10-吴昌龙-电化学储能系统配置及协调技术研究与应用-湖南经研院吴昌龙2022.9.7_35页_7mb

电化学储能系统配置与协调控制技术研究及应用总结

核心内容与意义

本研究围绕电化学储能系统的配置与协调控制技术展开，旨在解决湖南电网面临的规模化储能接入、电网安全稳定、可再生能源消纳等挑战。通过构建储能系统仿真模型、优化配置策略、提升电池状态监测与管理能力，以及开发适应多需求的协调调度技术，实现储能系统的高效利用和电网运行的安全性与经济性提升。

主要研究内容

1. 基于大电网仿真的储能建模及对电网安全稳定影响分析

   • 开发储能机电暂态模型和中长期动态仿真模型
   • 研究储能对电网过负荷、暂态电压稳定、功角稳定、调频控制等的支撑作用
   • 构建多类型资源协同的安全稳定综合控制框架

2. 储能电站电池协同监测与管理研究

   • 分析磷酸铁锂电池全寿命周期衰减与安全特性
   • 建立准确反映电池状态的数学模型，实现SOC和SOH的在线估计与自更新
   • 优化BMS通信架构，实现数据采集与控制指令分离，提升通信性能与可靠性

3. 适应多需求和变需求的电池储能协调优化调度及应用技术研究

   • 提出多场景协同控制策略，涵盖调峰、调频、调压等
   • 研究多需求条件下的储能调度优化技术
   • 实现储能系统与调度平台对接，支持智能管控与快速响应

技术创新点

• 多时间尺度仿真模型：开发了适用于秒级至分钟级的中长期储能系统仿真模型，提升大电网仿真精度。
• SOC与SOH估计方法：采用递推最小二乘法-无迹卡尔曼滤波算法，提升SOC和SOH估计精度超过30%。
• 两层级通信架构：基于以太网菊花链拓扑结构，实现数据采集与控制指令分离，提升通信效率和可靠性。
• 多场景协同调度策略：通过运行状态感知、场景识别与切换，实现储能系统多场景协同优化调度，提升储能利用率至100%。
• 双层规划模型：建立考虑新能源消纳、电网安全、设备负载率的双层规划模型，提升配置方案的经济技术合理性。

获得知识产权

• 软件著作权：

  1. 电力系统储能电站机电暂态仿真软件
  2. 电力系统储能电站中长期动态仿真软件
  3. 大规模风电接入对湖南电网调峰影响计算软件V1.0
  4. 基于D5000调度平台的电池储能电站智能管控软件V1.0
  5. SES储能调度监控软件V1.0
  6. 配电网兆瓦级储能电池多场景调度控制仿真软件V1.0
  7. 兆瓦级全钒液流电池储能系统仿真建模软件V1.0
  8. 电池储能电站有功-无功协同调度软件V1.0

• 标准与导则：

  • 牵头制定《电化学储能电站危险源辨识技术导则》《储能电站技术监督导则》
  • 参与制定《电力储能用锂离子电池监造导则》《电化学储能规划技术导则》
  • 参与《新能源配储能三站合一智能监控系统》《电力储能用锂离子电池检测技术标准》等国家标准制定

工程示范推广与研究拓展

• 长沙储能一期示范工程：

  • 规模：60MW/120MWh（含芙蓉、榔梨、延农三座电站）
  • 运行效果：
    • 电网侧：调峰精度提升15%，新增售电收益1466万元
    • 客户侧：提升供电可靠性和电能质量，减少电量损失7.9万千瓦时，挽回经济损失311.7万元
    • 电源侧：多消纳清洁能源7128万千瓦时，新增售电收益3706万元

• 湖南首个风电场储能项目：

  • 规模：10MW/20MWh（大灵山风电场）
  • 作用：提升风电消纳能力，改善电网稳定性

• 湖南首个社会资本出资储能项目：

  • 规模：100MW/200MWh（邵阳城步儒林）
  • 作用：推动储能商业化应用，探索集中式与共享式储能模式

研究成果与应用

• 仿真模型与控制策略：

  • 建立了储能系统的机电暂态与中长期动态统一仿真模型
  • 提出了基于SOC状态的虚拟惯性支撑控制方法，提升频率恢复速度
  • 构建了多类型资源协同的安全稳定控制框架，提升电网综合控制能力

• 优化配置模型：

  • 提出双层规划模型，实现储能容量的优化配置
  • 采用粒子群算法进行迭代求解，提升模型收敛速度

• 经济效益与技术指标：

  • 通过优化配置，提升储能电站经济效益
  • 提升SOC维持效果，延长电池使用寿命，降低维护成本

研究拓展与影响

• 推动储能技术发展：

  • 支撑湖南首个储能重大专项、工程研究中心及微电网实验平台建设
  • 引领湖南“新能源+储能”发展模式，出台首份储能“十四五”发展规划
  • 提升湖南电网对可再生能源的消纳能力，助力“双碳”目标实现

• 提升行业标准与技术水平：

  • 发布储能电站接入系统设计报告模板、典型设计方案及运行管理规范
  • 推动储能行业标准化进程，提升行业技术水平与运行效率

总结

本项目通过深入研究储能系统配置与协调控制技术，为湖南电网提供了系统性解决方案，显著提升了电网的安全性、稳定性和经济性。研究成果在多个方面实现了技术创新与应用突破，推动了储能行业的健康发展，为实现“双碳”目标提供了有力支撑。