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南瑞單鵬珠:多能互補關鍵技術及其應用探討

作者:中國儲能網新聞中心 來源:中國儲能網 發布時間:2019-05-21 瀏覽:
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中國儲能網訊:4月24-26日,由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月26日上午的“能源互聯網與多能互補“專場,南瑞集團(國網電力科學研究院)研究員級高工單鵬珠在會上分享了主題報告《多能互補關鍵技術及其應用探討》,以下為演講實錄:

單鵬珠:各位領導、各位來賓上午好!我做報告的這個題目是多能互補關鍵技術及應用探討。我的報告主要針對多能互補應用過程當中的技術還有經驗做一個共享和探討。國家新能源的發展應該來說非常迅速,大家知道新能源所固有的特性會導致電網的這個電的質量還有動態穩定對它有不利的影響,這個提出一些更高的要求,具有調節能力還有存儲能力補償電源,提高安全穩定運行的能力。

同時我們現在國家的三棄問題比較突出,通過配置這些具有電能存儲能力的調節電源也可以有效解決這個問題。第二個就是介紹一些多能互補的方式,我個人認為現在主要有三種互補方式,就是主要利用區域內傳統的水電能源,或者儲能電池跟可再生能源做一些運行來平滑新能源的出力,主要就是應用一些跨區或者跨省的能源之間的互補的特性。比如不同區域的風電跟光伏有一個互補的特性,不同區域的比如說我們這個風能還有太陽能比較分子的西北地區還有我們這個水電能源比較突出的西南地區的能源之間也可以形成一定的電量互補。

第三個是微網的多能互補,其實主要是在微網內配置一定數量的光伏或者儲能電池來實現一些風股套利,降低這個園區的用電成本。第三個在多能互補技術應用當中的主要的調節電源做一個分析,第一個就是水電,作為這個調節電源主要有一個具有調節能力以上的水庫,來與這個做一個聯合運行,這是水電。它的特性是調節速度相對較快,可以實現一個分鐘級時間尺度的這樣的處理平滑補償。

第二種是抽水蓄能,這個是目前技術最成熟的調節電源,它的特點是調節能力比較快,相對就是比較快的,同時還可以實現對這個風光處理波動的快速抑制,而且對于這個新能源的消納也是具有較好的作用。此外我們國家正在目前發展的可變速機組跟這個比,可以在大概幾十個毫秒之內,有額定負荷的調節容量。第三種就是儲能電池,儲能電池在三種條件下可以達到毫秒級,而且可以實現功率的雙向快速切換,這個功率的雙向快速切換是目前就是說其他的調節電源不具備的。雖然可以實現抽水還有發電兩種狀態,但是它沒有辦法實現這種比如說幾十個毫秒的馬上實現這種方向的切換。儲能電池實際上就是風光出力的最佳的電源。

但是目前的問題就是它使用壽命比較有限,安全問題引起大家的問題,我個人認為現在的抽水性能相對綜合性上面還是比較好的調節電源。尤其現在像南網都在大力的發展抽水蓄能,尤其是變速機組,如果后面越來越多,在新能源這個方面,它所發揮的作用會更加巨大。

第二部分我介紹一下一些關鍵技術,第一個是虛擬化技術,將底層的軟硬件包括服務器,存儲器,網絡設備應用操作系統還有應用軟件建立起來的應用環境,是一個虛擬前后的對比的圖。虛擬化以后,每臺機器上面可以應用更多的應用負載,可以實現軟件還有硬件相對的獨立。采用虛擬化技術它的優點主要體現在兩個方面,第一個是硬件,可以提升硬件的可用性,降低服務器故障率,同時采用虛擬化技術,實時控制系統可以減少服務器的數量,可以顯著的降低用戶的投資成本。

在軟件方面,虛擬化技術從用戶的設備當中分離,通過集中化的技術改善管理和系統的安全性,這是虛擬化技術的一些優點。目前新能源所接入的數據量非常巨大的,達到了千萬級別的數量級。在新能源海量數據的應用當中有這么幾個問題,第一個對于服務器的處理能力,因為海量的數據應用它的處理能力不斷降低,同時對于這個存儲的需求不斷提高,我們對于這種情況,就是我們在實時數據處理方面,有這樣一種混合的構架,通過實時內存庫的分布式的部署解決上述存在的問題。右邊是我們的示意圖,時間關系不做詳細介紹。

