3月28-29日，由中國風光儲網、綠電儲能聯盟、國家電投融和元儲等單位聯合主辦，上海賀勵商務咨詢有限公司承辦的2023中國國際儲能產業大會&中國儲能虛擬電廠大會（簡稱：金磚儲能論壇）在上海大華虹橋假日酒店順利召開。同期活動：2023中國儲能行業評選活動暨頒獎典禮。
平高集團儲能科技有限公司副總經理 阮鵬 出席論壇并發表主題演講——《新一代百兆瓦級儲能電站協調控制系統》
以下為演講實錄：
今天我給大家分享的是《新一代百兆瓦級儲能協調控制系統》。
我分享一下儲能協調控制系統的起源和發展背景。
來自于2017年到2020年這個階段，國內出現的電網側儲能建設的熱潮，在電網側儲能建設之后，從電網的角度去思考集中式的儲能電站，應該具備什么樣的功能，當時各個地方提出了需要具備一次調頻，動態無功響應這樣一些快速功率調節需求。儲能變流器單機本身具備這類功能，所以一開始的時候技術方案采用單機調節，但是單機調節，整個大的集群形成之后，會產生由于PCS內部的電參量采集的精度考慮導致的成本的問題，不會太高，包括多機之間動作不一、互相產生功率擾動和采集擾動，電站整體的功率響應效果不好。后來整個行業就思考建立一套集中儲能協調控制系統，把儲能變流器的集群進行統一的電量采集，統一算法計算，統一功率控制，所以應運而生了儲能的協調控制系統。
隨著儲能協調控制系統的成功應用，在各個地方也出臺相應的標準，要求大型的儲能電站、新能源電站具備一次調頻功能，也有一些地方進一步提出動態無功的需求。2021年國標GB/T40595的實施，明確提出這方面的需求，也促生系統的標配化，近年來大型儲能電站的數量不斷增多，這一塊形成了儲能電站的一個標準的系統。
早期的儲能電站中儲能系統由EMS、PCS、BMS組成，后續經過協調控制器的加入增加了一個協調控制層，由一個控制器通過快速通信的手段來控制每一個PCS進行集群控制。國家能源局對儲能提出的要求，像主動的慣量支撐、安全性，行標2246也提出相關的一些要求。
近年來，根據CNESA統計，現在已經有70多個百兆瓦級的項目已經在規劃和建設當中，大量的大規模集中式儲能電站正在陸陸續續地在建設。
我們逐漸形成了一些標準，這是作為主要參編單位，團體標準已經發布《電化學儲能電站協調控制器技術規范》，我們主要參編的國家能源局行標目前處于征求意見稿的階段，希望大家積極提出寶貴意見。
介紹一下我們早期的產品。
平高儲能設計儲能協調控制器源于有幸在國內比較早地參與一些百兆瓦級別儲能電站的建設，其中比較典型的是江蘇的蘇州昆山儲能電站和南京江北儲能電站。
這兩個電站的規模是110.88MW/193.6MWh，當時還是以1000伏的系統為主，變流器的規格是在630千瓦/臺，整個全站有176臺PCS，昆山有4個并網點，江北有16個并網點，江蘇電網提出的要求是一次調頻的響應時間在400毫秒以內，動態無功響應時間在在30毫秒之內，精切負荷響應時間是在100毫秒之內，提出相應的指標的要求。
在建設設計初期，我們調研了很多的技術路線，有硬線控制系統，GOOSE協控系統，EtherCAT協控系統。我們經過進行比較，硬線控制在集群控制可以支持，但是需要做一些定制。在GOOSE也是可以支持，但是需要多層，因為單機容量的問題需要多層進行控制或者定制。EtherCAT系統因為是分散式，可以任意的擴展規模，所以單系統可以支持。
關于16個并網點，硬線控制很難支持，而GOOSE因為定量采集內部總線是內部的總線，不是開放的總線，所以受標準化設備的局限，標準設備接口是遠遠達不到16個的，所以需要定制專用設備，而EtherCAT作為分散控制是開放式的架構，根據需求可以任意增加，整個EtherCAT這種形式能夠支持更多的并網點。
因為有的控制的功能是需要并網點進行聚合控制，有的需要分散控制，獨立的控制，所以這一塊需要進行靈活組合進行控制，這一塊整個的硬線控制、GOOSE控制，標準化的支持相對困難一些，需要很多的定制的工作，對于EtherCAT開放式架構更靈活，更開放。
功率調節時間，一次調頻的時間基本上都能夠滿足，但是動態無功對大集群，因為整個的通信需要的時間，EtherCAT更容易滿足一些，包括其他的負荷，當時做綜合對比，就選擇了EtherCAT的路線，通過一種環網的形式進行雙環網的備份的形式進行控制，統一的進行采集，進行算法計算，進行分布式的控制，實現通過同一工業環網進行功率控制。
這是開發的整個系統，進行相關的一些功能設置，一些軟件的定制設置等等參數。
這是我們的一些情況。
我們通過昆山這些項目實施得到比較好的結果，整個的一次調頻的時間，從頻率越死區到整個完成，整個功率爬坡完成是小于95毫秒，動態無功響應小于30毫秒，也是功率爬坡完成，源網荷響應時間小于85毫秒，我們在2021年，這是中國電科院做的并網檢測，總共20項檢測相應的測試結果，在2021年獲得中關村儲能聯盟年度的技術創新大獎。
