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高压大容量储能PCS及一体机解决方案

发布日期:2021-07-24 17:24   来源:未知   阅读:

  北极星储能网讯:9月27日,由国家电网有限公司发起成立的中国综合能源服务产业创新发展联盟、中电联售电与综合能源服务分会联合举办的中国综合能源服务产业高峰论坛暨云博会在北京钓鱼台国宾馆隆重召开。能见App将全程图文直播。

  当天下午,在“储能与综合能源服务”分论坛上,特变电工西安电气科技有限公司微电网产品线总经理黄浪发表了题为《高压大容量储能PCS及一体机解决方案》主旨演讲。

  很荣幸在这里汇报特变电工面向能源服务多功能电力装备研发与探索,今天论坛题目是“储能与综合能源服务”,其实我认为储能也是一种服务,储能可以服务客户、也可以服务于电力系统,所以服务对象比较复杂,服务需要电力装备承载的,我今天汇报题目是面向能源服务的多功能电力装备研发与探索。

  首先介绍我们特变电工对电力装备理解。随着互联网+发展,能源行业从传统向网络时代过渡,以前要求我们企业边际成本递减,网络时代要求边际效益递增,以前重资产折旧,网络时代的话可能数据才是资产,数据资产越多增值越高;另外传统企业投资驱动型的,未来是价值驱动型。

  面对能源行业变革,电力设备面向低碳、数字化、去中心化发展。综合能源服务面向终端客户提供能源解决方案,以经济、绿色、高效的方式满足客户个性化能源需求,承载主体是综合能源系统,这个系统以可再生能源为优先,以电力能源为基础,通过多能互补、供需协同、信息融合、大众参与的系统。

  分开拆解的话,第一个能源即服务,能源托管、负荷管理、设备运、能效服务,载体是综合能源系统,像典型以电力为核心,包括冷热燃气等,多能互补、微电网、储能电场都是这个系统,需要能源地方提供合适能源,因地制宜提供定制化能源系统。

  综合能源不同企业有不同进入综合能源的方式,包括像传统的资产投入、未来交易的入口、或者服务的入口,不管从哪里进,最终终端都是提供服务,所以综合能源肯定以服务为导向,综合能源载体是系统,系统要装备,装备一定面向服务。特变电工面向是装备中国、装备世界。

  特变电工包括输变电、新能源、新材料、能源四大产业,大概有2万员工,我在新能源产业,包括开发、投融资、设计、智能设备、以及调试全链条的场景。

  我们战略是成为卓越的绿色智慧能源服务商,累计建设5000多座电站,光伏EPC第一,促进新能源发展构建全生态链能源互联网解决方案,从发电、输电、配电、智慧管理一体化,累计出电量累计达到三十几瓦。建立实验室占地6800米,2013年被美国授予WTDP。

  创新求变也是我们理念,2013年和2015年先后牵头承担两项国家863项目,2016年和2015年参与国家“十三五”重大专项研发。

  下面介绍一下高压大容量储能变流器及解决方案。我们为了促进低碳化,特别是实现2026年碳中和,新能源也需要发展及包括高随机性、高波动性、低惯性提出挑战。

  所以我们国家提出两个“一体化”,实际上是两个综合能源系统,都提到储能,储能是一个关键。储能在能源系统里边包括像发电侧、电网侧、用户侧都有不同功能,但是所有功能围绕电力系统平衡做工作,电力系统价值更经济方式,从不同空间和角度促进能平衡做工作,储能为电力系统做服务的一个需求。

  因为储能大规模发展也是新能源大规模发展,储能有很多功能,包括减少弃风弃光,协助新能源调峰、调频,进行功率预测的精度提升、以及做二次调峰调压等功能。因为储能的优势和新能源劣势是天然的互补,所以它们能很好的结合,储能不管从哪一侧接入电力系统,都是为系统参与者提供灵活性的服务,而且是多服务、多价值、多盈利点的特点,灵活性服务需要变流器具有多功能,因为它是服务硬件的载体,只有载体更加可靠、多功能才能进行下去。

  我们研制1500V/1500KW变流器,主要多功能、第二友好性、第三高效率、第四高性价比。1、多功能,电力系统储能围绕平衡做工作,模拟传统发电机提供惯量支撑,一次频率调压应对快速变化,提高系统频率稳定性。所以我们储能变流器也是通过软件的方式,模拟系统提供相应的功能。

