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中国电科院官亦标:电池储能并网测试评价的独立思考与探讨

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2020-10-21 浏览:
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中国储能网讯:9月24—26日,由中国化学与物理电源行业协会联合200余家机构共同支持的第十届中国国际储能大会在深圳鹏瑞莱佛士酒店召开。此次大会主题是“共建储能生态链,开启应用新时代”。 来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1621人参加了本届大会。本次大会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国科学院电工研究所储能技术组和中国储能网联合承办。

在26日上午的“ 储能电站并网与调度”专场,中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所主任官亦标分享了主题报告《电池储能并网测试评价的独立思考与探讨》。会务组对发言人的演讲速记做了梳理,方便大家会后交流、学习,以下是速记全文:

官亦标:各位上午好,时间很紧张了,大家都很辛苦。今天跟大家分享一下并网检测方面的事情,首先感谢协会和刘秘书长的盛情邀请,我们跟协会在一些国家的顶层设计方面已经在开始有深入的合作,包括国家级储能标准信息化平台,我们要一起做这个事。后面借助协会的平台,我们在储能的标准化、规范化方面还有一些重要的动作,请大家后面能一起关注。

这个平台给大家提供了非常好的交流机会,这几天与储能的相关方探讨储能方面的事情,包括对参与储能的一些困惑,比如说怎么在现在这种低价低质的竞争环境下生存、怎么应对一些不合理的要求,比如说系统的循环寿命怎么考核、怎么验收,有很多困惑。所以我今天主要是针对一些问题跟大家来分享,不是来砸场子的,中国电科院作为国家电网公司的直属科研单位,我们也有责任直面这些问题,引领一些痛点问题的研究或者标准的完善或者提出一些解决方案,也是为了整个行业的健康发展。说到储能方面的问题,一天一夜也讲不完,今天时间有限,也是从一个角度给大家分享一些信息,希望能够给大家带来一些参考。

首先简要说以下问题,我们现在做电池储能做出了房地产的感觉,买了一个100平方米的房子,实际使用的可能根本不会达到100平方米,70%的得房率就是一个比较平均的水平。那么对于电池储能也是,你买了100兆瓦的容量真的能用100兆瓦吗?我们就扪心自问一下,你能用到多少?为什么说实际容量达不到承诺值,这个偏差非常大,大到什么程度?最差的是整个电站根本就趴下了,长期停运,一点都出不来了,好一点的能运行的也就是80%、60%、50%等等。

为什么实际寿命达不到承诺值?与前面说的实际容量也是相关的,你投运的时候承诺10年保证80%的容量,你投运的时候已经设定在了80%以下,事实上的寿命已经到了,还如何能达到承诺值呢?能量效率方面也是,我们说的能量效率根据并网的标准要求能达到90%以上吗?根本达不到的。我们说安全方面,大家都知道韩国的、美国的、英国的、国内的很多很多,隐患是非常大的。所以说都会承诺我是安全的,但是我想很多业主方是睡不着觉的,最怕晚上接到电话。如果说我们把这个东西标准化、规范化做下来以后,我相信业主方可以睡得更好。实际上现在核心的标准都有了,或者说技术门槛是有了,但是没有把这个技术门槛全面的树立起来。现在我们是要把这个门槛树立起来,把正常的价格体系拉起来,而不是说做无畏的低价低质的竞争,这样我们整个行业才能健康发展。

如何通过并网测试评价帮助用户解决烦恼,我今天主要从以下角度进行小小的思考。我们做并网测试评价是有依据的,是依据2018年发布的两个接入电网技术的标准,我们有13大项测试项目,包括与电池直接相关的响应时间、转换时间、包括整个系统的容量和整个系统的效率。但是如果说仅仅只是孤立的对系统进行并网测试能解决前面说的问题吗?答案是否定的,不能。为什么?实际上组成系统的单体也好、模块、簇也好,只有这些核心部件的安全和质量通过了储能标准的检验,我们一层一层的梳理清楚了,才能从理论上推导出储能系统的质量与安全。但是现在还做不到这一点,它的质量安全到底怎么样根本就说不清楚。

