5月19日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區1500餘位政府機構、科研院所、行業組織、電力公司、新能源項目單位、系統集成商等代表出席本次大會。
北控清潔能源有限公司執行董事、執行總裁王野出席大會開幕式，並以“大規模儲能電站的技術探討”為題發表主題演講。
演講內容如下：
王野：今天我想以西藏羊易20MWH儲能電站案例分析來進行探討。
儲能是可再生能源大比例使用的關鍵性的支撐技術，也是一個可再生能源替代傳統能源的剛需。怎麼進入呢？怎麼能大規模使用我們的儲能技術呢？這裡面應該是以一個高效率、低成本的儲能技術才能大規模的使用。像當年的光伏電站一樣，2009年進入這個行業，光伏電站的造價是每W20、21元，它的電池是13元每W，可是到今天，我們的電池已經到3元以下，系統集成的造價都只有5-6塊錢每W。我看著光伏這幾年的變化，因為我們一直做光伏產業，為了自己解決光伏電站的風電發電的這種波動性問題，我們公司在2013年、2014年、2015年一直進行儲能的研究，我們想自己解決可再生能源的波動性問題。可再生能源也變成安全可靠、低成本的電源，這是我們一直追尋的目標。我現在就羊易20MWH儲能電站的案例分析探討儲能電站有什麼問題要解決，怎麼建成高效、低成本的儲能系統。
能源革命儲能微電網，這是我們將來說能源革命之終極目標和能源替代的終極目標能源架構體系，這一天我們都希望能見到，就是全世界100%能源來自光伏、風電、氫能燃料等可再生能源。這是我們做的傳統能源和集中式新能源的儲能供電模式的步驟，首先我們原來的能源是大規模、集中式、長距離的化石燃料為主的供電模式，這個是高損耗，其實我們的長距離的跨越省的供電的高壓電網的能耗損耗是很高的。現在往分佈式供電模式在走，分佈式最重要的問題是波動性，高比例的使用可再生能源、使用分佈式，肯定給電網造成很大的可靠性危害，我們用分佈式加儲能，用多能互補+微電網，當實現新能源+儲能度電成本低於傳統化石能源的度電成本，微電網群和集中式新能源+儲能的形式將爆發式增長。你不要老說綠色、乾淨，最後還是要講究成本，你什麼時候做到這點。而作為能源革命或者能源替代的關鍵技術，微電網及微電網群的控制，EMS系統、BMS、PCS系統是能源革命是否成功的關鍵。實際上就是儲能系統集成技術，你怎麼做到高效率、低成本。
我現在簡單介紹一下北控清潔能源的項目，在西藏嘉天羊易20MWH儲能電站，這個電站把大規模儲能電站需要解決的問題和我們正在解決，還沒有解決的問題給大家報告一下。
西藏嘉天羊易光伏電站位於海拔4700米的拉薩市，儲能系統是一套4.5MW/20.7MWH磷酸鐵鋰和鉛炭電池的混合系統，該系統可為電網提供調峰、一次調頻、二次調頻和AVC調節等多項功能。這個項目可以進行調峰，還可以進行調頻和調相的多項功能的組合體。這個系統是按“無人值班、少值職守”的運行功能設計，我們現在採用全智能的控制，可以自動實現對整個系統的控制和能量管理，儲能系統配備能量管理系統，這個系統在北京可以進行調控。實際上我們在西藏項目的調試過程中，只要我們的網絡是通的，整個調試，除了現場，大部分是在北京進行調試的，而且在運行中很多策略的改變也是可以在北京實現的。拿一個電腦可以坐在這個會議室實現調節。主要功能包括控制羊易光儲系統的自動運行，實現系統主要指標的要求。我們可以實現就地和遠方遙控兩種方式。與光伏電站SCADA，含通信、執行網調的調節指令在裡面。提供及時的預警信息和故障報警信息以及儲能設備的實時狀態信息，為光儲互補系統安全運行提供保障，而且提供網調的其他輔助服務。這是它的整個通信系統方案。
我們有以下四點技術優勢：1、系統穩定可靠，儲能系統自運行以來每天電網穩定提供大約1.5萬度電，有時候因為天氣情況和其他情況，也有一些變化波動，但是這個是每天24小時之前給電網把我們運行的曲線告訴它了，所以電網這點還是非常滿意的。2、系統運行效率很高，儲能系統在35KV側運行效率是85%。我覺得這個還是很難做到的。3、系統響應速度很快。儲能系統的響應速度是100毫秒以內，我要進行調頻、調相，響應速度是100毫秒之內的。4、多臺儲能變流器並列技術，18臺儲能變流器並聯、併網穩定運行，是目前世界上最多儲能變流器並聯運行的項目。這是根據當時的系統運行情況，我們可以靈活變化。而且調節精度可以達到99.5%。
