李軍，胡斌奇，楊俊，黃際元

(1.國網(wǎng)湖南省電力有限公司，湖南長沙410004；2.國網(wǎng)湖南省電力有限公司長沙供電分公司，湖南長沙410012)

電網(wǎng)側(cè)電池儲(chǔ)能電站作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，得到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。全國各級(jí)單位相繼出臺(tái)了相關(guān)政策以推動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展[1]。2017年9月，國家五部委聯(lián)合發(fā)布 《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確指出將鼓勵(lì)多種儲(chǔ)能技術(shù)路線和應(yīng)用場景并行發(fā)展，這標(biāo)志著儲(chǔ)能在電網(wǎng)中主體地位的確立；2019年2月，國家電網(wǎng)有限公司下發(fā) 《關(guān)于促進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能健康有序發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確表示支持電源側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展、服務(wù)客戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展、加強(qiáng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能規(guī)劃，指出將有序開展儲(chǔ)能投資建設(shè)業(yè)務(wù)，并主要集中在電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能；2019年6月，國家發(fā)改委等機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布 《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見2019—2020年行動(dòng)計(jì)劃》，明確指出將重點(diǎn)推進(jìn)儲(chǔ)能示范應(yīng)用，推進(jìn)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

在工程應(yīng)用上，自2018年起，江蘇、河南等省份已有示范工程相繼投運(yùn)，其主要利用變電站空余場地及租用社會(huì)用地進(jìn)行建設(shè)，采用磷酸鐵鋰電池和預(yù)制艙的設(shè)計(jì)方案，以10 kV電壓等級(jí)分散接入，統(tǒng)一納入省級(jí)調(diào)控平臺(tái)[2]。其中，江蘇8座儲(chǔ)能電站總計(jì)規(guī)模為101 MW/202 MWh，主要集中在鎮(zhèn)江市以應(yīng)對(duì)火電機(jī)組退役和鎮(zhèn)江東部高峰負(fù)荷壓力。河南16座儲(chǔ)能電站總計(jì)規(guī)模為100.8 MW/125.8 MWh，分布在9個(gè)地市以應(yīng)對(duì)特高壓閉鎖和峰谷差問題。目前，國內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢(shì)，江蘇 (二期)、浙江、遼寧等省份陸續(xù)規(guī)劃建設(shè)儲(chǔ)能電站，主要特征如下:電池類型多元化，包括磷酸鐵鋰、鉛碳、液流及梯次電池等；配置形式多樣化，集中式與分布式相結(jié)合，融入 “多站合一”智慧能源站 (含變電站、數(shù)據(jù)中心站、儲(chǔ)能電站等)等形式進(jìn)行規(guī)劃[3]。這些均為電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站商業(yè)化應(yīng)用提供了重要實(shí)踐依據(jù)。

在技術(shù)發(fā)展上，隨著各類電池性能提升、成本持續(xù)下降，儲(chǔ)能規(guī)?；瘧?yīng)用接近其商業(yè)化運(yùn)營的技術(shù)經(jīng)濟(jì)拐點(diǎn)，并已成為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重點(diǎn)領(lǐng)域[4]。應(yīng)當(dāng)指出，目前儲(chǔ)能電站主要基于 “分布式布置、模塊化設(shè)計(jì)、單元化接入、集中式控制”的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這能提高儲(chǔ)能電站運(yùn)行可靠性、增加其可擴(kuò)展性和降低儲(chǔ)能電站建設(shè)難度，但也增加了儲(chǔ)能電站的控制難度，調(diào)度部署也相對(duì)復(fù)雜，需要將指令拆分后再下發(fā)到站，同時(shí)，對(duì)儲(chǔ)能電站的響應(yīng)時(shí)間也提出了更高的要求。此外，分散式布置存在的技術(shù)多樣性，使得儲(chǔ)能電站運(yùn)維檢修和管理難度增加。隨著儲(chǔ)能電站規(guī)?；⒕W(wǎng)運(yùn)行，傳統(tǒng)電網(wǎng)的調(diào)控運(yùn)行將面臨巨大挑戰(zhàn)。

