散式风电和微电网技术”分论坛上，明阳智慧能源集团股份公司算法模型工程师刘兵就“基于大数据与多能互补的智慧能源技术应用”进行了相关分享。他在演讲中表示，明阳智慧能源本着整体规划和分布实施的原则，要逐步实现智慧能源的目标。具体的项目规划路径是：第一在风能发电场配置储能系统，第二建立光储系统，第三建立一个风储的微电网平台，最后是打造智慧城市，现在处于规划阶段。

以下为演讲实录：

刘兵：大家好，今天很荣幸能够有机会在这里和大家分享明阳集团在微电网和分散式风电方面的技术探索，我的演讲分为五个部分。

首先我们都知道可再生能源具有随机性和波动性的特性，这就导致了它的初逆有了难以控制的点，而随着近几年的可再生能源占比逐渐的提高，光伏在2016年发电占到了5%，同时国家也出台了一系列的系列，去提高可再生能源的占比，其中一个有效的解决方案就是通过多能互补的方式促进可再生能源。

接下来我所介绍的技术应用就是这个中关键的技术要点，首先我要介绍储能集成技术，因为储能在微电网中可以将不可控的变成可控。第一个是选型，第二个是集成，第三个进行有效的利用，选型进行不同的场景选择不同的内芯，当我们确定了选型之后，对电池的单体，接下来的系统进行有效的集成，这样确定了选型和集成之后，第三步就是如何去有效的应用。第一个需要对储能的特性了解的特别清楚，第二个需要对储能的场景分析的特别透彻，基于这两点知道了以后再看策略。

这个是在供电场进行的应用，接下来我会详细的介绍工厂的供水系统。其实这里有个视频播不出来，它会展示我们在场的供电系统，它里面包含着储能电池以及系统，实时的集装箱有变压器，然后整个储存系统是在风电上，利用风场的集成系统进行统一的管理，通过不同的算法实现不同的功能，比如平滑输出，调频。右边这个图像是一个简单的实现初逆的曲线，红色的曲线代表的是理论的功率，蓝色的曲线代表的是目标功率，我们可以看到当你们工厂的发电功率超过的时候，这个电池开始充电，当它低于这个功率电池开始放电，但是电池的特性有一点，不同的功率下，它电池容量是不一样的。可以把握充分的时机，去提升系统的经济性，我们首先根据气象评估以及气象的测试去对整个工厂进行预测，同时需要通过调度的历史数据，对调度的信息进行预测，有了信息之后我们就可以更好的去开发一个储能。

这是我们的架构，它主要分为三层，第一个能量管理系统，这个能量管理系统会根据调度的信息还有电子信息，去对全场的指令下发给主控，以及本地控制器，把这个进行通讯，实现对它的保护以及控制。

刚才介绍了架构，如何去对它进行一个有效的设计，有两点，第一个是对电池的特性进行详细的分析，第二点需要对工厂的运行规律进行有效的判断。我先介绍一下电池的特性有两个要点，这个是从我们的合作厂家中获得的电池数据，通过下面的第三个表格我们可以看到，当电池在满充状态下放电的时候，我们发现如果它的放电规律越大，它所放射的容量就越小，通过这样的特性我们就得到在储能利用的时候，我们需要尽可能以小的粗放电，这样才能让电池尽可能放出多的能量，这是第一个要点。

第二个要点它的图展示的是电池在不同的深度下，在不同的温度，它在全生命周期内所能够循环的次数，我们如果说确定它的温度的前提下，他所放出的能量乘以放电次数乘以总的次数，就是它的总能量，根据上面那个图表，我们把这个单次放电的循环次数以及循环深度把它相乘，相乘之后就是总能量的变化趋势，我们可以看到，当循环深度在0.6以内时，它的主放电能量基本上保持不变，在2640到2880之间，但是当它的循环深度在2.6以上的时候，它就会迅速的下降，根据这样两点分析我们就得到下面的结论，为了实现电池生命周期放尽可能多的能量，需要满足两个条件。第一个需要尽可能小规模的去分放电，第二个使电池的放电深度尽可能控制在60%以内。

