储能现场关键问题分析及规避 -北京昆兰柴瑞松 2019.05.19

储能现场关键问题 分析 及规避 北京昆兰新能源技术有限公司 储能系统事业部总经理 柴瑞松 1 8 6 1 1 4 4 4 7 0 7 昆兰公司简介  北京昆兰新能源技术有限公司（以下简称“ 昆兰 ”）， 成立于 2009年 3月 ， 是一家中美合资 企业 。  昆兰下设昆兰新能源技术常州有限公司、 上海动为科技 有限公司（ Dowell） 两家全资子公司 。 昆兰储能业务  拥有 PCS、 EMS、 电 池成组等核心产品技 术 ， 可提供一体化系 统解决方案 。  业绩涵盖发电侧 、电 网侧 、 用户侧 。  参与储能项目容量累 计约 1GWh。 典型案例 长治热电 AGC调频储能电站 容量 9MW/4.5MWh 配合电厂机组做 AGC联合辅助调频，提高 KP指 标，增加电厂收益，减少机组磨损，提高电网 的稳定性。 平顶山趔山储能电站 容量 4.8MW/4.8MWh 隶属于河南电网 100兆瓦电池储能示范工程 ， 我公司同时参与了信阳龙山站、郑州潘庄站、 安阳汤阴站的供货，共计 24MW/24MWh。 典型案例 英国调频储能电站 Capacity 1.2MW/1.2MWh an Electrical Energy Storage“ESS” system capable of storing and delivering energy into the distribution network for purpose of load shifting and enhanced frequency response 无锡星洲工业园储能电站 容量 20MW/160MWh 全球容量最大的园区 级站房式储能电站，全国 首个增量配电网 储能项目 储能现场问题影响 安全 稳定 维护 前奏 现场被忽视的基础问题 热管理设计 强弱电布线 中性点接地 接线问题 项目前期需求、设计及管理不到位，造 成后期频繁变更，系统整体合理性受影 响。 储能系统项目管理问题 系统安全 问题 通常电池簇的熔断器布置在簇外的高压 盒内 ，当电池簇内部发生短路时， 短路 点的旁路作用造成电池簇外部的熔断器 、断路器等短路过流保护器件无法及时 动作 ， 引起电池发生起火等事故 。 簇内熔断器 - - DC AC 在原来方案基础上增加簇内熔断器，位 于电池簇中间，可有效降低电池簇内发 生短路时无法及保护的盲区。可采用 MSD结构形式 ， 维护时可以拆掉熔断器 ， 提高对组端检修操作时的安全性 。 簇内熔断器 - - DC AC - - DC AC 在高倍率充放电应用中，比如调频应用， 系统调度控制是以功率为控制目标， 而电 池特性是以电流为基准，当电池电压低于 一定值时，功率不变，电流会超过电芯的 设计充放电倍率。 电池容量配置 电池容量配置 电池 低于 652V时 ， 为了防止电池充放电 电流太大 ， 需按限流值 A工作 。 电池 低于 767大于 650V时 ， 按限流值 B， 恒功率模式工作 。 电池 大于 767V时 ， 由于电池高电压时内 阻增大 ， 效率降低 ， 为了防止发热量大 ， 按限流值 C工作 。 序号 No. 项目 Item 规格 Specification 备注 Note 1 容量 Capacity 115.0 Ah Cmin 2 标称电压 Rated Voltage 691.2 V 216个电芯串联 216 pcs of cell in series 3 电压范围 Voltage Range 540 V788.4 V 4 额定电流 Rate Current 230A2C 5 能量 Power 79.488KWH 6 充放电功率 Charging/discharging Power 150kW 7 2C充放电电流 2C Charging/discharging current 230A 8 2C充放电电压下限 2 C charge and discharge voltage lower limit 652V 在特殊场合建设实施的储能项目， 需根 据现场的特殊环境，做相应的安全防护 配置，保证系统长期安全可靠运行。 安全防护配置 垃圾填埋场 冶金厂 化工厂 信息安全 ◎主机方面操作系统安全加 固，操作系统密码定期修改 ◎应用方面两种或两种以上 的 组合鉴别技术 ，关键网络设 备冗余备份 ◎人员及管理方面调试阶段 使用专用调试设备，禁止远程 连接系统 ◎网络方面身份验证双因子 鉴定别，对日志进行分析并生 成审计报表 系统稳定问题 储能调频系统控制部分采用双冗余设计 方案 ， 在系统出现问题时自动切换到备 用服务器运行， 保障调频系统的长期稳 定可靠运行。 控制系统双冗余备份 厂区用电非线性负荷造成厂区内的电网 稳定性和电能质量较差，接入大容量储 能系统后，采用传统滤波方式， 会有谐 振产生 ，导致储能变流器频繁报过欠压 保护 ，无法稳定运行，同时储能系统的 频繁启停，会进一步导致厂区电能质量 的下降 。增加有源阻尼控制后， 系统稳 定性大大提高 。 弱电网谐振抑制技术 载波不同步时，在高频处出现一个谐振 峰， 因此会出现高频谐振 。 不但会影响交流侧电网的电能质量，而 且会导致直流正负母线对地有很高的交 流分量 ，容易造成一部分 bms的电压采 样受干扰而波动 ， 产生单体过压或欠压 报警 ， 使系统保护停机 ， 影响了系统的 正常使用 。 多机并联高频谐振抑制 技术 针对上述问题 ，采用载波同步技术，使 2 台及以上机器的开关频率的载波做到一 样 ， 如果电网电压和直流母线电压以及 充 /放电的功率是一样的话 ， 那么理论上 并联的机器的发波就是一样的 ， 从而有 效抑制多机并联设备间的高频环流 ， 使 输出波形更平滑 ， 电能质量更好 。 直流 侧正负母线对地的交流分量大大降低 ， bms采样恢复正常 。 多机并联高频谐振抑制 技术 以中国 AGC调频为例 ， 收益来自于增加储 能系统后 ， Kp指标提高获得的补偿 。 储能系统可以提高调节速率， 调节精度 ，降 低响应时间 。 每次调节都会带来电池系统的寿命损耗，即 调节成本，需平衡调节成本和调节补偿，使 收益最大化 。 另外结合调频考核机制，非考核区间， 降低 出力 ， 减小电池损耗 。 AGC调频收益和电池损耗成本的 平衡 系统运维 问题 现场出现系统或设备故障后，需要根据 故障事件记录，分析可能发生故障的原 因，而故障波形更能准确分析当时的原 因，但现在故障往往很难复现， 给彻底 解决问题带来了难度。而且示波器比较 贵重，携带不方便。 故障录波 在故障发生时记录某些预定的波形在故 障前后的波形形状，便于分析引起故障 的原因 。 故障录波 批量参数配置可通过上位机进行可视化 设置 ，提高现场调试效率，降低频繁修 改编程代码的出错概率 。 批量参数配置可视化 系统内所有数据都具有历史曲线功能， 关键数据有实时录波曲线功能， 便于维 护， 问题查找 。 可视化数据设计 多种 储 能解决方案的践行者 项目装机容量 1GWh