頂層設計，大規模儲能系統有不同的應用場景和商業模式，有的儲能系統是單一電網調峰，有的儲能系統是調峰、調頻、調壓等多重應用場景的結合，根據不同的項目，大規模儲能系統的功率配置和電池配置和選型是完全不同的。羊易電站用一部分鋰電池，也用一部分鉛炭電池，頂層設計的目標函數除了可靠、安全的運行以外，我還要系統的經濟性，要做到最優。約束條件是調峰、調頻、調壓能力和系統其他要實現的功能，在頂層設計的時候，我們首先要目標定下來，目標是低，系統安全可靠運行，系統要有經濟性及如果沒有經濟性，這個儲能系統到哪裡都不可能長久，不可能老是指望什麼補貼這些東西替代。在這種情況下，儲能功率配置要看兩點，光伏系統容量和儲能容量的配比。儲能還有Pack成組的問題，要看充放電電流的大小和BMS均衡電流的大小。儲能容量的配製要考慮調峰容量的需求，一二次調頻所需要的時間和容量。在整個閉環流程中，我們不斷的進行調試，我們首先從BMS開始。
羊易電站的項目採用鋰電池+鉛炭的方式實現，系統的調頻和調峰的功能，鋰電池系統主要是參與系統一二次調頻，鉛炭系統參與電池調峰，降低系統的造價，提高系統的經濟性。儲能系統在V/F源和PQ源同時併網運行，根據調頻、調峰的需求以及各自儲能系統SOC的狀態，EMS系統下發指令快速切換每個儲能系統的工作模式，我們在線自動切換我們的PCS工作模式，達到整個系統既能調峰，又可以在電網需要的時候參與電網的一次和二次調頻。這是需要有一個平衡的。大家可以看下面的圖，它的通訊，鋰電池系統參加調頻功能的時候，它直接就下來了。它是根據下去的曲線直接下來，鉛炭電池過來的時候，要經過EMS控制，鋰電池會用1C、2C的衝放，鉛炭電池只可以用0.2，參加調頻的時候鉛炭電池要轉化為V/F源，否則跟不上。這是頂層設計的時候我們考慮了很多的問題。
根據儲能系統的頂層規劃，儲能系統集成需要從最低端的電芯的選型到儲能系統配置，包括BMS分時均衡的電池個數、均衡電流大小、集裝箱內部熱管理系統、PCS工作模式、PCS底端控制邏輯及上層EMS控制策略制定等，進行全方位的把控。一個儲能系統，做系統集成的時候，不能偏向某個地方，要從BMS到EMS，由下而上的進行控制策略的設計。羊易電站的Pack設計和集裝箱內部管理，使儲能系統在最大的充放電背景下，Pack內部電芯最大溫度差不超過1度，集裝箱內部散熱系統設計確保電芯在集裝箱內最大溫度均衡在2度以內。確保儲能系統運行的一致性。儲能系統最大的問題是什麼？我們原來做汽車的時候，汽車的電芯幾十顆、幾百顆，大規模的儲能系統電芯系統是以萬為計，儲能系統效率最大的問題是一致性問題。一個是出廠的一致性，一個是運行一段時間的一致性。這是非常難做的。在運行過程中，電流充放不平衡會引起一致性的變化，這是我們在線要進行均衡的，這個均衡的電流數是多大，以至於主動均衡還是被動均衡，被動的均衡不會超過1A，主動均衡2A、5A、10A，怎麼計算，還有性價比的問題，這些問題都是我們要考慮的。
BMS面臨的挑戰，MW儲能系統包括數萬顆電芯，即便經過嚴格的篩選，電芯成組後不一致性也會倍增。BMS均衡控制的難度加大。這是我們說的大容量系統。大容量儲能系統需要對電芯並聯進行容量擴充，我們用8倍還是4倍，如果是40A，用8倍就是320A，然後你的兩系充放電是多少一算就知道。這個系統是否能受得了？這些事情都必須考慮。還有檢測，如果用4倍，四並和八並，只能知道這八顆電芯出現的問題，不可能知道哪個電芯出現問題，這時候怎麼做？電池運行過程中，由於各類因素的影響，導致Pack不同衰減曲線不一致，擴大儲能系統內部的不一致性。電池系統是短板效應，不可能用最大效率在運行。這是我們一定要在線解決的問題。
