儲能創(chuàng)新項(xiàng)目鑒賞：日本北海道紋別光伏電站儲能項(xiàng)目

儲能項(xiàng)目和光伏系統(tǒng)一起在11月份并網(wǎng)投運(yùn)，投運(yùn)到現(xiàn)在運(yùn)行情況非常良好，光伏系統(tǒng)容量13兆瓦，儲能9兆瓦/8.17兆瓦時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)配置儲能配比和國內(nèi)配比還是有區(qū)別的，儲能配比大概超過了50%以上的光伏裝機(jī)容量。

——日立ABB電網(wǎng)有限公司高級銷售支持 柏鎮(zhèn)

2020年8月26-28日，由中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國能源研究會儲能專委會、中國科學(xué)院工程熱物理研究所主辦的“第九屆儲能國際峰會暨展覽會”在北京召開。峰會主題聚焦“聚儲能十年之勢，創(chuàng)產(chǎn)業(yè)十四五新機(jī)”，同期舉辦儲能聯(lián)盟十年紀(jì)念論壇。北極星儲能網(wǎng)、北極星電力APP對本次峰會進(jìn)行全程直播。

在8月26日舉辦的“儲能創(chuàng)新論壇”上，日立ABB電網(wǎng)有限公司高級銷售支持柏鎮(zhèn)為我們進(jìn)行了“日本北海道紋別光伏電站儲能項(xiàng)目”的經(jīng)驗(yàn)分享。

日立ABB電網(wǎng)有限公司高級銷售支持 柏鎮(zhèn)

柏鎮(zhèn)：大家好，各位儲能界的同仁，非常高興站在這里和大家分享日立ABB電網(wǎng)的成功項(xiàng)目案例，我是來自儲能事業(yè)部的銷售支持，我叫柏鎮(zhèn)，我下面進(jìn)行儲能創(chuàng)新點(diǎn)的介紹。

今天這個(gè)項(xiàng)目叫日本北海道紋別光伏儲能系統(tǒng)的應(yīng)用，主要先介紹一下它的背景，項(xiàng)目背景就是在2019年9月為日本電力公司提供了光伏儲能的一個(gè)系統(tǒng)，ABB工作范圍主要包括儲能的變流器、集裝箱、升壓變壓器、高壓開關(guān)設(shè)備以及eMesh能源管理系統(tǒng)，在2019年9月進(jìn)行了設(shè)備的供貨，到達(dá)了日本的北海道，日本北海道它是有著非常豐富的電力資源，電力資源由于受到輸電線路以及電力資源風(fēng)和光的容量比較大的一個(gè)情況，但距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，儲能建成后對于首都的東京商圈有更多能量有益的補(bǔ)充，這個(gè)項(xiàng)目儲能系統(tǒng)調(diào)試了大概一個(gè)月的時(shí)間，儲能項(xiàng)目和光伏系統(tǒng)一起在11月份并網(wǎng)投運(yùn)，投運(yùn)到現(xiàn)在項(xiàng)目運(yùn)行情況非常良好，光伏系統(tǒng)容量13兆瓦，儲能9兆瓦/8.17兆瓦時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)配置儲能配比和國內(nèi)配比還是有區(qū)別的，儲能配比大概超過了50%以上的光伏裝機(jī)容量。在北海道地區(qū)，有一系列的光伏儲能的項(xiàng)目，因?yàn)槿毡驹?015年以后對于儲能做了非常積極的探索，現(xiàn)在目前全球美國、中國、德國、加拿大、日本等等國家都是在全球儲能容量排名比較靠前的國家。日本政府在2015年以后對于儲能的調(diào)節(jié)應(yīng)用給予了很大的補(bǔ)貼，現(xiàn)在補(bǔ)貼力度在逐漸縮小，但是當(dāng)時(shí)補(bǔ)貼是非常高的。

這個(gè)是我們配備的一個(gè)系統(tǒng)簡單的介紹，日立ABB電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)叫做eMesh的系統(tǒng)，肯定是基于硬件、軟件及云端，這個(gè)主要是將光伏波動(dòng)變化率控制在1%，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，電站的能源管理系統(tǒng)以及光資源預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)和協(xié)同控制，幫助電站實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電，提供理想電能輸出，這是一個(gè)能源管理系統(tǒng)的作用。

