1.侯玉星—储能系统接入电网模式以及在配电网中的辅助应用

题目：储能 系统接入电网 模式 以及 在配电网中的辅助应用 山西 晋能精瑞智能电网技术 有限公司 侯玉星 2018年 3月 21日 首届全国储能技术在 电力 调频辅助服务市场 中应用 高层研讨会报告 1/28 主要 内容 一 、 晋能精瑞 公司 简介 二 、 成套 储能系统的组成 单元 三 、 储能 接入电网模式和相关技术 问题 四 、 储能 在配电网中 的辅助 应用 2/28 一、晋能精瑞公司简介 山西 晋能精瑞智能电网技术 有限公司 是山西晋 能集团 下属一家技术型企业，专业从事电网 配电自动 化 产品 、综自保护产品、 电动汽车充电 桩设备、 储能 系统 成套产品等的研发、生产、销售以及技术咨询服 务。公司连续几年通过国家电网公司一纸化资质审核 ，多次在国网公司物资采购招标中成功中标，是国家 电网公司成套设备合格供应商 。公司近年来致力于储 能系统的 电气接入 单元 相关 控制设备研发。具有储能 系统电气接入成套解决方案。 公司 拥有完全自主知识产权的 32位、 16位嵌入式 微控制器软硬件技术平台、 GPS/GPRS远传数控技术平 台等核心技术。具有较强的 研发生产能力 。 3/28 一、晋能精瑞公司简介 4/28 部分自主产品外观照 二、成套 储能系统的组成单元 储能系统的组成 1） 电池组及 BMS管理单元 2） 储能变流器 PCS 3） 同期离 并网保护测控装置 4） 储能监控系统平台 5） 关口计费系统 6） 升压变压器 7） 接入间隔高压断路器 8） 接入间隔保护测控装置 5/28 二、成套 储能系统的组成单元 6/28 二、成套 储能系统的组成单元 储能系统主要组成单元的作用 1） 电池组及 BMS管理单元 管理电池充放电及电池状态的动态巡检， 防止电 池出现过度充电和过度 放电，能够 提高电池的 利用率。 ， 2） 储能变流器 PCS （双向工作） 是储能系统的重要设备。 DC-AC的转换，交直流转 换 ； 控制调整输出交流的频率电压，跟踪电网并车 值， 通过内部锁相环跟踪控制 PWM信号， 使变流器输出电压 在幅值、频率和相位上都与电网电压 匹配；离并网切 换控制等。 7/28 二、成套 储能系统的组成单元 储能系统主要组成单元的作用 3）同期 离并网保护测控 装置 能采集并车点电网和储能系统两侧的频率电压信 号，实现同期监测和判别，能给 PCS变换器发送 频率 电 压调整信号及同期并网接点信号，实现安全并网操作。 同时，在正常运行方式和异常工况下，需要储能系统 离网时能对 PCS变换器群 发跳闸命令，快速离网 。 该 装置配备有完善的辅助保护功能，在发生故障 时，能发挥后备保护的功能，提高储能系统运行的可 靠性。 8/28 二、成套 储能系统的组成单元 储能系统主要组成单元的作用 4）储能监控系统后台机 实时采集储能各单元各支路数据信息，监控各支 路工作状态，是储能成套设备的当地 SCADA监控系统。 同时具有统计、查询、和报表功能。 5）关口 计费系统 完成 储能双向电度电量的采集计量。 6）升压变压器 实现 储能高低压隔离变换 ,将储能输出的 380V低 电压，转换成 35KV（ 10KV）高电压，方便接入电网。 9/28 二、成套 储能系统的组成单元 储能 系统主要组成单元的作用 7）接入间隔高压断路器 是储能系统高压离并网的执行开关元件。同时也是 切断短路电流、故障断弧的元件。微断等开关只能切断 负荷电流，只有断路器才能切断短路电流。 380以上的 电压等级发生短路，必须有断弧开关才能切断故障。 8）接入间隔保护测控装置 当储能系统有故障时，保护装置动作，快速切除储 能系统，保证电网稳定运行。 10/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 储能接入电网模式和相关技术问题 关于 储能接入模式，既要满足国家电网对接入系统的相 关技术规定，同时还要满足技术、经济、安全的要求。 1、从 哪里接入？并车点 选择。 2、如何接入？接入技术方案，相关技术问题。 3、异常运行工况及故障跳闸逻辑 4、接入后 的关口计量技术方案 5、接入系统报装申请及施工资质 11/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 1、从 哪里接入？并车点 选择 并 车点选择主要考虑以下几点 因素 1）电网 安全性的 要求 2）考虑短路容量的问题 3）考虑 负荷容量的 问题 4）对 电能质量影响的 考虑 12/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 几 点选择 原则 1） 储能 系统接入配电网不应对电网的安全稳定运行 产生任何不良影响 。 比如小容量系统变压器下面接大容 量储能 ， 有可能会发生并网后接入点电压过高等问题 。 2） 对 电能质量 的影响 应满足相关标准的要求 。 3） 储能接入 配电网不应改变现有电网的主保护 配 置 。 4） 储能 系统短路容量应小于公共电网接入点的短路 容量 。 储能 设备最大充放电电流值不应大于其接入点的 短路电流值的 10％ 。 5） 35kV公共连接点电压偏差不超过标称电压的 10％ 。 6） 20kV及以下三相电压偏差不超过标称电压的 ± 7％ 。 13/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 几点选择 原则 7） 由储能系统引起的负序电压不平衡度应不超过 1.3％ ， 短时不超过 2.6％ 。 8） 储能系统变流装置在转换过程中会产生直流分 量不应超过其交流定值的 0.5％ ； 9） 自动 测控 装置要满足电磁兼容试验 :严酷等级为 3级的 1MHz和 100kHz的脉冲群干扰；快速 脉冲干扰 ;这也 是电网自动化产品的基本要求 。 10） 接入点 要有具有手动和自动操作的断路器 ， 同 时安装 具有 明显 断点 的隔离开关 。 14/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 2、如何接入？