储能系统的主要层级有:电池管理层级,简称EMS,用于对所有能量和负荷预测进行调度;另一个是PCS的管理层级,主要是对电池的控制和对能量系统的调度,能够随时平抑各种负荷和发电的波动。中广核做了很多示范项目,包括青海玉树曲麻莱县的7.2兆瓦项目,以及另一个3兆瓦的项目。
例如青海玉树曲麻莱7.203兆瓦项目,曲麻莱县的总变压器容量约为5.6兆伏,之前是通过自取水电网进行供电,根据电力调配大约每三天可以给曲麻莱县供一次电,供电量约为600千瓦。中广核为了解决曲麻莱县长期不能稳定用电的问题,申请了离网电站项目。
7.203兆瓦供电项目的配置是:5兆瓦时的锂电,20兆瓦时的储能系统,7兆瓦光伏发电系统。采用集装箱式的用电器,电站的技术特点之一是采用了微电网架构,实现了大规模的光储电站;同时采用了多维动态的EMS系统来实现智能管控,保证了系统的高可靠性。目前该电站已经运行了半年左右,能够持续为县城供电。通过该项目的实际运行情况我们发现,无柴油机的大型离网电站在技术上是可行的,而且比较可靠。
同时也发现一些问题。首先是锂离子电池和铅酸电池的混合结构对整个系统可靠性有明显的提高,且储能温度分布对电池性能影响也很大。所以在大规模系统运行过程中,锂电池和铅酸电池的加热负荷很高,这主要是由于地处高海拔地区,温度特性较差,电池电量必须分出一部分对整个系统进行加热。
锂电池储能系统在整个电站中担当了电压源的角色,它对电力系统稳定性有着巨大的影响。而用于检测电子电源和温度的铅酸电池储能系统不如BMS系统可靠。因此该系统的BMS层级仍需进一步提高和完善,才能使电池的效能发挥到最大。
在这种大规模离网电站中,又增加了远程监控、诊断和升级功能,这对于偏远地区商业化运营十分重要。但该电站的远程监控能力、故障分级和大数据处理能力,以及自学习能力,和EMS都有待提高。同时大型离网电站对设计、施工和设备要求也很高,要在项目前期的开发阶段做好充分的准备。