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湖南电科院总工程师黎刚:储能技术在配网侧的应用

日期:2020-12-02    来源:中国储能网

国际新能源网

2020
12/02
09:34
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关键词: 国网湖南 储能技术 配电网

11月10-11日,由湖南省能源局指导,中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的“第三届全国电源侧储能技术及应用高层研讨会”在长沙华天酒店召开。来自电网公司、设计院、系统集成商等领域的400余人参加了本次研讨会。

会议期间,国网湖南省电力有限公司电力科学研究院总工程师黎刚分享了主题报告《储能技术在配网侧的应用》。中国储能网对其演讲内容进行了梳理,并在此分享给大家,供大家学习、交流。演讲内容如下:

黎刚:各位领导、各位专家,我是来自国网湖南电科院的黎刚。作为国家电网公司一员,电网公司关注两大点,一是电网是否有电可供,二是电网的电能不能安全可靠、保质供给用户。前面的专家都说的很好,侧重电网这块,针对储能技术、储能元器件以及储能在电源侧、电网侧的应用谈了好的案例和做法。

我想介绍的是把储能技术如何应用到配网。我们的配电网存在的问题,以湖南省公司为例,主网在高峰期不一定,也不完全是主网没有电。而是主网有电,电送不出去,因为配电网小了,配电容量小了,包括380的线径小了。今天交流的是配电侧的应用,如何给用户供好电这个角度和大家进行探讨。

分为四个部分背景和现状,解决方案、工作进展、工作展望。

一、背景和现状

随着国家配电网建设改造行动计划和湖南点三年行动计划一系列措施落地,湖南配电网的建设取得了长远的发展进步。2015到2020年户均配电容量1.41上升到2.08,农村电网1.09上升到1.71,供电可考虑99.71上升到99.83,配电网的建设取得了长足的进步。同时看出来,随着负荷的快速增长,以及分布式电源、电动汽车的大量接入,配电网业面临很多困难。作为电网公司有两大方面的主要矛盾:

矛盾1—用户负荷的快速增长以及湖南省特殊的负荷特性和分布式电源大量介入和高效投资之间的矛盾,为了保证用户可靠用电,电网企业在做好精准投资,以及把配电网网改工作推进,电网企业面临太大的投资压力,保证用户供电和企业投资压力之间的矛盾很大。

矛盾2—随着分布式电源以及电动汽车大量接入,配电网安全优质的供电两者之间的矛盾越来越凸显。

湖南的地理位置和气象环节决定了在不同的季节,负荷水平波动比较剧烈,峰谷差位于国网公司的前列。湖南还是劳务输出的大省,节假日的负荷剧增很明显,也就导致了配电网很多配电台区存在节假日配电网负荷很严重,但是平常负载很低,电网公司的投资、投入产出比效率太低。

2020年春节以及今年夏天相关的配电运营的数据进行统计,得出结论,全省重过载配变平均重过载天数7.75天,重过载时长62.9小时,而日常的轻载配变占到41%,按照传统电网公司解决重过载的问题,就是通过改造,而通过改造来解决天数少、时间短、占比低,为了解决特殊时期的供电问题,传输的手段是通过网改,通过网改方式投资时间长、投资金额达,基本上如果88.69%的重过载来通过网改来解决基本上不现实的,负荷特性从这个角度入手,思考储能技术在配网侧的应用也是这个出发点,如何积极高效的解决湖南电网配电侧的季节性、短时时、随机性的特点,大家可以更多的考虑配网侧,利用储能技术甚至是其他的技术来解决配网供电的难题。

随着分布式电源以及电动汽车大量接入,在电动汽车渗透率比较高的情况下,快充负荷对配电网安全运行也造成了严重影响,利用当前的储能技术和物联网技术,致力于解决配电网现在面临的两大矛盾。

二、解决方案

加大配电侧分布式储能技术的应用,总体思路是利用分布式储能灵活机动、响应迅速的特点,通过在配变低涡侧介入小型储能装置,根据台区的负荷情况进行功率补偿,可以有效的环节配变以及临时性过载,台区出口低电压等一系列的问题。

利用配网分布式储能技术有两个关键的技术可以值得大家深入的研究。在这方面也做了一些探讨性的工作。

储能电池单元和管理单元标准化和模块化的集成技术和智能化充放电的控制策略,主要是想解决储能装置的充放电效率和配网供电和负荷的需求来源实现最大的适配性。

基于边缘智能的协调控制技术,以配网分布式储能技术为基础,利用台区侧智能终端设备的边缘计算能力,通过与配网储能装置,电动汽车充电桩、分布式电源的实时交互及协调控制。通过多个终端与云主站的“云边协同”还可以进一步实现区域级甚至网络级的能源优化及管理。

有两类关键技术值得研究,物联网通信技术,要实现台区内部的资源的优化控制,以及实现不同台区之间的基于配电网络的能源优化,因此需要构建传输实时可靠、交互高效协调的分成分布式的物联网通用体系;