為此，以湖南電網(wǎng)榔梨儲(chǔ)能電站為例，闡述該儲(chǔ)能電站的特點(diǎn)與架構(gòu)，重點(diǎn)分析其調(diào)控運(yùn)行模式，并指出其調(diào)控運(yùn)行所面臨的主要科學(xué)問題。

1 電池儲(chǔ)能電站典型架構(gòu)

為提升湖南電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和特高壓直流輸送能力，解決長沙地區(qū)峰谷差大、尖峰負(fù)荷持續(xù)時(shí)間短、負(fù)荷波動(dòng)速率大、供電能力不足等系列問題，2019年5月，國網(wǎng)湖南省電力有限公司建成長沙儲(chǔ)能示范工程并投入運(yùn)行，總規(guī)模60 MW/120 MWh，分別布置于榔梨 (24 MW/48 MWh)、芙蓉 (26 MW/52 MWh)、延農(nóng) (10 MW/20 MWh)三個(gè)220 kV變電站內(nèi)。工程創(chuàng)新性地采用電池本體租賃模式，擁有國內(nèi)首個(gè)全室內(nèi)、單體容量最大的芙蓉儲(chǔ)能電站。芙蓉、延農(nóng)儲(chǔ)能電站已在國內(nèi)率先打造成 “三站合一”典型試點(diǎn)。

1.1 總體架構(gòu)

榔梨儲(chǔ)能電站位于220 kV榔梨變電站西北側(cè)，占地面積3 000 m2，全預(yù)制艙布置。該儲(chǔ)能電站主要包含24個(gè)電池集裝艙 (每個(gè)集裝箱包含1 MW/2 MWh電池)、24個(gè)功率變換系統(tǒng) (PCS)變壓集裝箱 (每個(gè)集裝箱含 2臺(tái) 500 kW PCS和 1臺(tái)1 250 kVA變壓器)、1個(gè)10 kV配電室、1個(gè)總控集裝艙等設(shè)備，通過3回10 kV線路并入220 kV榔梨變。以一回儲(chǔ)能進(jìn)線10 kV為例，并網(wǎng)方式如圖1所示。

圖1 榔梨儲(chǔ)能電站并網(wǎng)示意圖

由圖1可知，榔梨儲(chǔ)能電站中，1 MW/2 MWh的電池儲(chǔ)能單元通過連接2個(gè)500 kWPCS升壓艙，將直流電變換為交流電，并經(jīng)1 250 kVA的升壓變壓器升至10 kV，4臺(tái)變壓器并接至10 kV配電室進(jìn)線柜，每兩條進(jìn)線匯聚至10 kV出線接入220 kV榔梨變10 kV母線。

1.2 基本構(gòu)成

1.2.1 電池集裝艙

電池集裝艙是儲(chǔ)能電站的關(guān)鍵部分，主要涉及電池本體及其相關(guān)保護(hù)控制的輔助功能設(shè)備。儲(chǔ)能電站電池本體方面，電池集裝艙為標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制艙，內(nèi)部配置1 MW/2 MWh電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、匯流柜、消防及空調(diào)等設(shè)備。其中，電池本體所采用的單體電芯容量為3.2 V/105 Ah，36個(gè)電芯串聯(lián)形成1個(gè)模塊，18個(gè)模塊串聯(lián)形成1簇，6簇經(jīng)匯流柜并聯(lián)形成 1堆 (0.5 MW/1 MWh)，2堆分別連接PCS變壓集裝箱內(nèi)的2臺(tái)500 kW PCS，組成1 MW/2 MWh電池儲(chǔ)能單元。

