中国电力科学院李相俊：储能技术或影响商业模式 电池储能依赖于能源互联网

 国家电网公司优秀专家人才、教授级高工、新能源与储能运行控制国家重点实验室、储能与电工新技术研究所、中国电力科学研究院专家李相俊教授就《大规模电池储能系统控制与应用关键技术及其发展趋势》发表演讲，以下为演讲实录：

尊敬的各位领导、专家、朋友们，下午好!因为这次是电动汽车和相关技术论坛，下面我主要还是针对大规模储能来做相关的报告。

报告分为五个部分：首先是报告应用的背景，大家都知道随着智能电网提出以后，能源互联网作为一个新的发展方式，从一个比较单向的结构变成了双向互动，这样也带来了很多新的问题，之前没有碰到问题的也能解决。传统意义上储能是不能存储的，现在随着新型的电池储能，储能以后如何应用也是面临着一些新的问题，能源互联网可以进行分布式有效利用。随着IT、信息和通信技术的快速发展，可以通过信息、物理和能源融合形成这样一种分布式分散接入的广域网。

这是从全球能源战略发展白皮书的摘录：到了2030年将会实现能源机队的开发和电网的互联，2050年实现洲距的互联。储能其中也会发挥重要的作用，因此纵观现在能源发展不管是局域、区域的互联到全球的互联，储能现在备受大家的关注。

这是有一些统计结果，十年来我们风电电网增长了一百倍，但是最近五年间光伏就已经增长了一百倍，说明新能源大规模接入已经成为了第三大主力电源，预计在2030年会超过水电成为第二大主力电源，新能源本身具备发电的随机性和波动性，但是大规模给电网接入也会带来一些安全稳定的运行，作为联合发电的方式也是大家需要关注的。

我国预计在2020年非水电的可再生能源将达到2亿千瓦，我们回顾一下全国弃光比例非常多，不管是西北部还是东北部，大家可以通过网上的数据查到。统计数据显示2015年全国气光量接近1100亿千瓦时，有些弃光的时候可以存储和释放，通过这种形可以减少弃光。有些说就不装储能，宁可弃掉也可以比储能带来更大的效益，但储能的成本在逐渐下降，10万千瓦新能源弃电也在应用，将来肯定会作为有效手段，发电的时候也会大规模应用。

这是我们国家风光署2011年底投运了将近10兆瓦的储能，2012年到2013年形成了20兆瓦、80兆瓦的储能规模，配合新能源进行跟踪调度计划功能，后面的典型案例当中会有一个介绍。储能电站和大规模储能系统能够有效改善并网新能源的质量，提升电网的安全稳定水平，对促进新能源消纳是有积极作用的。

现在广义上的储能有几种类型，我们提到的储能除了抽续之外只是电储能多一些，今天我报告的内容主要是以电池储能的控制应用进行技术发展性的展望。电网有发电、输电、配电、用电等几个方面，“十二五”期间主要是在发电侧做了储能，结合新能源场站波动评议，帮助他们一块跟踪调研，比如辽宁、青海都有一些试点示范应用。输电上还没有大规模应用，因为输电上需要大功率。配电之前有百千瓦级，微网的也有，用户侧从“十三五”开始，国网公司也列了两个分布式储能应用的项目，2017年我们在江苏也有一些储能，用户侧也达到了好几十兆瓦的规模，说明江苏这些省也非常关注储能在用户侧的应用，包括配电侧，这是我们“十三五”发展的一个重要的领域。发电侧也需要继续关注，作为一种新兴技术。

我们分析了几种储能类型，除了抽续之外电力储能占的比例还是很多的，包括锂电池、铅酸液、硫钠硫，锂离子电池现在增长的速度还是非常快的，而且也是由于电动汽车的应用都是锂离子系列的电池，所以也反过来带动了这种电池技术的发展，推动了在储能领域的一些应用。这里还有辅助服务和输配电，现在各个领域还是以发电为主，“十二五”期间应用的比例非常大，未来的一两年内分布式的规模会增长得非常快。

储能要大规模应用可能有几个关键技术要考虑：因为电池是由一定的单体组成，单体需要组成模块，模块又要进行组串，组串又要进行并联，通过DCAC交换，这样就涉及到储能电池大量的集成技术。原来百千瓦级可能是一个PC就可以了，但是大量集中以后就会有多个并流器，里面涉及到集成、监控和保护。因为电池本身由电力两个部分组成：一部分是变流器，另一部分是电池存储能量。举个例子，我们投入的14兆瓦储能电站当中有接近46个变流器，这样50多个变流器之间需要进行功率的实时控制，还有后面电池不一样的情况下怎样进行能量的优化调度，这就需要进行能量管理。