怎麼解決問題呢？BMS的均衡技術，它的均衡策略必須和Pack和儲能的系統功能參數緊密結合，BMS均衡提高儲能系統的充放電的容量，降低系統的短板效應，就是我剛才說的那類。否則你按照最低的那塊板子來做，效益不可能有那麼高。這裡面有幾個問題，一是電芯級SOC估算精度，二是電芯級SOH估算精度，三是系統均衡策略制定。系統均衡制訂，你要考慮BMU內電芯均衡，也要考慮跨BMU之間的電芯均衡，還要考慮電池簇之間的均衡，不僅是電芯電壓的考慮，而是更為全面的電芯電壓、SOC、SOH，電芯溫度制定出最優均衡策略。我想把我們做的經驗反饋給大家，因為這個行業需要大家共同努力。這是面臨的問題，也是我們解決的方法，怎麼解決，可能沒有時間介紹那麼細。我們通過人工智能的算法來做我們的均衡策略，上圖是原來的電壓值，下面是均衡策略後得出的電芯的均衡電芯的波型。這時候就是非常明顯。這有什麼好處呢？我可以準確找到有問題的電芯進行在線的均衡，把它拉到同一個水平線上。這是我們的專利。
PCS面臨的挑戰，傳統PQ控制方式不足以體現儲能系統的靈活性、快速、穩定的電源特性。傳統的V/F控制方式難以實現多機並聯，電壓源的容量和支撐能力的擴充有限，這是我們原來做微網項目上得到的。因為V/F源，當一個孤島運行的時候，如果說是10MW，沒有一個5MWH V/F源做控制，很難控制。多機V/F控制並聯方式的環流與儲能併網點、連接線路阻抗等密切相關的參數控制難度比較大。但是你不能做到多級並聯。比如我們現在談西藏羊易500千瓦的18臺，我們叫預判的技術可以把18臺、20臺甚至50臺都可以並聯在一起，這是我們將來取代抽水儲能電站非常重要的技術，否則你是沒有辦法，靠那種500K、1MW、2MW的並聯運行不能達到這個目標。現在英國的儲能電站要做到300MWH，我們在一個地方的單體要做100MWH、40MWH，這是很重要的技術，都要突破。特別是V/F源的並聯運行，這是行業裡面共同研究的技術，我們現在是18臺，相信未來20臺、40臺都可以做到，我們現在正在做40臺並聯技術的研究。
對於大規模的儲能系統，PCS多級V/F並聯技術一直是業界急需攻克的難題。BCS多級V/F並聯技術可以大幅度降低系統造價，簡化系統設計，提高系統瞬時反映能力。
西藏羊易電站項目達到18臺PCS以V/F並聯併網運行（無任何二次通信），該18臺PCS可為電網提供一次調頻和AVC調節（四象限無縫調節），系統一次調頻響應時間約為50毫秒-80毫秒之間，響應精度達到99.5%以上，該系統為大規模化學儲能替代傳統的抽水蓄能電站打下基礎。黑啟動：4月11日中午12點40分左右，羊易電站外電網110KV線路故障，站內所有儲能逆變器以電壓源模式黑啟動給電站供電，並投入3MW光伏發電，系統穩定運行到晚上11點，電網恢復運行。此次線路故障驗證了大規模儲能在電站中的重要性。搞技術的人都知道，這是很難做到的。
我和大家分享這個技術，想對將來大規模儲能應用是很有價值的。
這是無縫切換的系統，波形在切換過程中，單項電壓的整個波形完全不變，完全沒有間斷的。這個有什麼好處？廣泛用在數據中心裡面，把UPS有機利用起來，作為儲能的調峰或者調頻的功能。大家知道數據中心裡面的備用電源的電池UPS的容量還是很大的，正常情況都是浮衝，一輩子是用一兩次。數據中心對UPS的要求非常高，要求正常的切換中不能有蜂，最好不要有縫，怎麼做到這點？這是我們無需PK和切換，直接進行固網運營的模式，這是當時的要求。大家知道，我剛剛老強調PQ和VF源，當你翁PQ源運行，你在調頻的時候，數據是跟不上去的。你不可能在100毫秒內馬上轉換上去。所以這點非常重要，我們當時要求我們能18臺VF源同時並聯，這個我們給整個電網的調頻提供了非常好的保障。我到澳大利亞的時候，人家告訴沃特斯拉是140毫秒上去的時候，進行調頻，我說100毫秒內。不信的話，可以試。因為我說這個有底氣，我們已經做過這個試驗。而且我們的精度在99.5%以上。
