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北京智中能源互联网研究院陆超:分布式储能容量优化与实时控制技术

北极星储能网  来源:北极星储能网    2018/4/2 14:21:05  我要投稿  

北极星储能网讯: 为助力中国储能企业与国际接轨,同时致力于推动中国储能产业机制的建立,实现储能技术商业化,中关村储能产业技术联盟举办的“储能国际峰会暨展览会2018(ESIE 2018)”于2018年4月2-4日在北京国家会议中心举行。北京智中能源互联网研究院,技术委员会副主任陆超发表题为《分布式储能优化与控制技术》的演讲,速记内容如下:

大家下午好,非常高兴有这个机会给大家汇报一下我们在这个方面的工作,我本人也在清华工作,所以我的报告可能更多是讲的一些技术方面的内容。其它关于应用模式,一些商业政策这方面可能其它的专家介绍到。

第一部分鼓励分布式储能的建设与发展,国内外有相关的配套,这是储能发展非常重要的支点。当然最近这几年储能整体上来讲各方面增多,这里面的文件大家很熟悉了,这里面涉及到分布式储能,这里面包括分布式储能的设施,网络化的运营管理,它的设备的建设,后边开放共享分布式的平台,一直到它的示范项目等等,这些工作在推进过程当中。

国外当然也有相关很多政策,美国这方面还是比较多的,加州有一系列的政策在支持,从2011年开始一直到2017年,一系列做鼓励。其它地方也有一些内容,这里面我们列举的不太全,这是供大家参考。

在这个基础之上也有很多比较专业的机构,我下边写了一下报告的来源,他们做了一些预测,这个是分布式储能,2017年到2026年大概十年涨30倍,从600兆瓦到1.9万兆瓦这样一个容量,当然有很大的发展,紫色是中国,也有一些较快的变化。还有储能的预测,从一千多兆瓦相当于三万多兆瓦,相当于30倍左右,是分布式储能差不多,分布式储能相对于集中式储能也是一个快速发展的状态。

国内外也有分布式储能产品和装置,这里面也不全,我们了解范围内列了很少一部分在做。当然在这个基础上越来越做分布式储能示范的项目,这里面有两个,第一个,2014年完成了DTE Energy,装了25-50千瓦的储能,也建立了分布式储能,也建立容量管控中心。还有8个社区储能,右边9个社区储能,配上分布式光伏,整个小系统局部电网规模和用户数。

第二个德州配合光伏的储能项目,这个在今年完工,预计明年做示范幸运星。有集中式的储能,商业的分布式储能,也实现分布式能量管控的中心,这是它的能量管控系统主要架构,包括了从系统级的应用,包括配网级的控制,一直到装置级控制的部分。左边蓝色是集中的,右边是分布式的功能,这是主要控制的功能。下边列了主要的资料来源,大家感兴趣可以从资料来源具体去查。

前面是大概的情况,分布式储能快速发展,要起步一个非常重要的阶段,各方面的政策和示范项目都在快速进展过程当中。在这个方面,我们课题组就是院士领导下做了很多的工作,相关的领域做了一些基础。这个是我们做储能大的矩阵,这里面列的储能各种的功能,两两组合,如果那这两个功能组合的很少,哪些是好,哪些是不行的。正因为储能涉及到控制功能,功能非常多,时间尺度完全不一样的,非常快速的,有调频的控制,调压的。还有很长时间,几个小时的削峰填谷的模式。有功能型的应用,也有适用性的,这个涉及到储能本身的,也涉及到电网的需求,是两部分综合考虑的内容。

我自己的课题组最近这20年在电力电子以及电网分析控制这方面取得一定的成果,在电网分析控制这十年得了三个国家进步奖,还有国家发明奖,涉及到大量电力电子装置,接入了电力系统产生了新的系统控制问题,如何去解决。

在电力电子储能涉及到变流器,电力电子应用非常多的这样一个场景。我们课题组应该是从20多年前做20兆,一直到50兆,一直到200兆的,应该包括国内和国外标志性的成果,也得了国家的科技进步奖。以我们为基础,发展出来了电力电子业务部门。

我们储能跟上面有关系,这是南网宝清五电池储能占很熟悉,前后几期参与不同的工作,包括第一期的PCS,包括后边863项目,负责了BMS,整个系统级的监控系统。在这里面重点介绍一下里面的监控,这是我们当时做得一些,这大概可能有五六年前的时候,做得一个综合的关于它的应用功能的设计。还有在现场的应用,左边这几个相当于示范工程做了测试,右边这四个做了实验,由于没有风电没有做真正现场的测试,当然在系统里面做了实现。这个是跟北京四方做得监控系统,它的模块接入到削峰填谷平台上。

我们从数据库开始到后面界面做了完整的系统,也在BMS做了工作,是均衡的部分,对这里面上万节电池,一直到电堆的控制,还有做得均衡装置,各方面效果都不错。

具体到以上面的工作为基础,我们针对分布式储能,我们做得重点还是在监测和控制技术这方面的内容,不是针对它的电池本身,或者电池管理的这一部分。这一部分相对于分布式储能有灵活优势,接近配网,更接近用户等等,有很多的好处。但是它也会带来难点,首先就是说,比如集中式储能我们做配置算它一个地方优化就可以了。但是分布式布很多点,每个点算什么位置,多少容量。它这里面的角色变量就比较多了,除了考虑跟电网的影响,还要考虑储能不同之间的影响,这是一个很麻烦的事情。

这里面以简单的削峰填谷为例,给大家汇报一下关于容量的优化和实时控制一些思路。在这里面分布式储能考虑这样一个局部网络,它的一个潮流分布的问题,这是集中控制里面不需要考虑的问题。这里面涉及了专门约束条件,包括优化方法,也针对一些标准的试系统,结合配电网做了算力,配置结果比较偏向于线路的末端去做。相对于保持同样的成本上,削峰填谷的效果提高7%左右的样子,跟它的负荷分布有一定的关系。

第二点,分布式控制,实时控制跟分布式控制也有差距,考虑通信延时的考虑,还有分布式的影响。这里面涉及了集中式和分布式的结合的结构,一个主站对无数个子站显然不现实,如果用大量的通信负担又受不了,涉及了集中的办法,上层做集中的布置,上层保持很好的通信情况下,做一个分散不局部的优化。我们做了一些研究性的工作,包括下边自己协调的过程,得到快速比较好的收敛的过程。

最后给大家做一个小广告,安利我们的小产品。北京智中研究院是清华入驻的高储能的资产,利用刚才我们讲的分布式的储能装置间相互影响,来做它的控制。具体的一些界面不详细展开说了,非常感谢大家。

以上发言未经嘉宾审核发布。

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