大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)課件

大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、監(jiān)控管理和保護(hù)盧祥軍博士鷗瑞智諾能源科技(北京)有限公司OriginalEnergyTechnologyBeijingInc.201011大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)內(nèi)容儲(chǔ)能、智能能源與智能電網(wǎng)大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、監(jiān)控和保護(hù)應(yīng)用實(shí)例2024/6/42大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)儲(chǔ)能與智能能源儲(chǔ)能技術(shù)在智能電網(wǎng)中是不可或缺的。智能能源和智能電網(wǎng)的不同，智能電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)通信和計(jì)算技術(shù)，但智能能源只需要平衡發(fā)電和用電，強(qiáng)調(diào)儲(chǔ)能和放能。法國的例子已經(jīng)告訴我們不用智能電網(wǎng)也能做到這一點(diǎn)。阻礙智能電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸實(shí)際并不是技術(shù)問題。上海世博會(huì)的思科館展示了2020年人類的智能化生活，同現(xiàn)在完全不同，有很大進(jìn)步。但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的很多技術(shù)已經(jīng)可以應(yīng)用到2020年人們的生活中，什么阻止它們應(yīng)用到現(xiàn)在呢？不是技術(shù)水平，而是標(biāo)準(zhǔn)和資金！2024/6/43大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)智能能源與智能電網(wǎng)智能能源可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)用電器件或區(qū)間的能源合理和最大效率的使用，但只有形成網(wǎng)絡(luò)后才能體現(xiàn)出優(yōu)勢。在智能電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)不僅僅終止于電表，而是要延伸到洗衣機(jī)、干衣機(jī)、電視機(jī)、電飯煲等各種電器，這實(shí)際上就提供了更大的潛力來平衡發(fā)電和用電。電力公司發(fā)送價(jià)格信息給電器，后者根據(jù)價(jià)格的高低決定是否工作。這就是家用智能系統(tǒng)，同智能電網(wǎng)相連。這種技術(shù)實(shí)際上非常簡單，家里的電器只要有IP地址就能逐個(gè)控制。技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)存在，問題是沒有形成認(rèn)同一致的標(biāo)準(zhǔn)。只有有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同國家的制造商（海爾、LG、西門子、通用電氣）才能將技術(shù)用于產(chǎn)品銷往全世界，這樣才能建立起互通的國際市場。只有有了標(biāo)準(zhǔn)，才能形成一個(gè)統(tǒng)一的智能電網(wǎng)。2024/6/44大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)智能電網(wǎng)示意圖2024/6/45大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對智能電網(wǎng)的意義標(biāo)準(zhǔn)對智能電網(wǎng)發(fā)展體現(xiàn)在

1、電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、電表等環(huán)節(jié)過去都是分開設(shè)計(jì)的，但是未來會(huì)通過智能電網(wǎng)聯(lián)系在一起，這是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)，將無法整合。

2、能夠允許不同的設(shè)備提供商相互競爭。如購買電表，要求不同廠家的電表能夠通用、互換。當(dāng)它們混合在一起時(shí)，隨便拿一個(gè)就能安裝、使用。

3、標(biāo)準(zhǔn)對電力行業(yè)來說尤其重要。電力基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命都很長，達(dá)到二三十年，這是電力行業(yè)和電信業(yè)的主要不同。打電話時(shí)碰到斷線我們重?fù)芫托校请娏ο到y(tǒng)不行，必須保持穩(wěn)定。智能電網(wǎng)的有些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)比較成熟，被廣泛接受。