儲(chǔ)能電站保護(hù)控制等功能方面，BMS可全面監(jiān)測電池的運(yùn)行狀態(tài)，包括單體/模塊和電池系統(tǒng)電壓、電流、溫度和電池荷電量等，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)供給PCS以實(shí)施閉環(huán)控制，具備過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)和直流絕緣監(jiān)測等功能。電池艙內(nèi)配置有空調(diào)和消防等輔助系統(tǒng)，為電池組提供相對(duì)恒定的溫度和濕度等環(huán)境條件，并保證緊急情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)功能。

1.2.2 PCS變壓集裝箱

PCS變壓集裝箱的主要功能是將電池組的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，一般配置2臺(tái)500 kWPCS、1臺(tái)升壓變壓器。PCS主要由DC/AC雙向變流器、控制單元構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池與交流電網(wǎng)間的交直流變換和雙向能量傳遞，可支持鋰電池、鉛炭、液流電池等多種類型電池的接入和通訊。升壓變壓器將PCS輸出的電能升壓至10 kV以并入變電站10 kV母線，除了自身的保護(hù)裝置外，還可由上級(jí)的10 kV饋線保護(hù)實(shí)現(xiàn)。

1.2.3 10 kV配電室

10 kV配電室是儲(chǔ)能電站電能匯集和分配的重要節(jié)點(diǎn)，主要包含儲(chǔ)能電站所有開關(guān)柜及保護(hù)設(shè)備等。電池預(yù)制艙內(nèi)的電池單元經(jīng)PCS升壓艙將電壓升壓至10 kV后全部接入配電室內(nèi)的開關(guān)柜。其中每回10 kV線路配置光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，保證故障發(fā)生時(shí)可快速處理及切斷。

1.2.4 總控集裝艙

總控集裝艙是儲(chǔ)能電站的監(jiān)控系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)所在處，主要負(fù)責(zé)采集儲(chǔ)能電站信息、接收電網(wǎng)調(diào)度指令，并通過相應(yīng)的控制策略使儲(chǔ)能電站滿足調(diào)度控制要求。該總控集裝艙主要功能有:①通過采集電池組、儲(chǔ)能單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制；②通過控制PCS有功功率實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)有功控制，以滿足電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻需求；③通過控制PCS無功功率實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)無功電壓控制，以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需要。此外，其還具有故障錄波、防孤島保護(hù)裝置、電能計(jì)量系統(tǒng)、智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端、時(shí)間同步系統(tǒng)以及EMS等功能設(shè)備。

2 儲(chǔ)能電站調(diào)控運(yùn)行模式

按照 “省調(diào)調(diào)度有功、地調(diào)調(diào)度無功”的原則，結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)需求和電池運(yùn)行特性，主要設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)緊急控制、調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)壓等應(yīng)用場景的運(yùn)行策略。緊急控制場景通過源網(wǎng)荷系統(tǒng)控制儲(chǔ)能電站緊急提供有功和無功支撐來實(shí)現(xiàn)；調(diào)峰和調(diào)頻場景通過省級(jí)調(diào)度自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)控制儲(chǔ)能電站釋放有功功率來實(shí)現(xiàn)；而調(diào)壓場景通過地區(qū)調(diào)度自動(dòng)電壓控制 (AVC)系統(tǒng)控制儲(chǔ)能電站釋放無功功率來實(shí)現(xiàn)，儲(chǔ)能電站調(diào)壓理論上只占用PCS容量，不消耗電池本體的儲(chǔ)存能量[5-6]。

2.1 儲(chǔ)能納入源網(wǎng)荷控制

2.1.1 工程實(shí)現(xiàn)

源網(wǎng)荷系統(tǒng)主要通過快速精準(zhǔn)控制可中斷的用電負(fù)荷，高效實(shí)現(xiàn)特高壓直流閉鎖后的故障處置，提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能，保障 “強(qiáng)直弱交”矛盾下電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。將儲(chǔ)能電站納入源網(wǎng)荷系統(tǒng)，在緊急情況下，以最高優(yōu)先級(jí)直接控制PCS，充分發(fā)揮儲(chǔ)能電站啟動(dòng)時(shí)間短、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高的優(yōu)勢(shì)[7-8]，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前，榔梨儲(chǔ)能電站已通過源網(wǎng)荷系統(tǒng)調(diào)試，具備該控制功能。