創(chuàng)新首先我們范圍包括儲能變流器，我們考慮這種方案的思路是因?yàn)楦墒阶儔浩鞅旧眢w積也小，PCS集裝箱不進(jìn)人免維護(hù)的艙體，把干變直接集中在PCS艙里面也節(jié)省了電纜長度以及連接的形式，并且可以進(jìn)行預(yù)裝，減少了現(xiàn)場的電纜的施工的工期，集裝箱對PCS來說采用風(fēng)冷的冷卻形式，因?yàn)樗岵⒉幌耠姵丶b箱的要求那么高，對于電池來說，在PCS艙和電池艙之間形成了有效的電氣斷點(diǎn)，直流側(cè)采用熔斷器和隔離開關(guān)的布局形式，在直流電池艙里邊是布置有匯流柜，一樣也是要有隔離開關(guān)和熔斷器進(jìn)行保護(hù)，所以在兩個(gè)艙體之間進(jìn)行有效電氣斷點(diǎn)，另外一方面也考慮PCS設(shè)計(jì)壽命在17年到20年，電池普遍壽命應(yīng)該在10年左右，所以在PCS和電池進(jìn)行配合的時(shí)候，考慮到壽命更換、電池的運(yùn)行周期以及PCS的運(yùn)行方式，或者在未來可能會有更好的一個(gè)儲能的形式來出現(xiàn)，我們直接把電池艙替換掉，這樣的考慮上，把PCS艙和電池艙進(jìn)行了分艙管理的形式。后面4.5兆瓦PCS可以有效節(jié)省占地面積，減少了上口斷路器數(shù)量，以及中壓電纜，在交流側(cè)升壓變壓器也會節(jié)省，在中壓開關(guān)以及中壓電纜，一個(gè)節(jié)省了電纜的數(shù)量、長度，再一個(gè)減少了故障點(diǎn)，這樣單元級容量大的系統(tǒng)對于一個(gè)大容量的儲能電站來說或者儲能配合光伏電站來說，能夠更高提高它的效率。PCS轉(zhuǎn)換效率98%說的是PCS自己，根據(jù)電科院做的測試，在負(fù)載較低情況下依然能夠滿足98%數(shù)值，當(dāng)在100%滿載的時(shí)候可以達(dá)到99%的轉(zhuǎn)換率，轉(zhuǎn)換效率在手冊上實(shí)標(biāo)的還是比較低。噪音在75分貝左右。

這個(gè)對于電網(wǎng)來說，頻率指令往往在很短時(shí)間內(nèi)就要實(shí)現(xiàn)了，20毫秒響應(yīng)速度非?？欤@也和后面控制精度息息相關(guān)，在100個(gè)毫秒級之內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)4.5個(gè)兆瓦儲能容量雙向的傳輸，吸收釋放都在一百毫秒之內(nèi)就完成了，PCS設(shè)備實(shí)現(xiàn)超前滯后調(diào)節(jié)，高低電壓穿越，如果PCS單元模塊有故障，就是降容運(yùn)行。eMesh這個(gè)系統(tǒng)對于軟件和硬件儲能解決方案確保了可再生能源份額最大滲透，提高了穩(wěn)定性并且提供了可靠的電力，同時(shí)將二氧化碳的排放降到了最低，eMesh是一個(gè)綜合能源管理平臺，內(nèi)置光伏模塊、風(fēng)電模塊、網(wǎng)側(cè)模塊、儲能模塊、柴發(fā)模塊、火電機(jī)組等等各種模塊，對于不同的應(yīng)用就調(diào)用不同的庫，因?yàn)槿樟BB電網(wǎng)在這方面歷史的積累，ABB自己本身有電源控制系統(tǒng)，ABB有非常悠久的歷史，可以把這套系統(tǒng)與eMesh系統(tǒng)控制策略協(xié)同起來，這樣對于不同系統(tǒng)之間打破鏈路、通訊速度等等提升都是非常有益的，使用物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備傳輸?shù)皆疲M(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)分析、診斷和維護(hù)。