如IEC的5個(gè)核心標(biāo)準(zhǔn)已被公認(rèn)為基礎(chǔ)，中國國網(wǎng)公司的路線圖就是建立在這5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之上的，NIST和德國的路線圖也是如此。2024/6/46大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)儲(chǔ)能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的作用如果沒有大型儲(chǔ)能電站作為支撐，而是靠建立火電廠作為旋轉(zhuǎn)備用，智能電網(wǎng)的建設(shè)是難以想象的。儲(chǔ)能技術(shù)通過功率變換，及時(shí)進(jìn)行有功/無功功率作業(yè)1、可以保持系統(tǒng)內(nèi)部瞬時(shí)功率的平衡，避免負(fù)荷與發(fā)電之間大的功率不平衡，維持系統(tǒng)電壓、頻率和功角的穩(wěn)定，提高供電可靠性;2、可以改善電能質(zhì)量，滿足用戶的多種電力需求，減少因電網(wǎng)可靠性或電能質(zhì)量帶來的損失;可以利用峰谷電價(jià)有效平衡負(fù)荷峰谷，減少旋轉(zhuǎn)備用，實(shí)現(xiàn)用能的經(jīng)濟(jì)性，提高綜合效益;3、儲(chǔ)能還可以協(xié)助系統(tǒng)在災(zāi)變事故后重新啟動(dòng)與快速恢復(fù)，提高系統(tǒng)的自愈能力。2024/6/47大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)二、大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、監(jiān)控和保護(hù)2024/6/48大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)原則功能優(yōu)先可靠性優(yōu)先成本優(yōu)先易通訊、監(jiān)控自保護(hù)免維護(hù)2024/6/49大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)功能選擇存儲(chǔ)電能----平衡發(fā)電（削峰填谷）并網(wǎng)----集中和優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)急及平衡電網(wǎng)2024/6/410大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)儲(chǔ)能體系的選擇物理儲(chǔ)能：機(jī)械儲(chǔ)能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等）、電磁儲(chǔ)能（如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等）化學(xué)儲(chǔ)能：鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鋰離子電池、超級電容器等）2024/6/411大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)各種電池的比較內(nèi)容鉛酸電池硅能電池磷酸鐵鋰電池鈉硫電池液流電池重量比能量（C20）30-35Wh/kg45-50Wh/kg100-110Wh/kg350-400Wh/kg35-45Wh/kg溫度特性-5~45℃-25~60℃-20~75℃300-350℃0-40℃效率45-65%75-90%95-98%95-98%75-80%壽命(次@75%)8001500>10000>19000>13000維護(hù)費(fèi)用($/KWh)500-1550300-50050-100500-600300-650環(huán)境要求含鉛/占地大含重金屬/占地大綠色/占地極小加熱/占地大占地大2024/6/412大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)磷酸鐵鋰電池超長循環(huán)壽命大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)大容量儲(chǔ)能電池的選擇大容量場合:場地大-------液流電池

場地小-------鋰離子電池大功率場合:場地小-------鋰離子電池/鈉硫電池

場地大-------液流電池/鋰離子電池建筑物多使用鋰離子電池/鈉流電池電網(wǎng)多使用鉛酸電池/液流電池/鈉流電池2024/6/414大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路大容量蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要組成：發(fā)電站/電網(wǎng)、蓄電池組充電與控制設(shè)備、蓄電池組，蓄電池管理系統(tǒng)、蓄電池放電與控制設(shè)備、并網(wǎng)功率變換器（PCS）、隔離變壓器7部分組成。輔助組成有：

防雷、熱管理系統(tǒng)、三防系統(tǒng)（防塵、防潮、防腐）、消防、照明裝置、監(jiān)控計(jì)量裝置、故障報(bào)警、應(yīng)急輔助供電裝置、機(jī)械控制裝置、系統(tǒng)通訊、保護(hù)裝置（接地與安全）等。2024/6/415大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)儲(chǔ)能電池組的連接方式采用先并后串的方式對電池成組、并聯(lián)時(shí)考慮環(huán)流電流必須小于電池單體的最大工作電流；采用標(biāo)準(zhǔn)電池模塊，只允許并聯(lián)使用，不允許串聯(lián)使用，若要組建一個(gè)100兆瓦的儲(chǔ)能電站則需要200個(gè)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)能模塊并聯(lián)；電池組不能直接與發(fā)電站/電網(wǎng)的輸出相連，在每個(gè)電池組串聯(lián)支路上要加充電限流裝置；電池放電端不能直接和電網(wǎng)相連，電池組的工作電流是由回路中的阻抗決定的，所以在每個(gè)電池組串聯(lián)支路上要加放電限流裝置。2024/6/416大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)100兆瓦儲(chǔ)能工程系統(tǒng)原理框圖2024/6/417大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)風(fēng)場儲(chǔ)能管理系統(tǒng)實(shí)例2024/6/418大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)三、應(yīng)用實(shí)例2024/6/419大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)全釩液流電池示范應(yīng)用工程

AsummaryofVRBenergystoragesystemssuppliedbyVRB

Power,V-FuelPtyandSEI

序號(hào)地點(diǎn)儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模功用研發(fā)單位時(shí)間1愛爾蘭2MW×6h風(fēng)/儲(chǔ)發(fā)電并網(wǎng)加拿大VRBpowerSystemsInc.2006年8月2美國猶他州250kW×8h削風(fēng)填谷2004年2月3澳洲金島200kW×8h風(fēng)/儲(chǔ)/柴聯(lián)合2003年11月4丹麥15kW×8h風(fēng)力/儲(chǔ)能發(fā)電2006年6月5南非250kW/520kWh應(yīng)急備用2002年6美國南卡羅來納州30/60kW×2h備用電源2005年10月7美佛羅里達(dá)州2×5kW×4h光伏/儲(chǔ)能發(fā)電2007年7月8意大利5kW×4h電信備用電源2006年4月9丹麥5kW×4h風(fēng)力/光伏發(fā)電2006年4月10加拿大10kWh偏遠(yuǎn)地區(qū)供電2006年3月11日本450kW/1MWh電站調(diào)峰住友電工1999年9月2024/6/420大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)日本在建的5MW并網(wǎng)光伏示范項(xiàng)目采用1.5MW鈉硫電

池和1.5MW雙電層電容器的復(fù)合儲(chǔ)能2