所以说,储能最关键的是电池问题,如果说不关注电池的质量和完全,再好的系统设计也发挥不出效果。所以说电池储能是非常精细的活,我们从电池生产角度可以看到精细到什么程度,微米级的毛刺控制、洁净度、干燥度控制是非常精细的,人在里面打个喷嚏都接受不了。在储能运行控制方面也是非常精细的,毫秒级的、毫伏级的,多少温度控制到多少度,是非常精细的。但是在储能的测试评价方面往往大家忽略了,我们要让整个系统能够如预期的运转起来,如果不经过测试评价你心里是没有底的,你是没有依据去说我这个东西就是好的,所以储能的测试评价也必须是精细的。

那么怎么精细,大家看到这张表就会晕倒,就这么精细。如果不做到这么精细,就会继续混乱,我可以这么说。我们怎么做并网测试评价?我们现在做的事情就是有前置条件的,我不是说把你这个系统当作普通的电力电子设备去做,这是没有意义的。首先我们要核查电池的工作参数以及性能的传递,像核心部件的出厂验收报告也好、型式试验报告也好、到货抽检报告也好,必须是完备的,并且我们要去核查这些报告是否真实、有效、合理,这是非常关键的前提条件。就像我前面说的,如果很多投运的项目核心部件的型式试验报告一点都没有,就根本没法说了。另外抽检报告现在也是极度缺乏的,有些业主正在做这件事。如果说你没有抽检报告,我是没有办法去评判你装到现场的设备的质量和安全到底怎么样,没有依据,无法判断。

如果说没有办法判断,我是不敢去做整个系统的并网测试的,如果说在测试过程中出现问题,这个责任算谁的?如果说你测试过程中没有出现问题,你投运以后出现问题了,你看并网测试都通过了,我还是出问题,这个责任是谁的?是电池的问题、系统的问题、还是测试的问题,说得清楚吗?如果我们不把这些精细的东西搞清楚,你最后连什么问题都不知道。所以你看除了这些报告以外,我们要仔细的核查,首先你要主动提交整个系统的电池组成方案的说明,你所有的各个层级的涉及到电池的参数设计清单包括设计的参数,我们会根据你的清单去核查参数是不是一致的。在测试过程中必须要保持不变,而且在运行过程中也不应该去变,实际上这是用户的权利,不是设备厂家的权利。

为什么要做到如此精细?从一个角度给大家解释一下这个事情。确保承诺的系统质量与安全在理论上要做到有依据,能够站得住脚,不能说我是100兆瓦的就是100兆瓦的,不能说我安全就是安全的,你的依据在哪里?电池作为电力系统元件具有特殊性和复杂性,必须固定这些前置条件,这样我们的测评结果才是有根基的。任意更改电压、温度及其衍生的保护值将会损害用户权益,要么是性能缩水,要么是安全隐患增加。

我们就以电压作为一个例子,你的电压范围是额定的,在这个范围内是要满足标准要求的。对于用户承诺也应该按照这个正常的工作值运行,这是有型式试验报告依据的。但是实际上很多时候设备厂家自己会评估风险,在运行的时候会把电压范围缩小,从寿命和安全保证角度。但是你缩小范围看似是合理的,但是你缩小以后的电压范围对应的电池额定值是多少?没有依据。如果再从这个范围推到整个系统还有100兆瓦吗?根本就没有任何依据。还有是为了让这个系统容量看起来稍微大一点,扩大这个范围,一扩大以后安全能保证吗?寿命还能保证吗?也是没有依据。如果说你按照中间这个区域作为额定值做实验,为什么在运行的时候又改变了呢?为什么不按照实际运行的范围做实验呢?这就是问题的关键所在,当然还有一些温度的参数也是很重要的。这是举一个例子,大家可以想想这个问题的根源在哪里。

再说一下完整系统测试的必要性,我们现在做一些完整系统的测试实际上是非常有助于解决带着隐患投运的问题,我们的完整系统测试可以反映储能电池、电池管理系统、储能变流器等核心部件以及储能系统并网投运前存在的问题风险并提出整改或优化方案,避免将隐患带入实际投运造成更大的损失。我们实际遇到过很多这种案例,实际投运之后发现各个部件存在问题,这个时候再进行整改和调整非常费劲,而且成本很高。如果在投运之前把这些问题搞清楚了,到现场就会非常顺利。完整系统测试实际上是要检验最终投运的系统是否能够按照标准的方法在标准认定以及双方技术约定的电池工作参数条件下达到承诺值,这是最关键的,我们现在包括昨天有一个新闻说某某省多少兆瓦通过并网测试,我们从来不发这种新闻,从我们的角度来说现在没有一个电站敢说我能够满足承诺值,如果有的话,我们可以免费给你测试,然后把你作为一个标杆帮你宣传。