分析了储能系统自身的特性，下面介绍运行规律。这个是我们在大兴的放电场从2015到11月到2016年的10月一整年进行统计，我们会发现限电的时间达到两个月的小时，而限电的次数接近644次，我们规定限电比方说持续限电到下一次不限电为止，我们统计的数据发现，限电在一小时以内的是占据了51%，也就是说很多时候我们限电的时候，它是短时间的限电而不是长时间的限电，我们进一步的将一整年的数据以及限电的规律进行了总结更新，也就是是第二个图表，这个图表看到一整年的在季节变化，我们进一步看表格可以发现，一到五月份限电损失比较高，而五月份的时候达到最高峰，十月，十二月相对次之，我们拿出来分析进行比较，我们发现把调度的工具相减，红色曲线以上代表不限电，以下代表限电，这个周期不明显，但是会表现出周期，一般情况下会出现晚上限电白天不限电的规律，我们可以利用这个规律对储能进行日的粗放电。根据这个特性和工厂的运行规律，我们制定出更加一般化的储能策略，我们判断的依据是这样的，第一个是以下三点需要在限电时充电，不限电放电，否则我的储能系统没有给工厂增加积极效应，第二个需要它的SUC在最大最小之内，它的依据以及调度预测，同时基于两个预测得到的限电时段的判断。我们会得到这样一个点，如果我们使用小规律存放电的话，它无法达到，如果使用大规律的放电，我们使用预定的限定时间。具体的判定依据就是下面的公式。

以上简要介绍了我们的系统，将储能运用于工厂中，进行限放电以及配合调度的控制事项。接下来简单介绍一下在微网方面几个技术研究。第一个是EMS系统，主要在风储、光储的方面研究，第二个是控制器，它能做到实时保护控制，同时也对储能的系统，对电池的均衡保护进行研究。最后是负荷管理系统，这个主要是应用于大楼和园区，对它进行监测，去优化用户的用的习惯，降低用的成本，接下来会在后面的案例介绍中展现这几个方面的技术。

下面我简要介绍一下多能互补的技术应用，主要包括储能应用于电网中进行填补，以提供服务，同时配合风电和光伏进行平衡输出，同时储能去协同进行出力，还有信息调度以及配合多种能源进行虚拟建场的技术。

这个是我们在青海市的一个多能互补的方案，在青海市我们研究了它近三十年的气象局的统计数据，发现当地的风资源和光资源进行互补，在冬季的时候光伏充电相对少一些，在夏天的时候光伏充电相对多一些，这样全年的时候它的多能互补的处理会达到相对平稳的状态，这样就更加有利于我们电网接纳发电。同时我们知道在风场中存在较大的空余面积，我们较大利用空余面积去配置更大的光伏的占比，更加优化整个的空间。

最后我们如果去改造现有的供电场去配置光伏发电，也可以降低整个的成本，去优化收益。

关于多能互补的监控技术，主要是调度算法去结合我们的信息和调度信息，去对多种能源，发电单元以及储能系统进行优化的分配，去实现我们的调度目标，比如经济运行，平滑功率输出，还有实现短期的功能。

下面我简单介绍几个明阳智慧的几个技术案例，我们通过对当地的资源需求分析，一些能源的需求状况进行考量，去设计最优的一个技术方案，将能效技术与管理技术相结合，去提高占比，降低用户的运营成本。提到的关键技术主要包括需求更新，以及方案架构的设计，还有运行模式以及控制的设计。明阳集团本着是整体规划和分布实施的方案，去逐步实现我们智慧的目标。我主要介绍相关的案例，第一个就是大气的风能发电场，去配置储能系统，去配合电的输出，这是第一个项目。第二个是建立光储的系统，第三个是建立一个风储的微电网平台，最后一个是打造智慧城市，现在处于规划阶段。

光宇这个项目是明阳进行微网的系统以及储能技术利用，还有园区技术管理的开发和技术品牌，里面包含光伏、储能的系统，是给厂区的每栋大楼进行管理，降低整体人的成本。光特包含了七兆的供给，还有一兆的光伏薄膜，还有储能用了冷电，同时这个项目中也用了不同的管理技术对园区的电负荷和热负荷都进行管理，这个项目建成之后将会是广东省最大的一个风光储的一个微网实验平台，对我们的商业验证都有很大的战略意义。

以上是我的介绍，谢谢大家！

（发言为现场速记整理，未经本人审核）