接入技术方案。 1） 低压 接 入方案（见下图） 储能 电池通过 PCS变流器变换后，直接接入 用户系 统 380V电压等级 。 优点；接线简单，成本低。 缺点：储能接入容量有限，受上级配电变压器容量 的限制。 15/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 16/28 低压 接入图 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 2、如何接入？接入技术方案。 2）高压 接入方案 储能 系统 经滤波器、升压变压器、高压断路器接入 配电网高压母线。 （见下图） 优点：储能接入系统不受容量限制。但也是相对的， 要看接入点的负荷容量，否则将引起系统不稳定或过电 压。一个常规的 10KV间隔能接 10MW以上的储能系统。 一 个常规的 35KV间隔能接约 50MW以上的储能系统。 缺点：接入成本高，需要投资升压变压器、高压断 路器、高压并车 PT等设备。 17/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 18/28 2） 高压 接入图 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 2、如何接入？接入技术方案。 3）储能 系统的接地和安全 储能 系统、 变压器接地 网络接入配电网的主接地钢地网。 储能 测控装置的 抗干扰接地排接入 配电网等电位铜地网 。 4）储能系统的并网和离网 储能系统并网需要考虑同期问题， 启动 时必须是储能输 出与 接入点配电网的电压、频率 和初相角偏差 在相关标准规 定的范围 内，才能并网，否则并网后会造成很大冲击。 在正常运行工况根据调频调峰要求、或异常运行、电网 故障等需要储能退出时，系统应能保证储能系统安全退出电 网。 19/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 5） 离 网后的频率电压控制 储能 系统离网后在孤立或微网中运行， 要能保证 电 能质量满足要求，防止损坏用电设备。 6） 接入 系统主站的现场总线、通讯规约 主要针对高压接入系统断路器保护测控装置对变电 站当地监控系统和调度自动化系统的通讯。低压接入不 存在这些问题。 现有 总线的的常规类型： RS485、 CANBUS、工业 以 太网等。 通讯 规约一般采用 基于 IEC870-5-101规约 \104、循 环式远动规约 CDT等通信协议。 数字化变电站采用 IEC61850规约。 20/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 7） 储能接入系统的保护及及通讯对点调试 在正常运行情况下，储能系统向电网调度部门提供 的信息应包括： 储能系统离并网状态； 储能系统充放电状态及有功功率和无功功率； 储能系统接入点的电压、电流、有功、无功遥测量； 变压器分接头档位、断路器和隔离开关状态遥信等。 通讯对调主要是对储能接入间隔保护测控装置的遥 测、遥信、遥控、遥调等点表信号进行对点调试。 21/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 3、异常运行工况及故障跳闸逻辑 1）异常运行工况储能系统的运行 当发生不接地或小接地系统高压单相接地故障时， 储能系统应保持继续运行。 当发生雷击和短时操作过电压时，储能系统 应保持 继续运行 。 当系统发生持续铁磁谐振过电压时，而接入点未安 装接地 消谐 保护器时，储能系统应快速跳闸，脱离系统， 实现自我保护，以免损坏储能逆变器。 22/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 3、异常运行工况及故障跳闸逻辑 2）发生 故障谁跳谁问题？ 储能 系统故障电网保护跳闸 逻辑 当储能系统高压部分发生故障时，接入间隔的高压 断路器保护测控装置动作，快速切除故障。 当储能系统低压部分发生故障时，依靠储能变流器 保护切除故障。 电网 故障储能系统保护跳闸 逻辑 23/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 3、异常运行工况及故障跳闸逻辑 电网 故障储能系统保护跳闸 逻辑 当储能接入系统高压母线背后故障时，接入点高压 保护测控装置 一段 定值灵敏度可能达不到快速动作值， 一方面高压母线上级保护装置动作，断开电网与接入点 高压母线的联络。另一方面需要离并网保护测控装置与 储能变流器 PCS协调工作，切断来自储能系统输出的故 障电流。 24/28 三、储能 接入电网模式和相关技术问题 4、 接入后的高低压关口计量 问题 计量点 原则上设置在储能系统的产权分界点。 1）高压 计费系统的 组成 高压计费系统由：组合互感器、多功能电表计量箱 组成。电压互感器精度 0.2级，电流互感器精度 0.2S级。 2）计费 系统的接入调试 需要供电局计量部门校准极性和精度。 5、 接入电网申报及施工 1）接入 系统的申报 流程 2）接入 系统的施工资质 25/28 四、储能 在配电网中 的辅助 应用 储能系统在配电网中的辅助应用 1、大型 电机辅助启动应用 。 工况企业大型电机启动时间长，对系统电压影响较 大，电压太低时不能正常启动，采用与电机容量匹配的 储能系统并接在电机工作点，对改善电机启动性能有较 好的作用。 2、配电网 检修应急电源应用 。 10KV配电变压器检修时，可以采用移动式储能电源 车，将用户重要负荷带起来，提高供电可靠性。 26/28 四、储能 在配电网中 的辅助 应用 储能 系统在配电网中的辅助应用 3、重要 用户备用电源自投应用 。 对于无条件架设双回路供电的重要用户，储能系统 与电网供电线路采用备用电源快速自投工作方式，代替 柴油机的备用电源模式。能实现环保节能不间断供电。 4、电动汽车 应急充电救援车 。 移动式储能电源车，能方便的实现电动汽车应急救 援。 2728 储能 系统接入电网 模式以及 在配电网中的辅助应用 汇报结束 谢谢聆听！ 28/28