這是我們說的更重要的事情，EMS系統，EMS系統要確保系統的連續穩定的運行為第一原則，就是外環，穩定性的控制策略。二是充分利用不同電源的特性，精控儲能，充分實現經濟性。大家知道在不同的儲能項目上，在不同地方上用法完全不一樣，比如中國，我的儲能是利用晚上的4個小時的低峰電價進行充電，然後到白天進行幾個小時的高峰電壓進行放電。如果用5個小時，完全可以用0.2進行充放電，用鉛炭電池完全足夠。如果要加上調頻的時候，你這個0.2顯然是不夠的，所以這時候我們要用2C甚至4C的充放來達到調頻的目的。所以像這些事情必須考慮，你用不同的電池種類，用其他的儲能種類也好，怎麼做到有機的考慮，第一層當然要考慮這個系統的穩定運行。二是要考慮這個系統的經濟性，不能告訴我度電成本是8毛、1塊錢，沒有經濟價值，怎麼用？我可以告訴大家，這種配備，我們的度電成本是在5毛錢左右，甚至可以做到更低。下一步要優化運行的控制，大家都知道，為什麼不斷進行優化呢？電池本身的SOC不斷變化，複合不斷的變化，電源不斷的變化。這時候EMS要有自我優化的功能，這是自學習功能。西藏的項目今天運行到什麼狀態，運行什麼狀態我都不知道，它不斷自己學習、不斷調控，使系統從經濟上、從穩定上、從自我學習的程度上進行改變，不斷的變化。這樣才能保證你的系統永遠是控制在最優的狀況。從分鐘談穩定，從小事談經濟性，從周、月、年做持續性優化。
不是考慮EMS策略一次性放進去就永遠不變，不是這樣的。因為你的電源在變化，你的電池SOC在變化，電池的各種性能在變化，負荷也在變化，怎麼一次性搞定？不可能的。
算法處理我剛才已經說了，這裡不再多說。這種算法對PCS工作模式進行切換能保證循環效率的最大化。一方面要解決短板，一方面要使電池的壽命最大化，電池壽命最大化的作用是提高經濟性，讓你的度電成本降下來。你的控制模式再好上去電池壞了，10%、10%的壞，那就沒有辦法，這個系統就不是一個好系統。這是我們的整個策略，怎麼由下而上上來，怎麼進行調度。這些東西在北京都可以做，我們這套系統整個的控制和調配，我們是可以在北京計算機直接調控的。
通過不同EMS控制策略，新能源+儲能可以參與電網調頻、調峰，並且能夠提前24小時對新能源發電出力進行預測，預測精度達到85%以上。高於火電都說了，我們的整個調峰的時候，你給它發電出力的時候，要根據當天的天氣情況進行調配，你提前24小時給電網，你給電網的數據應該是很精確的。但實際上你知道，我們的光伏電站做不到，如果沒有儲能，它怎麼做到？它的天氣預測，特別是精確到地域的天氣預測，它不可能做到那麼準。所以說這也是我們要做的，因為我們是加了儲能在裡面，所以羊易電站的參考火電機組預報方式，為光儲系統將提前24小時上報96點的出力曲線，調度可以根據其出力曲線直接進行有功和無功調節，優化電網對光儲系統的調度。
我本來想談微電網及微電網集群控制，時間不夠，就不多說。我把羊易電站解決的問題以及怎麼解決以及大規模儲能電站要解決的問題簡單說一下，這個下次找機會說。
未來的發展趨勢是以微電網為單元，微電網集群為區域的供電方式，大電網將逐步退至後備電源的地位。由此衍生出虛擬電廠，雲端大數據調度平臺以及各種AI智能算法、大數據挖掘技術將成為微電網及微電網集群EMS的一個發展方向。
儲能技術一定是可再生能源大比例、高比例使用的支撐性技術，我們怎麼能夠大規模使用我們的儲能系統？一定要做到高效率、低成本，但是高效率、低成本怎麼做到？有很多工作要做，包括系統集成的控制策略、控制方法，對BMS、PCS以及對EMS各種各樣的算法，各種各樣的基礎研究。這需要我們共同來做到。北控去年做了一點工作，但是離我們的目標差得還很遠，希望各位同仁，一方面要替代傳統能源，如果我們的調峰、調頻還依賴傳統能源給我們做，你是不可能替代別人，因為沒有這種道理，你一方面喊著用可再生能源替代傳統能源，一方面不能調峰、調頻，不能調相，你幫我做，這是不可能的。我們自身要在技術上突破解決我們自己的問題，使我們可再生能源實現高比例，甚至完全取代傳統能源的願望，還我們國家藍天白雲，造福子孫萬代。謝謝大家！
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