榔梨儲(chǔ)能電站配置源網(wǎng)荷互動(dòng)終端柜，內(nèi)含一臺(tái)源網(wǎng)荷互動(dòng)終端和一臺(tái)MUX-02E2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器。源網(wǎng)荷互動(dòng)終端對(duì)上經(jīng)由2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器和地調(diào)SDH接入220 kV浦沅變電站精切子站；對(duì)下經(jīng)硬接線控制站內(nèi)48臺(tái)PCS，同時(shí)通過網(wǎng)線與儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng) (EMS)進(jìn)行通訊交互。源網(wǎng)荷互動(dòng)終端設(shè)備采用干接點(diǎn)直接與PCS接口，通過串口與儲(chǔ)能站監(jiān)控后臺(tái)通訊。儲(chǔ)能電站精切系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 儲(chǔ)能電站精切系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1.2 運(yùn)行策略

源網(wǎng)荷系統(tǒng)接收到電網(wǎng)故障信息后，由穩(wěn)控終端同時(shí)向PCS和儲(chǔ)能電站EMS發(fā)送指令，PCS接收穩(wěn)控終端硬接點(diǎn)信號(hào)，EMS接收穩(wěn)控終端網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，1 s內(nèi)PCS控制電池進(jìn)行最大功率放電，1 s后由EMS進(jìn)行控制。EMS根據(jù)PCS與電池狀態(tài)下發(fā)不同指令:若電池與PCS無法支撐滿功率放電則根據(jù)電池或PCS情況進(jìn)行放電或待機(jī)，但此時(shí)仍是精切系統(tǒng)控制模式；如果設(shè)備處于正常狀態(tài)，則仍要求EMS控制PCS按照最大功率進(jìn)行放電。

2.2 儲(chǔ)能納入自動(dòng)發(fā)電控制 (AGC)

2.2.1 工程實(shí)現(xiàn)

電網(wǎng)AGC調(diào)節(jié)的主要目標(biāo)是在保證電網(wǎng)頻率質(zhì)量和區(qū)域間功率交換計(jì)劃的前提下按最優(yōu)分配的原則協(xié)調(diào)出力。當(dāng)儲(chǔ)能電站通過接收省級(jí)調(diào)度的AGC指令后，其能量管理系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度AGC調(diào)節(jié)指令結(jié)合站端各儲(chǔ)能單元當(dāng)前狀態(tài)實(shí)時(shí)生成站端AGC控制命令，可實(shí)現(xiàn)調(diào)度AGC指令跟蹤的同時(shí)有效保障電池運(yùn)行安全，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)參與電網(wǎng)調(diào)峰/調(diào)頻服務(wù)的目標(biāo)[9]。

儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)AGC的功能控制架構(gòu)如圖3所示。該系統(tǒng)由省級(jí)調(diào)度主站、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道和儲(chǔ)能電站EMS組成。儲(chǔ)能電站的有功功率控制模式優(yōu)先級(jí)從高到低依次為調(diào)度指令控制、AGC控制、日前計(jì)劃控制及本地控制。

圖3 儲(chǔ)能電站AGC功能控制架構(gòu)

省級(jí)調(diào)度主站側(cè)儲(chǔ)能AGC功能模塊運(yùn)行于智能電網(wǎng)D5000調(diào)度控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)計(jì)算各電池儲(chǔ)能電站的有功出力設(shè)定值，并下發(fā)至接入AGC控制的儲(chǔ)能電站。接入AGC控制的儲(chǔ)能電站由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與調(diào)度通信，上傳AGC控制相關(guān)的實(shí)時(shí)信息，接收調(diào)度主站下發(fā)的有功控制指令。儲(chǔ)能電站EMS根據(jù)控制模式和儲(chǔ)能電站運(yùn)行情況，合理分配輸出功率值并發(fā)送至PCS執(zhí)行。