这是我们最近升级的大容量移动式储能并网试验装置,这套装置是专门针对储能系统并网测试设计的,最高容量可以达到6MW,满足相关国家标准以及研发、调试测试需求。这个装置实际上可以解决很多问题,不仅仅是现场的并网测试,如果说你的整个系统是一个定型的产品,也可以到你的生产现场帮助你做一些测试,帮助你提前把问题发现出来并解决掉,后面你就会做得非常顺利。

我们在完整系统测试过程中发现了很多问题,我们举几个例子跟大家分享一下。比如说在测试系统容量和效率的时候,像电压、温度等参数值的设定不合理,如正常工作值、告警值、保护值之间的逻辑关系很混乱,将动力电池的那套逻辑延伸到储能应用的时候一片混乱搞不清楚,为什么很多电站在正常工作中明明设定的范围是承诺的正常范围,频繁的报警、频繁的保护,为什么要侵犯用户的权利?你既然承诺了工作范围就不应该让用户受到任何干扰。所以说,正常的工作值是用户不受干扰的工作值,你的告警和保护给我全部甩到外面去,这是一个正常的逻辑,这跟标准没有关系,这是一个逻辑关系。

电池各个层级实际运行的工作参数设定值与型式试验报告以及双方技术约定中的参数值不一致,这个我前面也提到了。除了电压还有温度的保护值,很多系统运行是按照整个系统的最大温差保护值来进行切断的,我们去翻它的技术约定,它是保证整个系统最大温差要低于5摄氏度,但是我们到现场一看它实际设计的最大温差保护值却高达15摄氏度。大家想一想这个差距有多大,为什么不按照约定的值去做。

另外最关键的,我们就看最终的结果,你的实测容量根本就达不到承诺值。大家都知道在测试的时候有时候会自己设一些限功率运行、限流运行,我们两种方法都可以测试,完全放开让你随便测试,即使这样也达不到承诺值。如果说严格按照型式试验的标准认定值去测试,差异就更大了,效率也是达不到承诺值。所以我们说容量效率承诺的时候,千万不要盲目的回应这个事,并网点的效率能达到90%是不现实的。例如我们在做系统转换时间测试的时候就发现转换时间很长,最后通过查找分析发现EMS的指令在下发的时候,多台PCS之间的时间间隔高达40毫秒。实际上默认的是不会有这么大间隔的,但是如果你不做整个系统的测试是发现不了这个问题的。

再说一下调频测试,我们把五台并行在一起的PCS进行测试的时候,某一段会发生失调的问题,如果一台PCS测试是发现不了问题的,包括电压适应性测试,整个系统测试也会发现PCS之间的不同步,包括电压适应性、包括频率适应性,这都是我们整系统测试发现的一些问题。

所以说,我们在后面要推的一些东西就是要针对整个电池储能做等级评价,因为国家标准是一个门槛性的问题,只是解决一个准入的问题。怎样去评判整个储能系统的真实质量安全和技术水平,我们通过这种方式去做。目前我们已经做了单体模块簇这些电池层级的评价体系,而且得到了客户和用户的认可。这个证书有了以后就一目了然你能看到产品的技术水平哪方面好,哪方面还有差距。具体的分项技术指标,所有的电池参数我们都会在证书里体现,做到这个信息完全透明公开。

下一步我们要针对其他核心部件,包括整个电池系统甚至整个电站开展等级评价工作,更直观的去呈现系统级储能的技术水平,形成电池储能全链条的闭环评价体系。我们怎么评价整个系统、整个电站的等级,我们一定要跟电池这些核心部件的质量和安全关联起来。实际上这可以为整个行业提供全新的技术评价和对标的公共服务平台,引导储能技术升级和转型的方向和目标,促进储能行业健康可持续发展。

这是我们实验室的公众号,我们会不定期的公布一些型式试验和等级评价的信息,我们的结果会全部进行公示,近期会公布一批,有兴趣的可以关注一下。我今天的分享就到这里,谢谢大家!

关键字:储能

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