第三個是時序數據庫,對于新能源海量能源的存儲和處理,常規的這種關系型的數據庫已經是力不從心的,目前采用的吞吐量更大,壓縮效力更高的這種的時序數據庫。右邊這個表是我們做的一個關系數據庫還有時序數據庫比較,從這個圖表當中可以看到,從讀寫速度,單位空間的存儲量來看,它的這個優勢是非常明顯的。

第四個是系統安全,在我們國家這個像烏克蘭或者就是委內瑞拉的并路中間,導致的電網事故不允許發生的。在系統安全方面采用的四方面的技術手段,第一個是網絡安全方面,我們在網絡邊界使用這個訪問控制還有中心檢測功能,對于惡意代碼檢測清除,阻斷非法入侵。第二個在應用安全方面,加強這個系統軟件的身份鑒別對于用戶的一些操作權限進行了一些限制,同時實現通訊的完整性還有保密性。第三個主機的安全,都是采用雙網配置,通過這些配置主機無縫切換這樣確保實時控制系統的連續性和可靠性。數據安全方面,我們保證數據存儲的完整性和可恢復性數據發生破壞被破壞,出現問題的時候,可以及時恢復,這是數據安全。這個是我們對于數據安全方面采取的數據分區,這個也是符合我們國家能源局的一個規定。在數據采集區,存儲處理區和發布區采用了軟件還有硬件的隔離措施,同時對于在數據傳出過程當中有加密方法。

第三個對于多能互補應用做一些案例的探討,這個管理系統是多能互補研發這樣一個產品,它主要有三層結構,控制層主要接收電力調度系統,或者疾控中心的調控指令。最下面一層是廠站層,光伏風廠或者實時的控制設備。中間是我們的核心控制層,主要三個部分,第一部分是AGCVC的實時控制。第二部分就是主要采集各個廠站控制設備的實時信息,多能協調管理系統主要實現一個不同能源的協調,還有這個優化分配這是典型的一個管理系統性的應用配置。

它的數學模型主要基于功率平衡還有水量平衡的原理,包括了像電池的功率約束,各種發電單元的功率約束,還有水電站的水位運輸,主要四個模塊,第一個運行模式還有保護模塊。第二個就是聯合運行控制模塊,在這里可以實現諸如計劃跟蹤,平滑控制,輔助服務這樣的功能,剩下的兩個就是接口模塊。這個在網上做的一個光儲協調控制系統的實時控制界面,這是展示的界面,可以做一些圖表曲線趨勢之類的數據展示。

下面介紹一下幾個數據案例,第一個就是廣電柔和控制系統,我們在這個豐寧電站有一個控制總站,可以接收一些數據,也可以接受調度的發電計劃,同時根據風光的處理預測還有實時的工況,做一些優化計算來實時調節這個抽水性能機組的出力。保證它的對外流線的恒定,這是廣域一個多能互補的案例。

這是區域多能互補的案例,通過水電站機組的反向調節來快速實現光伏的處理工作,這是我們做的一個比較小的微網儲能項目,也不復雜,主要實現風股套利,降低用件成本。下面就幾個問題在工程應用和調試當中的所出現的一些問題跟大家做一個探討。第一個就是調節功率的匹配問題,多能互補參與補償或者參與調節的這個電源類型都不一樣,而且它的這個調節速率也不一樣,像電力電子元氣件這種的變流器它們毫秒級,我們是分鐘級。這種不同發電單元的功率調節速率之間做實時控制,存在一個調節速率匹配的問題,匹配不到會產生功率振蕩或者失穩,這種功率振蕩實際上一些儲能相面或者是一些多能互補項目上面也出現過。

我們在現場調試主要發現儲能電池的輸出功率雖然這個調節速率很快,但是它的這個輸出功率就是說輸出的時候,并不是非常的穩定。有的時候在SOS七八十的時候,我們認為是一個非常可用的狀態,這個時候可能可用功率沒有的,充電放電的功率這時候為0,后來發現是電池內部的其他的一些保護手段,限制了它的功率的輸出。

第三個就是風光調控的精度問題,目前我們這個風光功率預測的時間尺度最快的是叫做超短期預測15分鐘,但是我們的這個實時控制系統是一個秒級甚至更快這樣一個時間尺度,因此它這個兩個之間的時間尺度相差太大,所以在做一些超前預測控制,就是根據它的這個風光功能預測曲線做一些預測的控制方面,在控制精度方面的誤差還是有一定的。在這個方面還是有提升的空間的。介紹就這么多,謝謝各位!

關鍵字:儲能大會

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