主要實(shí)現(xiàn)的功能斜坡率控制，提供黑啟動(dòng)能力，eMesh管理平臺是緩沖太陽能發(fā)出主要功能，在每個(gè)階段因?yàn)樘鞖庾兓杆僮兓?，這個(gè)時(shí)候儲能系統(tǒng)應(yīng)該通過自己的調(diào)節(jié)能力實(shí)時(shí)平滑光伏的波動(dòng)輸出。當(dāng)光伏的輸出急劇上升下降的時(shí)候能夠有效緩沖進(jìn)行充放電，接受光伏截止的選擇，能量的轉(zhuǎn)移。當(dāng)然現(xiàn)在中國的電網(wǎng)側(cè)都是非常強(qiáng)大的，也非常穩(wěn)定，對于一些更多的應(yīng)用在系統(tǒng)的待并側(cè)電壓不穩(wěn)的時(shí)候，或者待并側(cè)電壓沒有了，這時(shí)再調(diào)動(dòng)供電線路這一系列電源，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)地區(qū)的黑啟動(dòng)。這個(gè)是光伏輸出，在日本和國內(nèi)國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是不一樣，日本叫JEC標(biāo)準(zhǔn)，光伏波動(dòng)率在每分鐘之內(nèi)不得超過1%，假設(shè)我們是一個(gè)100兆瓦的光伏，對于國標(biāo)每分鐘光伏出力波動(dòng)是10個(gè)兆瓦，但是在這個(gè)項(xiàng)目上每分鐘只能一個(gè)兆瓦波動(dòng)的要求，我們要響應(yīng)這個(gè)嚴(yán)苛的條件，在全球來說都屬于比較高的并網(wǎng)準(zhǔn)則，在6600伏上面功率波動(dòng)國內(nèi)10%，在日本是1%。

我們配合日本光伏公司提供的儲能，它就在日本北海道機(jī)場外面，在冬季的時(shí)候，現(xiàn)場溫度環(huán)境也是非常低的，當(dāng)然集裝箱一旦啟動(dòng)起來以后，集裝箱里邊有空調(diào)，對PCS艙來說也有溫濕度控制，所以這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)是非常穩(wěn)定的，可能對于像一些外蒙古的現(xiàn)場有一些極寒等等，日本大概在零下30度左右，這時(shí)候系統(tǒng)運(yùn)行還是非常穩(wěn)定的。

滿功率測試，我們這是模塊化的系統(tǒng)，不能簡單說是500千瓦等等這樣一個(gè)單元級的東西，而是通過直流電流、電壓、PCS輸出能力以后得到模塊化的能力，進(jìn)行并聯(lián)，PCS本身并聯(lián)沒有問題，只是PCS并聯(lián)了以后，它的并聯(lián)在沒有變壓器隔離的情況下，會產(chǎn)生一定的共模等等問題，這個(gè)問題對PCS沒有影響，對電池BMS來說有影響的。在這種情況下，我們在工廠做一個(gè)滿功率的測試，采用兩臺PCS，就沒有工廠部署大電池，對PCS進(jìn)行測試，我們采用PCS的VF的模式。商業(yè)化的情況，日本政府計(jì)劃到2030年將能源比例從16%提高到22%~24%，2030年日本政府預(yù)測新能源占到22%~24%，光伏有64GW能量，儲能配比也是比較高，在日本儲能即使在現(xiàn)在電力負(fù)荷下降情況下，電力補(bǔ)貼情況下降情況下還是有很大的市場預(yù)期。這是大功率并網(wǎng)光伏項(xiàng)目，內(nèi)置虛擬發(fā)電機(jī)技術(shù)，這樣對電網(wǎng)是非常友好的，因?yàn)镮GBT還是電力電子設(shè)備的元器件，虛擬發(fā)電機(jī)方式，對于電網(wǎng)側(cè)來說更加友好，出力平滑，不但可以適用于光伏、風(fēng)電，現(xiàn)在正在積極探索配合核電等新能源的形式，預(yù)裝式，日立ABB電網(wǎng)成熟儲能變流器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全球最嚴(yán)苛的北海道電力公司功率變化率要求，我們在全球也是有很多的應(yīng)用情況，像美國的還有美國阿拉斯加島。

北海道項(xiàng)目9MW，去年11月份剛剛并網(wǎng)投運(yùn)，現(xiàn)在也不好說它大概在什么時(shí)候能夠有真實(shí)的回收期，現(xiàn)在已經(jīng)成為了北海道最重要的一個(gè)儲能項(xiàng)目，減少因?yàn)椴粷M足電力規(guī)范而繳納的罰款，并且能夠得到政府的補(bǔ)貼。日本的電費(fèi)在亞洲來講是最高的，它的峰谷電價(jià)差是3倍的情況，所以說在日本有分電費(fèi)結(jié)構(gòu)的，是分基本費(fèi)、用電電費(fèi)和再生能源賦課金，經(jīng)濟(jì)性達(dá)到指標(biāo)光伏電站補(bǔ)貼，提升新能源滲透率，采用模塊化設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行能力，投資回收期采用免維護(hù)、系統(tǒng)的故障率低、可靠性運(yùn)行等等這些技術(shù)手段，保障投資回收期有益的縮短。謝謝大家。