  多功能补偿,天然具有功能补偿的能力,配置一定的PCS可以替代SVG,这款产品具备高达45无功输出能力,5兆瓦厂配备20%储能,20%储能可以替代4.5兆,通过变流器节省45%SVG投资成本。

  2、友好入网,因为电力设备本来响应很快,而且频段因为电力设备是高频方式,接入电网阻抗非常复杂,为了提高电力设备稳定性,在传统基础上加入阻抗环,通过软件方式减少阻抗,提高电网适应性,提高多机并联稳定性。

  光储一体化接入,储能发展和新能源发展有很好的互补关系,储能变流器也是支持光能一体化接入,通过光伏联合控制模式实现联合运行,减少弃光,提高电池利用率,提高电站稳定性。

  3、高效率。为了提高设备效率,我们也是采用点品调制策略,电力设备通过调制形成不同的转化,不同调制策略开关、频率次数、方式是主要的环节,我们通过电频调制实现各种调制方式,提高设备的效率,平均效率提升0.3个点。

  4、高性价比,因为储能除了安全,剩下因素就是成本,为了降低成本的话,我们把储能变流器从传统1500V提高到1500V、1.5兆瓦容量,成本降低6.5%,电池成本降低0.5%,功率设备成本降低2.8%,系统效率提升1%,系统LCOE降低3.2%。

  我们接入电网,储能本身是低压的设备,要接入电网的线千伏电网,通过一体机设计,可以减少施工量50%。这个变流升压一体机为不同的客户提供服务。最后通过我们成熟虚拟同步及、高可靠性、高效率、云平台可以节省成本3.5%左右。

  刚才讲到储能,储能是综合能源的关键,综合能源是面向终端客户提供的解决方案,工商业园区是工综合能源大客户,平均电价比基准电价高出10%,用人形式比较粗放、能效比较低,对节能需求要求比较高,所以我们认为工商园区是综合能源服务重点对象,在这种地方通过建智能融网络,融合储能、融合需求侧管理,通过数字化建成微网综合能源服务关键落脚点。

  怎么建工商园区综合能源系统?随着光伏直流电源以及电动汽车直流负荷,我们认为未来能源系统是直流或者交直流混合的趋势,这种趋势之前也是这种接口。电能路由器是电力电子变换器和中高频变压器形成的设备,实现电力质量的隔离和补偿,全控半导体器械组成的,所以可以调,而且负债电压可变化,实现多端口潮流入流,未来是电力系统核心装备。

  我们也是2015年开始研发,通过中国电子工业协会认定,也获得领先国际先进水平的评价,红五星是第一代产品,当时和GE通用电器达到同样的水平。这是我们这么多年积累开发一系列两个端口到四端口直流、以及交直流混合的电动路由器,包括各种机器。

  刚才说我们产品达到居于国际领先水平评价,这些先进指标主要依赖于关键技术,第一个模块化LPHS拓扑结构实现多转移,方便运维、方便产品系列扩展,另外通过模块化提高装备可靠性,坏一两个模块的话装备都可以高可靠运行。

  第二个高效率,电力装备可靠是第一位,效率第二位,通过多重移相提高效率。第三个基于碳化硅期间的低损耗系统设计技术,实现高效率;第四集群在线效率寻优技术,我们对各个端口效率建模型,通过智能算法对不同工况、不同功率分配,做到设备不同功率下都可以提高效率,特别是轻载情况下做了优化。

  最后是智慧能量管理技术。这个设备不仅实现功率潮流入流,还实现智慧化管理,实现发电用电多尺度预测,在线进行综合能源系统多目标寻优,通过多模块软件提供寻求响应、孤岛、低碳多运行模式定制,提供多种盈利模式的实现。

  最后做的交直流混合能源系统,实现高效率、高可靠、高集群度的优化,平均降2.5%能耗,降施工周期、降初始投资10%,提升IRR1%左右,比较适合新基建场景。

  1、西安产业园示范工程,这个工程也是2MW源网荷储协调微电网工程,我们探索叠加的方式,也入选工信部工业节能技术目录应用及案例,以及工信部智能光伏试点,还有国网综合能源典型案例集。

  3、光伏电站是20兆瓦配合1兆瓦三元锂电池,这是早期不同技术路线、数据中心典型的交直流混合的场景,提供10千伏交流,配合370、380交流混合配电系统。

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