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李建林:储能系统检测技术及标准解析

作者:中国储能网新闻中心  来源:中国储能网  发布时间:2018-5-25 9:58:08

中国储能网讯:5月19日至21日,“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开, 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

中国电科院电工所储能系统集成与配置技术研究室主任、教授级高工李建林在储能电站专场,以“储能系统检测技术及标准解析”为题,发表了精彩的主题演讲。

演讲内容如下:

李建林:非常高兴能有这次机会参加储能大会,我把这些年对储能的心得体会跟大家分享一下。大家知道,通过将近10年的发展,我们通过大量的示范工程,证明了储能在风电里面是有明显的作用,在光伏电站也有它相应的作用,在火电配合方面也有它明显的作用。这些年储能作为独立的电站运行也有它的作用。一个行业发展到一个量级以后,不依规矩不成方圆。今天给大家讲储能系统检测方面的技术和相应的标准给大家分享一下。

主要从四个方面,首先介绍一下储能系统在标准方面我们做的一些工作;第二,把标准进行一些梳理,中间针对储能电站有这么十大项值得关注,跟大家分享一下。第三方面,我们测试的一些示范工程,储能电站的案例;第四方面是相应的结论。

中国电科院电工所是全国电力储能标委会的挂靠单位,我们下面有一项重要的职能是制定行业标准,我们今年制定了很多标准,我们有两个很重要的资质,一个是CNAS的,一个是MNA资质,很多电站通过我们测试验证之后可以给大家出具相应的报告,电网公司对报告进行相应的认可。

我们所在标准方面做了一些工作,首先我们参与了两项国际标准,受国家电工委的委托编写了IEC白皮书两本,这些都是公开发行的,大家都可以看到的。除此之外,我们围绕储能系统的一些关键部件,以及电站方面发布了储能相关的标准16项。这是我们针对标准的解读,大家可以看出,针对我们国内现有的主流电池类型,我们都有相应的标准。第一个是液流电池方面的,第二是锂电的,第三是铅碳方面的,然后是针对储能的变流器,以及一些电池管理,以及相应的规范标准,这些标准大家在网上都可以看到。

这是我们做的标准的示意图,首先是锂电池方面的,适用范围是针对集中式和分布式,单体模块以及电站级都有一些规定和技术规范。针对液流和铅碳方面也是这样的,有的是从2016年的,有些是待发布的,不过都是属于报批阶段。还有一些,比如说锂电池管理系统方面的,变流器技术方面的,以及电站方面的,都有一些相应的标准。

大家可以看出,比如说锂电管理方面的,针对储能电站级的管理系统进行功能性的要求,针对变流器方面的也有一些,比如说提出了三相的,对直流电压也有规定。针对储能电站级的功率等级也有一些要求,比如说新建、扩建的都有一些功率上的相应要求。针对测试方法类也有一些要求,比如说针对液流的,锂电的,包括铅碳的,包括变流器的测试方法,标准里面都有一些相应的规定。测试方法主要是依据这里面的一些规定这是我们的一些依据标准。

针对依据标准梳理了储能系统要测的十大项,我们依据的主要标准来源于这两个,一个是电化学储能系统接入配电网测试规程;另一个是储能变流器检测技术的规程。中间明确的提到,比如前面这个标准适用于接入35千伏以下,额定功率在100千瓦级以上的储能系统。变流器这一块也是,三相的,直流电压不超过1000伏的,我们这个标准也是适用的。

用的主要仪器设备,左边是一些比较常见的设备,右边有一些相应的实验装置,比如说有一些电网模拟的装置,跌落发生装置,以及电池模拟装置,直流负载装置。

下面把必测的项目和大家分享一下,首先是能量以及能量效率检测。示意图,下面有一个典型的测试方法,大家可以看出,首先对环境温度有要求,在25度正负5度条件下,以额定功率对电池进行充放,额定充放,连续测3次之后取一个平均值,最终评判的标准就是,要达到当年承诺的设计值,一些标准值。

第二项是功率控制能力的检测,可以看出很关键的曲线,第一个是充放电功率测试曲线;一个是按爬坡上去,一个是按脉冲形式。有一个很重要的住表,要求有功调节速率至少能够达到10%/20ms的额定功率,要达到这个响应时间。针对控制精度上也有相应的规定,按这些点进行相应的批判。第三个很重要的指标就是响应时间的检测,,充电的响应时间,充电的调节时间。充电、放电响应时间不大于180ms,满充电到满放要小于400ms,这些是标准里面要求的。