边缘计算相关技术,以台区智能融合终端为载体,开发可移植适应性高的边缘计算方法,实现配网侧多种能源和负荷之间的协调优化。

三、工作进展

对配网侧的装置做了研究研发和应用。 依托国网公司配电网联合实验室,研发了国网系统首套配网智能储能装置:30kWh和60kWh两套装置,装置本身具有三大技术特点,或者是设计的三大原则。

坚持模块化的设计,即插即用,实现装置到达现场之后根据具体的负荷情况进行容量的匹配,同时主要是考虑在现场装置到现场之后,接入配网侧立马进行头用,不用复杂的现场调试满足快速供电的需求。

部署灵活响应迅速,小型化设计,灵活部署,磷酸铁锂电池响应迅速。

循环利用经济环保,机动特性,可在不同地方应用,无污染气体排放。或者是投资规模受限的情况下,作为临时性的措施,通过装置临时解决了。如果网改项目立项成功后,这套装置可以换到另外地方,有重复利用的优势,解决重过载、临时供电的问题。与传统的柴油发电机相比,从环保的角度是满足国家对环保相关要求,这是我们最初进行储能装置研发的时候确立的三个原则。

整个装置经过多轮的讨论,既然装置有这个研发的思路,这种装置到底最终怎么打动用户,解决配电网供电以及基于装置可能产生其他方面的附加值的探讨,我们认为配网储能装置特别适用于季节性重过载及其引出的出口,低电压台区的治理,同时满足于鱼塘制氧机、加工厂等随机性大负荷导致的对电网的冲击和低电压的问题;对于新能源、电动汽车等冲击性的负荷,接入的台区储能装置迅速的响应,平抑对电网的冲击,一定程度上捕捉电能的缺口,缓解配网线路的重过载,另外结合湖南省特殊情况,湖南省到过冬,电网遭受冰灾的影响很大,我们也有考虑,如何渡冬,作为小型化移动式的融冰装置来使用,这都是基于后续扩大应用场景做的思考。

目前做了30千瓦时和60千瓦时两台样机,在现场进行试点应用,其中株洲醴陵龙虎一变台区也是有针对性的,负荷很重,在过夏的时候过载率也达到了130%,峰值到了150%,把这装置装上去之后,从图上可以看出受到了很好的削峰填谷的效果,在装置装上去之后,7月份装的,配电和台区供电得到了很好的保障,没有因为重过载而导致的烧损和其他供电鼓掌。

第二台样机放在东江二变的地方,接了大型的鱼塘,30多台增氧机,用户反应增氧机尤其是夏天的时候,30台增氧机一开,电压就很低,这套装置加上之后,可以下午四五点到晚上八九点,这是我们晚高峰的时期开这30台增氧机没有问题,通过装置的应用,解决了供电的需要。我们装置试运行之后,得到了用户以及外部比较高的评价,产生了一定的影响,在我们公司内部,公司领导高度认可,同时也得到了国家能源局、省科技厅有关部门的高度关注,相关报道也在国家电网报、红网等主流媒体都有所报道,产生比较好的社会影响。

四、工作展望

也是对下一步装置的研究,或者是应用,有一些简单的思考,大家也简单介绍。我这个装置出来,我们也认为这种对解决配网的供电问题,对解决配网的重过载的问题,是很好的方向。

如何让我们的用户主动的把这个装置用起来,对于储能装置商业运营模式进行了讨论:租赁和购置。对于我们刚才讲的,如果属于季节性的这种临时性的供应需求,比如说保电就几天,春节放假7天需要满足供电需求,剩下360天不需要这个装机,作为用户来说,要把装置卖给他,他一年用7天也划不来,作为第三方来说也不适合装置应用效率的最大化,所以推荐租赁的模式,剩下360天拿回来自己干别的,做应急电源使用,从装置应用上得到更充分的利用。对于试点应用第二个案例,解决长期的,是指365天每一天需要发挥的时间就是一两个小时,对于这种情况的用户建议采用购置的方式,365天都来租这个装置也不划算。

这是我们的思考,也是以后面向用户,面向地市公司进行介绍的时候,也会讲清楚。

进一步挖掘用户侧储能装置应用场景,刚才提到的,特别是租赁模式下的装备,在电网用户这边不租的时候,装置也不能闲着,作为重要场合的应急电源,作为保电的装置,以及解决区域性负荷缺口,延缓主网投资发挥重要作用。

加快推进用户侧源网荷储协调控制技术研究,研发具有边缘智能和区域自治能力的智能终端设备,在一定区域内来进行电网、电源资源以及负荷之间的协调的问题。

简单给大家介绍我们前期做的研究和试点应用,后续我个人认为,储能技术在配网侧的应用大有市场,大有可为。限于相关储能技术的展望程度和最新的技术,欢迎在座的我们参加会议的机构或者是公司,能够对我们后续的思路,或者是产品的完善以及推广应用,能够跟我们进行交流和指导,共同去解决电网公司面临的在配电侧供电的瓶颈问题。

谢谢大家。


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