省級(jí)調(diào)度主站Ⅰ區(qū)儲(chǔ)能AGC功能模塊，通過實(shí)時(shí)下發(fā)充放電功率指令對(duì)各儲(chǔ)能電站進(jìn)行直接控制。該系統(tǒng)可以收集各儲(chǔ)能電站上傳的可用功率及荷電狀態(tài) (SOC)信息，實(shí)時(shí)計(jì)算每一時(shí)刻儲(chǔ)能可用功率，以及該可用功率下的可用時(shí)間。

省級(jí)調(diào)度主站Ⅲ區(qū)調(diào)度計(jì)劃功能模塊，通過結(jié)合日前負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)和電網(wǎng)實(shí)際調(diào)度目標(biāo)需求，確定未來一天的建議儲(chǔ)能計(jì)劃出力曲線，調(diào)度結(jié)合該曲線與實(shí)際情況以下達(dá)儲(chǔ)能調(diào)度指令。

2.2.2 運(yùn)行策略

目前主要采用 “日前調(diào)度計(jì)劃”模式控制儲(chǔ)能電站參與調(diào)峰。根據(jù)全網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測、分區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰需求、發(fā)電計(jì)劃等數(shù)據(jù)，參考儲(chǔ)能電站最大允許充放電功率、SOC范圍、運(yùn)行一致性、良性運(yùn)行區(qū)間等參數(shù)，確定儲(chǔ)能電站運(yùn)行的日前計(jì)劃曲線，重點(diǎn)采用 “一充一放”或 “一充兩放”運(yùn)行模式。儲(chǔ)能電站在早、晚用電高峰時(shí)段放電頂峰，緩解各關(guān)鍵斷面的供電壓力。

通過儲(chǔ)能AGC功能模塊遠(yuǎn)方遙控實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站參與調(diào)頻。根據(jù)電網(wǎng)發(fā)/用電變化情況，采用自動(dòng)跟蹤區(qū)域控制偏差 (ACE)模式參與二次調(diào)頻。通常需明確AGC指令的下發(fā)頻次，開發(fā)儲(chǔ)能電站基于分區(qū)、分組、分時(shí)段的AGC控制策略。儲(chǔ)能電站用于電網(wǎng)調(diào)頻時(shí)通常處于淺充淺放狀態(tài)，無需充放電翻轉(zhuǎn)，對(duì)電池壽命影響較小，但為滿足電網(wǎng)緊急控制的需要，應(yīng)考慮維持儲(chǔ)能電站荷電狀態(tài)水平在合理范圍內(nèi)[10]。相關(guān)研究表明儲(chǔ)能AGC響應(yīng)時(shí)間約為常規(guī)機(jī)組的1/15，調(diào)節(jié)速率比常規(guī)機(jī)組快65至258倍，控制精度誤差小[11]。與日前調(diào)度計(jì)劃控制模式相比，AGC模式跟蹤電網(wǎng)ACE動(dòng)態(tài)變化，有助于提升電網(wǎng)CPS考核指標(biāo)。

2.3 儲(chǔ)能納入自動(dòng)電壓控制 (AVC)

2.3.1 工程實(shí)現(xiàn)

當(dāng)電網(wǎng)呈現(xiàn)出以電壓問題為主導(dǎo)的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，將儲(chǔ)能電站納入?yún)⑴cAVC系統(tǒng)調(diào)壓具有一定的實(shí)用價(jià)值。AVC系統(tǒng)是使用廣泛的電壓無功控制系統(tǒng)，它能夠根據(jù)設(shè)定的電壓無功情況，自動(dòng)控制無功設(shè)備，保障電能質(zhì)量[12-13]。