如果储能配合发电侧的话又要结合新能源的波动，还有跟踪调动指定的需求进行优化控制，所以这两个部分的控制应用也是需要解决的关键问题。“十二五”期间我们基本上解决了这个问题，可以实现储能电池快速稳定和可靠的要求。储能设备从单体、模块和系统集成是一个过程，现在我们正在展望的是百兆瓦级的，规模是比现在还要大。举个例子，现在以100兆瓦来说，因为我们常规的储能用的变流器是500千瓦，要有200台PCS，这个规模是相当大的。整站的处理也有要求，这里的监控体系架构需要关注。后面还有这么多的电池，如果要是配容量稍微大一点的话也有数十万或者百万级的数量来管理，这样传统的数据管理方法可能也并不适用，需要新的海量平台的数据管理，这项技术也需要特别关注。

这是我们风光用的就业监控方案，1个变压器下面有6台PCS，这是就地监控。如果规模大的话这样的单元会有数十个，又有就地的控制，又有协调的控制，还有整站时间的控制，所以就需要关注控制架构。我们的响应时间是900毫秒，也是完全满足实际应用的要求。这是我们用的监控架构，设备上主要是变流器和电池，这里还有站际监控和协调控制器的调度，就是这样的分层架构。

如果是10兆瓦到百兆瓦又有什么问题出现?首先是单体数量到百万级了，现在的HADOOP海量的数据存储技术可以得到应用，不然的话现在数据快速读取存储这些问题还是不可避免的，这么多变流器多并联的时候有些电力电子方面的问题，包括一些相关的导入和稳定性的问题也要考虑。这么大的电池组成百兆瓦的电流，也有一些不一次性出现的概率增大，如何进行预测和管理，实现整个的控制，这也是需要关注的，不然的话无法实现电站的高效准确处理，因为对响应时间也有要求。

除了站内的控制之外还要满足新能源的要求，新能源侧也要求具备虚拟同步功能，这样也需要毫秒级的控制，储能还要配合它的虚拟同步进行稳态控制，所以它的控制也是更加复杂的，又有功率又有能量，规模大了以后要求也更多，所以这个方面也需要关注。

大家现在比较关注云技术，海量信息可以通过购买私有云和公有云进行数据共享，而且经过几年的运行发现，数据是非常值钱的，电池运行一段时间以后现在怎么变化，这也是业主或者我们投资商非常关注的情况，什么样的运行工况会对它有些影响，寿命是按照什么情况衰减。之前我们做的研究包括学校里面有些实验室，对小规模单体也有几个模块组，有些工况并不是我们电网实际的工况。我们这几年掌握了不同运营工况下的典型储能运行工况，将来我们应该把工况作为实验测试，这个测试才有更大的含金度。将来结合运行工况的数据，还有百万级数量以后数据如何进行存储和将来的应用，这是我们对它的性能评估方面非常重要的一点。

经过几年的按照我们也发现，数据采集的精度、颗粒度和存储的频率如何进行优化，这是直接和储能设备投运的成本相关。别看数据存储单元，容量大到一定数量级以后成本也是非常大的，可能到了几年以后也到寿命需要替换了，从这个角度来说，如果我们要合理进行数据存储的话也能够降低一定的运行维护成本。

这是我们2016年负责的国家重点研发计划，这里用的是新型锂离子电池，可以实现它的加固集成应用。我们也关注了几个方面：储能配合新能源的虚拟同步机功能，储能如何进行建模，还有进行技术性评价，这和将来的运行模式和商业模式也是相关的。如何进行系统的测试和平台实验搭建，如何进行海量电池特性的评估，如何进行统一的调度，因为到了这样的数量级，以前我们小规模不能发现问题也会应运而生需要解决，还要进行动态一致性和安全控制，因为安全也是至关重要的，电池系统的安全性、经济性和是否能够长寿运行等等。

结合这个研究基础，我们需要进行示范验证。考虑的场景是在青海。青海现在有些海西多能示范工程，风电是400，光伏是200，储能是50，光热也会考虑，说明国家也非常重视多能互补、电网储能、光储和储热的研究。因为现在这个工程正在筹备建设期，以后如果有相关成果的话再和大家报告。