基于上述技術路線我們開發新一代的百兆瓦級的協調控制系統。為什么開發新一代？主要是幾個考慮：
第一，零部件可靠供應的考慮。我們在第一代設計的時候基于德國倍福的一些產品，需要通過進口 ，隨著疫情和貿易戰以及科技戰的影響，在零部件供應商周期比較長，需要保障供應的自主可靠。
第二，從系統架構，受到倍福標準卡件接口規格的一些限制，在我們這類應用中，難以實現EtherCAT整個通訊技術平臺的更優秀的性能，所以需要開發一些針對性的設備來做性能進一步的挖潛。
第三，和儲能設備進行深度的融合。
基于整個的情況，提出了新一代產品的設計目標，完全可以自主地設計生產，控制PCS超過256臺，并網點超過16個，EMC抗干擾能力更強、動態無功動作時間在5毫秒之內，尺寸更小，能夠集成到PCS內部。
這是開發的結果，實現完全自主化生產、自主化實施的產品，主要是由三個部分組成：協調控制主機是算法的核心和通信的核心，能夠支持各種通信協議，包括支持GPS對時等等的情況，最大能夠支持超過256臺的變流器，以及超過單個系統進行300MW的儲能電站進行控制，也采用了無風扇的設計。
還有相關的電參量采集，也是分布式的采集的方式，可以直接采用CTPT，可以進行多種電參量參數分析，包括基波電壓、電流相量、有功功率、無功功率、頻率、頻率變化率、諧波參量、三相不平衡的參量、低頻振蕩、次同步振蕩、超同步振蕩等等，我們采集的速率到25K的速率，整個的采集精度通過第三方監測優于PMU設備采集精度標準要求。
這是協控從站的情況，控制指令最快可在微秒級周期實現下發。
這是產品第三方檢測的結果，測量精度誤差在±0.0003Hz內，一次調頻動作時間大概測算20.9毫秒，動態無功率是在4.44毫秒。
我們設計了一套仿真平臺，模擬整個256臺的變流器進行運行，進行實際容量的測試。
通過新一代產品分析，目前具備這些特點，首先同步性可以在US級以下，功率刷新周期已驗證的可以在50US進行刷新，可以支持更多臺的集群的控制，以及分布式的部署，包括開放式的協議，因為ETG是全球公開的協議架構。
這樣一些參數可以給我們整個方案帶來一些優勢，多目標的靈活組合的協調，通過算法進行組合實現更靈活，二是可以進行分區，因為采用環網的架構，包括分區的控制，所有都通過軟件定義。三是可擴展性，隨著有的項目可以分期建設，每期建設不需要額外地去動作太多，直接把環節閉環，在需要增加的時候，就把環打開，重新組一個環就可以了。四是可以減少現場的線纜成本，五是高速的性能實際上從技術性能上，可以具備探索儲能實現多種復合功能，例如節省場站再加裝SVG設備費用的可能性。
目前在五個站進行工程應用，正在實施，將近770WMh的電站進行實施。
這是目前的一些技術平臺，在做一些整個技術平臺應用展望，實際上上午和企業各位專家分享，關于整個儲能系統對于電網來講，很多的價值在于它的快速功率響應以及精確功能控制，在電力系統中，功率控制需求有很多的時間尺度，現在具備一次調頻，還有慣量、同步振蕩、黑啟動等等事情，這個也是國家能源局發布的《關于十四五科技創新規劃》當中提出，要對在主動支撐和并網安全性的一些技術進行探討，我們目前開發的這套系統，為大型儲能電站提供了一套開放式的控制平臺，不斷探索各類功率調節功能。
這是對電網支撐性，目前看近期可能有這些應用，比如說慣性響應、阻尼、一次調頻、動態無功支撐、無功調壓、并離網、離并網無縫切換，這是在面向電網電力系統當中大型儲能電站應用的展望。同時也面向一些微電網的應用，尤其海外一些大型工礦系統微電網當中需要很多的暫態控制進行組合，通過這個技術平臺來實施整個微電網的穩定的運行。
進一步的發展趨勢，可以進一步融合，不管是在主控這一端和EMS進行融合，以及從站控制這一端和PCS進行深度融合，形成一個融合性的儲能系統，尤其現在的組串式的發展趨勢帶來變流器的數量和集群規模越來越大。
簡單介紹一下平高儲能的情況，是平高集團的儲能的業務板塊，集團始建于1970年，是我國中低壓、高壓、超高壓、特高壓開關重大裝備研發制造基地，現在也是歸屬于中國電信裝備集團。經過50年的發展，圍繞著輸變電裝備以及能源系統綜合解決方案來提供完整的解決方案。
平高集團儲能科技有限公司是平高集團發力儲能板塊的核心平臺，響應我國混合所有制改革，通過強強聯合設立的專業化公司，也是國內比較早進入儲能領域的公司，目前聚焦于研發設計、生產制造、運維服務，包括相關的儲能的一些核心零部件的研制、銷售和服務。目前在累計建設運營的已經大概接近4GWh的項目。
謝謝大家！