基于D5000系統(tǒng)將儲(chǔ)能電站納入地調(diào)自動(dòng)電壓控制 (AVC)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控。AVC主站基于地調(diào)輻射網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和無功就地平衡的準(zhǔn)則，考慮儲(chǔ)能電站作為連續(xù)無功源的無功電壓特性，將其合理接入AVC主站無功電壓控制。構(gòu)建儲(chǔ)能電站的控制單元模型，將儲(chǔ)能電站AVC子站構(gòu)建PVC子站模型信息，可設(shè)置其主站命令控制模式，并關(guān)聯(lián)與AVC子站的交互遙信、遙測、遙調(diào)信息，為控制策略生成和執(zhí)行提供模型基礎(chǔ)。

2.3.2 運(yùn)行策略

為充分發(fā)揮PCS無功調(diào)節(jié)能力，且盡可能避免PCS無功調(diào)節(jié)影響有功出力，按照優(yōu)先調(diào)節(jié)電容器、電抗器以及變壓器檔位的原則，在電壓波動(dòng)大、傳統(tǒng)調(diào)節(jié)設(shè)備補(bǔ)償不足時(shí)使用PCS無功控制能力，即由容抗器先進(jìn)行 “初步調(diào)壓”，再由儲(chǔ)能電站進(jìn)行 “精準(zhǔn)調(diào)壓”，以此制定儲(chǔ)能電站AVC控制策略。

在控制模式方面，通過設(shè)置儲(chǔ)能電站電壓調(diào)控優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能與傳統(tǒng)調(diào)壓手段的協(xié)同控制。設(shè)置電壓控制和無功控制兩種控制模式，可在不同場景下自由切換?；谟脩魧?duì)10 kV母線高電壓質(zhì)量要求，采用電壓控制模式，實(shí)時(shí)計(jì)算儲(chǔ)能電站無功輸出需求，實(shí)現(xiàn)母線電壓穩(wěn)定控制；針對(duì)220 kV母線電壓及供電區(qū)無功平衡控制，采用無功控制模式，穩(wěn)定儲(chǔ)能電站無功輸出，為供電區(qū)提供穩(wěn)定的無功支撐電源。同時(shí)，在AVC系統(tǒng)匯總儲(chǔ)能電站的可調(diào)無功裕度等信息，根據(jù)匯總的全網(wǎng)信息，對(duì)地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行全網(wǎng)動(dòng)態(tài)潮流優(yōu)化計(jì)算，最終形成最優(yōu)的控制策略。

3 關(guān)鍵科學(xué)問題

從儲(chǔ)能電站調(diào)控運(yùn)行角度，結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，凝練出融合虛擬電廠和大數(shù)據(jù)技術(shù)的多點(diǎn)布局儲(chǔ)能調(diào)控、評(píng)價(jià)、運(yùn)營、標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵科學(xué)問題。

1)基于 “虛擬電廠”技術(shù)，多點(diǎn)布局儲(chǔ)能電站的集群控制問題。

基于省級(jí)調(diào)度層面，考慮儲(chǔ)能電站集群參與調(diào)峰、調(diào)頻、無功控制、斷面控制、清潔能源消納等全局性優(yōu)化任務(wù)的協(xié)作機(jī)制和執(zhí)行策略。通過建立儲(chǔ)能設(shè)備匯聚潛力模型，基于不同儲(chǔ)能技術(shù)與工況需求的匹配度，提出以運(yùn)行狀態(tài)感知、發(fā)展態(tài)勢(shì)研判、運(yùn)行場景識(shí)別為基礎(chǔ)，考慮儲(chǔ)能的 (集中/分散)配置模式、 (統(tǒng)一/分層)調(diào)度模式，以參與調(diào)峰 (小時(shí)級(jí))為核心、以主導(dǎo)場景調(diào)度需求為目標(biāo)兼顧其他應(yīng)用場景 (安全穩(wěn)定運(yùn)行 (毫秒—秒級(jí))、調(diào)頻調(diào)壓以及動(dòng)態(tài)無功支撐 (毫秒—秒級(jí))的儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化調(diào)度策略。