要求储能系统要有一定的过载能力,在120%额定电流时,变流器可靠工作时间不小于1min。电能质量检测,分两部分,一部分是并网测试;一部分是离网测试,这里面有一些相应的指标。针对电能质量的指标比较多,针对次数类的,对不同功率等级的有对应的要求,包括电压偏差,直流风量上都有一些相应的要求。另外一项是电压响应的检测,这里面可以看出,测这么多点,最终进行一个评判。

我们针对并网点电压,按标准值,按测试,对应这个表格看能不能达到相应的要求。频率响应检测,调节电网模拟装置,把频率开起来,看相应的指标,在这个指标环境下,要求储能系统达到相应的要求。启动和停机的检测,这一块也是一些测试的方法。保护功能方面的测试,按这个方法,一个涉网保护测试,一个非计划孤岛的保护测试。低电压穿越能力的测试,这个测试和风电的低电压测试有点像,参照那个曲线,在这个曲线下看储能装置的响应,可以看出跟风电有点像,按这个曲线,要求储能系统能把它穿过去。

刚才我把储能系统测试的十项和大家分享一下,接下来分享一些我们测试的示范工程,右边这个是我们出具的报告,这边是仪器设备,举几个国内有影响力的示范工程,辽宁卧牛石全钒液流电池储能示范电站项目,以及格尔木的光伏电站,还有我们测的几个微网工程的。这是我们出具的报告,可以盖相应的章。首先介绍一下对青海格尔木光伏电站的测试,青海格尔木的电站在格尔木是50兆的光伏,加15兆的储能,这是实景图,15兆的是这样的框架图。我们测了12项,大家可以看出,有充放电能量测试,曲线,调节时间,谐波,以及有功率方面的测试,都有相应的测试条目。这是实际当中抓的典型波形,大家可以看出,有一些充放电的时间,以及放电到充电转换的时间,这里都有一些波形的展示。通过示波器把时间都卡出来。这是给控制精度上测的曲线,也能看出它相应的控制精度上的指标。

另外一个我们是针对卧牛石全钒液流电池储能示范电站项目,针对全钒液流电池储能进行了测试,张教授今天也在,这是他们今天做的活动,我们当时是合作伙伴,针对它也进行了测试。这是一个精简的接线图,我们测了18项,我们的测试和常规测试不一样的地方,是有一些功能性的测试,比如说16-18项是测一些抑制风电厂功率波动的,然后是辅助风电调度的,包括减少气风模式的能力测试。简单的充放电的曲线。

这是一个863项目,我们做的钛酸锂电储能系统,针对这个系统也进行了测试,我们测了6项,863指标要求测这么多,但对单体的、系统的都进行了测试。这是单体的充放电,达到了档次预测的值。针对系统的测试,充电功率控制能力,以及电池放电容量的测试波形,有波形可以证明它的工作状态。另外一个也是863工程,是英利集团的磷酸锂电池储能系统,进行了6项测试,有些也是系统级的,比如说容量效率,以及离网、并网的相应测试。这是我们抓的典型的波形,大家可以看出,从放电到被动离网,以及主动离网转变网。我们为什么做这个实验?因为这些是我们任务指标里面要求的项,我们验证整个系统的功能。这中间有一些作为主电源的电压波形,以及切换的波形。

结论,储能这个行业,通过近10年的发展,通过了大量的实证和试错已经接近实用化的阶段。我理解,现在做储能相当于在十几年前做风电光伏一样,在大的形势环境下把这个事情做好。不过检测是很关键的,对系统的安全运行,对各功耗的变压条件。我们电科院依托国家重点实验室,能制定行业标准,并且有测试资质,是储能系统检测业务的首选。欢迎合作伙伴一起合作,在储能系统测试方面为大家提供一些有利的证明,为电网更好的服务。

提问:您这个报告很专业,尤其是测试这一刻,有很多标准的测试流程。一般的储能系统,还有电池,具体测的时候有什么差别?设备方面和一些参数。

李建林:我这个测试和常规的测试不一样,厂家其实都通过一些测试,对单体和模组都测过了。我们的测试是系统级的,尤其是整个电站级的测试,和电池成熟之后,加上BMS,加上PCS,加上能量管理,对整个系统,我们更多是站在电网的角度认识整个系统。测试关心的对象不一样,我们更多关心控制的精度,充放电的响应时间,为什么测这些呢?电网指令下来以后看能不能做到当初的设计值,和常规的电池单体的充放电曲线,这一块我们反而关心的少,我们关心整个电站级的测试。

(本文根据现场录音整理,未经本人审核)

关键字:储能系统检测 第八届中国国际储能大会

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