新型电力系统下的储能电站能量管理系统

发布日期:2023-04-03

核心提示:3月28-29日,由中国风光储网、绿电储能联盟、国家电投融和元储等单位联合主办,上海贺励商务咨询有限公司承办的2023中国国际储能
 3月28-29日,由中国风光储网、绿电储能联盟、国家电投融和元储等单位联合主办,上海贺励商务咨询有限公司承办的2023中国国际储能产业大会&中国储能虚拟电厂大会(简称:金砖储能论坛)在上海大华虹桥假日酒店顺利召开。同期举办:2023中国储行业评选活动暨颁奖典礼。

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北京宝光智中能源科技有限公司 研发副总经理 赵乐雷  出席论坛并发表主题演讲—— 《新型电力系统下的储能电站能量管理系统》
 
以下为演讲实录:
    今天分享的是在新型电力系统下的储能能量管理系统,就是EMS系统,我会分享一些我们公司在风光储一体化平台EMS系统下做的一些顶层设计、仿真测算、功能验证,系统运维优化方面的一些探索和案例分享。
    我们公司隶属于中国电气装备集团所属的西电集团下的上市公司宝光股份,主要从事的是储能电站核心技术和产品研发,提供储能电站整体解决方案、设备集成服务,开展的项目开发投资、自持或代理运营各类的储能资产。
    我们的技术和经营团队成员大部分都是具有丰富的电力系统和储能系统工作经验,核心产品储能EMS系统也是来源于清华大学在大规模储能控制与电力系统分析技术成果的积累,我们公司专注储能系统深度参与咱们国家的电力辅助服务市场的应用。
    目前公司核心技术和产品之一就是多维感知和多级协同的储能EMS系统,这套系统源于技术团队多年电网调度与控制成果的积累,准确把握了储能在电力系统中应该发挥的作用,所以在设计架构上采用了源于“自上而下”协同感知技术,从电网调度角度定义EMS系统架构和功能,使储能系统更能符合电网要求,同时为业主带来价值。这种设计思想和架构体系有别于市场上常规的来源于微电网或物联网的 “自下而上”的EMS系统,我们认为从长期来看更能体现储能在新型电力系统中应该发挥的作用,符合和满足电网和业主的双方要求。
   除了这套核心储能EMS系统之外,我们还有比较成熟得多场景的储能系统应用解决方案,包括储能整个从设计、生产、运维经验,业绩方面涵盖比较广泛,从火电厂的储能调频,新能源储能,独立或者共享储能,包括用户侧的源网荷储一体化全方位的业绩。
    新型电力系统的发展变化非常快,随着双碳目标的不断推进和落实,电力系统已经发生深刻的变化。新能源也是发生了日新月异的变化,新能源的装机和发电量占比逐年提高。这样在新型电力系统所包含的要素也是跟原来有所不同,虽然有这些变化,但是对电力系统的期望在变,新型电力系统的要素在变,但是唯有一点,对电力系统的安全性和可靠性这种要求是永远不会变化的。
    在这个渐变过程中,作为源网枢纽的储能EMS系统,应该能针对新能源的一些天然弱点间歇性、波动性,可控和调节性差的特点,发挥储能系统的优势速度快,精度高,调节能力强,为系统的稳定和业主的利益发挥更大的作用。
    新能源发电要上网,首先第一个客户就是电网调度,电网调度就是管辖区域内所有的电力辅助服务的提供、调用、补偿、考核、结算和监督管理等等,电网调度首先考虑的是电网的安全和稳定运行,其次才是新能源的消纳,这是电网调度最核心的工作职责。
跟电网调度打交道就是咱们的EMS系统,所以EMS系统是源网协同的一个枢纽,关键所在。所以储能EMS系统是建设新型电力系统中一个必备要素,非常重要的一个环节。
常规的储能EMS系统,一般只具有能量迁移类的普通功能,所以这样难以协同电网调度,难以彻底解决新能源消纳的问题,也不能全方位地参与电力辅助服务市场,限制储能资产的收益途径。
    宝光智中结合自深圳宝清电站以来十余年工程实践的迭代,自主研发的横跨电网、机组、储能三大知识与工程领域,从电网调度角度自上而下构建的储能EMS系统,显著区别于市场上大量的仅具调峰等基本功能的一般储能EMS,不仅可以稳定和支撑新型电力系统的安全运行,平抑双高电力系统带来的安全风险,在电力辅助服务市场中也能为业主和投资商带来相应收益和回报。
    具体系统有以下特点:
    1、风光储一体化协同控制,和新能源场站、电网调度可以完美进行对接。
    2、这些功能模块可以按照时间尺度的不同要求在站控层和间隔层分别进行配置。比如说一些实时性要求非常高的一次调频、动态调压、惯量支撑等等这些功能都是部署在间隔层,由我们的协同控制器就地进行实现。其他的实时性要求不是特别高,到秒级以上的AGC、AVC、削峰填谷等等这些功能模块布局在站控层进行实现。
    3、模块化设计,按需求选配,协同化控制。
    在系统软件设计上有一些特点:
    1、安全性比较高,跨平台进行设计,支持国产Linux系统,包括凝思、湖南的信安麒麟等,全面通过第三方网络安全评测。
    2、数据容量比较大,储能电站主要的特点就是数据容量极其大,现在各个电芯的电压和温度信号都要采集。我们的数据平台支持千万级数据点,可以满足GWh储能电站的运行。
    3、通讯兼容性好,跟不同厂家都能兼容通信,包括全面支持IEC61850、IEC104以及各种Modbus通讯协议等,跟不同厂家都可以兼容进行通讯。
    我们这套系统有许多应用案例,在火电厂储能调频领域的收益最为明显。
    自己持有的项目广东粤电的韶关电厂项目,这个项目是配置了9MW/4.5MWh的储能系统,经过我们的EMS系统进行调整之后,目前收益状况是非常良好,现在日均收益基本都在10万以上,调频性能综合K值和收益都在广东市场处于领先地位。在火储调频上业绩非常多,业绩涵盖从30万机组、60万机组,100万机组全面的覆盖。
    除了广东省,山东火储调频市场也是效果不错,山东2021年批了两个项目,我们做了一个项目(山东大唐临清电厂)按照1C进行储能系统配置,2022年4月份投产,收益非常好,不到半年全部投资已经收回。
    在新能源风光储一体化上做得更多,包括最新投运的西藏4800米高海拔全套光伏储能系统,就不再一一列举,业主的客户涵盖各大央企、国企、发电集团。
    在新型电力系统中,储能大规模商业化应用和运行仍然需要多方努力,有分析数据显示新能源配储有效利用率只有6%左右,其实这中间有很多的问题和困难,我们也总结了一下跟这几方面有关:
    第一,政府相关的政策,包括细化的电力辅助服务,电力现货市场等政策。
    第二,跟电网调度也有关系,包括电网调度的针对储能的仿真模型设立。
    第三,跟各个储能场站的现有设备技术支撑能力有关,这其中最重要的就是要具备适应电网调度需求的多功能的储能EMS系统,所以储能EMS系统也是咱们新型电力系统建设中的一个必备的要素。
    我们认为未来储能市场的竞争,在设备竞争上更聚焦于EMS和EMS功能的发挥上,真正让储能系统真正发挥它的作用。
作为电力辅助市场核心技术和集成服务提供商,我们宝光智中愿意竭诚为大家服务,谢谢大家!
 
 

 
关键词: 电力系统
 
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