2)基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，儲(chǔ)能電站的運(yùn)行性能、運(yùn)行效果評(píng)價(jià)問題。

以示范工程為基礎(chǔ)，結(jié)合儲(chǔ)能電站運(yùn)行場景和電量、能效、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)，分場景對(duì)其運(yùn)行性能和效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；建立儲(chǔ)能功能設(shè)計(jì)、運(yùn)行條件與電池狀態(tài)變化之間的關(guān)系，歸納反映電池狀態(tài)的特性參數(shù)及閾值，與電池性能評(píng)價(jià)方法相結(jié)合，建立儲(chǔ)能全壽命周期評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)，為運(yùn)維檢修提供參考。

3)基于電力市場發(fā)展需求，儲(chǔ)能電站的商業(yè)模式問題。

考慮輔助服務(wù)市場、政策環(huán)境、電網(wǎng)運(yùn)行等因素，分析儲(chǔ)能價(jià)值可變現(xiàn)程度，研究儲(chǔ)能多重應(yīng)用的可變現(xiàn)價(jià)值評(píng)估方法；考慮儲(chǔ)能同時(shí)向電源、用戶和電網(wǎng)提供服務(wù)并獲得收益，研究基于源-網(wǎng)-儲(chǔ)-荷協(xié)同的儲(chǔ)能優(yōu)化運(yùn)營策略，研究激勵(lì)儲(chǔ)能向電網(wǎng)提供服務(wù)的價(jià)格或交易機(jī)制。從促進(jìn)電力市場建設(shè)和電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)合理發(fā)展角度出發(fā)，向政府主管部門提出包括市場準(zhǔn)入、投融資方式、價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制等的相關(guān)政策與配套實(shí)施規(guī)則。

4)與儲(chǔ)能相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建問題。

推進(jìn)儲(chǔ)能運(yùn)行調(diào)控、運(yùn)維檢修、安全防護(hù)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定實(shí)施，根據(jù)技術(shù)發(fā)展和電網(wǎng)運(yùn)行要求對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，加強(qiáng)儲(chǔ)能安全和消防新技術(shù)研究，明確儲(chǔ)能電池、退役電池等關(guān)鍵設(shè)備防火要求，建立健全儲(chǔ)能安全消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)章制度。

4 結(jié)語

本文通過闡述典型電網(wǎng)側(cè)電池儲(chǔ)能電站的特點(diǎn)與架構(gòu)，分析了儲(chǔ)能電站的調(diào)控運(yùn)行工程實(shí)現(xiàn)過程及策略并凝練了關(guān)鍵科學(xué)問題。

1)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能模塊化、分散式布局具有建設(shè)靈活、快捷和可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，但調(diào)控運(yùn)行復(fù)雜度較高，未來會(huì)給電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。

2)儲(chǔ)能電站通過發(fā)出有功功率和無功功率，能夠參與電網(wǎng)緊急控制、調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等應(yīng)用場景，通過分析現(xiàn)有調(diào)控運(yùn)行模式的工程實(shí)現(xiàn)過程及策略特點(diǎn)，全面展現(xiàn)了儲(chǔ)能電站的毫秒級(jí)至小時(shí)級(jí)的多時(shí)間尺度控制能力。

3)結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，凝練出儲(chǔ)能電站調(diào)控運(yùn)行面臨的關(guān)鍵問題，即融合虛擬電廠和大數(shù)據(jù)技術(shù)的儲(chǔ)能電站調(diào)度控制、運(yùn)行評(píng)價(jià)、商業(yè)運(yùn)營、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，為儲(chǔ)能電站的發(fā)展指明方向。