1.侯玉星—储能系统接入电网模式以及在配电网中的辅助应用

题目：储能题目：储能系统接入电网系统接入电网模式模式 以及以及在配电网中的辅助应用在配电网中的辅助应用 山西山西晋能精瑞智能电网技术晋能精瑞智能电网技术有限公司有限公司侯玉星侯玉星 20182018年年3 3月月2121日日 首届全国储能技术在首届全国储能技术在电力电力调频辅助服务市场调频辅助服务市场中应用中应用 高层研讨会报告高层研讨会报告 1/28 主要内容 一、晋能精瑞晋能精瑞公司公司简介简介 二二、成套成套储能系统的组成储能系统的组成单元单元 三三、储能储能接入电网模式和相关技术接入电网模式和相关技术问题问题 四四、储能储能在配电网中在配电网中的辅助的辅助应用应用 2/28 一、晋能精瑞公司简介 山西山西晋能精瑞智能电网技术晋能精瑞智能电网技术有限公司有限公司是山西晋 能集团下属一家技术型企业，专业从事电网配电自动 化产品、综自保护产品、电动汽车充电桩设备、储能 系统成套产品等的研发、生产、销售以及技术咨询服 务。公司连续几年通过国家电网公司一纸化资质审核 ，多次在国网公司物资采购招标中成功中标，是国家 电网公司成套设备合格供应商。公司近年来致力于储 能系统的电气接入单元相关控制设备研发。具有储能 系统电气接入成套解决方案。 公司拥有完全自主知识产权的32位、16位嵌入式 微控制器软硬件技术平台、GPS/GPRS远传数控技术平 台等核心技术。具有较强的研发生产能力。 3/28 一、晋能精瑞公司简介 4/28 部分自主产品外观照部分自主产品外观照 二、成套储能系统的组成单元 储能系统的组成储能系统的组成 1） 电池组及BMS管理单元 2） 储能变流器PCS 3） 同期离并网保护测控装置 4） 储能监控系统平台 5） 关口计费系统 6） 升压变压器 7） 接入间隔高压断路器 8） 接入间隔保护测控装置 5/28 二、成套储能系统的组成单元 6/28 二、成套储能系统的组成单元 储能系统主要组成单元的作用储能系统主要组成单元的作用 1） 电池组及BMS管理单元 管理电池充放电及电池状态的动态巡检，防止电 池出现过度充电和过度放电，能够提高电池的利用率。 ，2） 储能变流器PCS （双向工作） 是储能系统的重要设备。DC-AC的转换，交直流转 换；控制调整输出交流的频率电压，跟踪电网并车值， 通过内部锁相环跟踪控制PWM信号，使变流器输出电压 在幅值、频率和相位上都与电网电压匹配；离并网切 换控制等。 7/28 二、成套储能系统的组成单元 储能系统主要组成单元的作用储能系统主要组成单元的作用 3）同期离并网保护测控装置 能采集并车点电网和储能系统两侧的频率电压信 号，实现同期监测和判别，能给PCS变换器发送频率电 压调整信号及同期并网接点信号，实现安全并网操作。 同时，在正常运行方式和异常工况下，需要储能系统 离网时能对PCS变换器群发跳闸命令，快速离网。 该装置配备有完善的辅助保护功能，在发生故障 时，能发挥后备保护的功能，提高储能系统运行的可 靠性。 8/28 二、成套储能系统的组成单元 储能系统主要组成单元的作用储能系统主要组成单元的作用 4）储能监控系统后台机 实时采集储能各单元各支路数据信息，监控各支 路工作状态，是储能成套设备的当地SCADA监控系统。 同时具有统计、查询、和报表功能。 5）关口计费系统 完成储能双向电度电量的采集计量。 6）升压变压器 实现储能高低压隔离变换,将储能输出的380V低 电压，转换成35KV（10KV）高电压，方便接入电网。 9/28 二、成套储能系统的组成单元 储能储能系统主要组成单元的作用系统主要组成单元的作用 7）接入间隔高压断路器 是储能系统高压离并网的执行开关元件。同时也是 切断短路电流、故障断弧的元件。微断等开关只能切断 负荷电流，只有断路器才能切断短路电流。380以上的 电压等级发生短路，必须有断弧开关才能切断故障。 8）接入间隔保护测控装置 当储能系统有故障时，保护装置动作，快速切除储 能系统，保证电网稳定运行。 10/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 储能接入电网模式和相关技术问题储能接入电网模式和相关技术问题 关于储能接入模式，既要满足国家电网对接入系统的相 关技术规定，同时还要满足技术、经济、安全的要求。 1 1、从、从哪里接入？并车点哪里接入？并车点选择。选择。 2 2、如何接入？接入技术方案，相关技术问题。、如何接入？接入技术方案，相关技术问题。 3 3、异常运行工况及故障跳闸逻辑、异常运行工况及故障跳闸逻辑 4 4、接入后、接入后的关口计量技术方案的关口计量技术方案 5 5、接入系统报装申请及施工资质、接入系统报装申请及施工资质 11/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 1 1、从、从哪里接入？并车点哪里接入？并车点选择选择 并车点选择主要考虑以下几点因素 1）电网安全性的要求 2）考虑短路容量的问题 3）考虑负荷容量的问题 4）对电能质量影响的考虑 12/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 几几点选择点选择原则原则 1）储能系统接入配电网不应对电网的安全稳定运行 产生任何不良影响。比如小容量系统变压器下面接大容 量储能，有可能会发生并网后接入点电压过高等问题。 2）对电能质量的影响应满足相关标准的要求。 3）储能接入配电网不应改变现有电网的主保护配置。 4）储能系统短路容量应小于公共电网接入点的短路 容量。 储能设备最大充放电电流值不应大于其接入点的 短路电流值的10。 5）35kV公共连接点电压偏差不超过标称电压的10。 6）20kV及以下三相电压偏差不超过标称电压的7。 13/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 几点选择几点选择原则原则 7）由储能系统引起的负序电压不平衡度应不超过 1.3，短时不超过2.6。 8）储能系统变流装置在转换过程中会产生直流分 量不应超过其交流定值的0.5； 9）自动测控装置要满足电磁兼容试验:严酷等级为 3级的1MHz和100kHz的脉冲群干扰；快速脉冲干扰;这也 是电网自动化产品的基本要求。 10）接入点要有具有手动和自动操作的断路器，同 时安装具有明显断点的隔离开关。 14/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 2 2、如何接入？接入技术方案。、如何接入？接入技术方案。 1 1） 低压低压接接入方案（见下图）入方案（见下图） 储能电池通过PCS变流器变换后，直接接入用户系 统380V电压等级。 优点；接线简单，成本低。 缺点：储能接入容量有限，受上级配电变压器容量 的限制。 15/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 16/28 低压接入图 三、储能接入电网模式和相关技术问题 2 2、如何接入？接入技术方案。、如何接入？接入技术方案。 2）高压接入方案 储能系统经滤波器、升压变压器、高压断路器接入 配电网高压母线。（见下图） 优点：储能接入系统不受容量限制。但也是相对的， 要看接入点的负荷容量，否则将引起系统不稳定或过电 压。一个常规的10KV间隔能接10MW以上的储能系统。一 个常规的35KV间隔能接约50MW以上的储能系统。 缺点：接入成本高，需要投资升压变压器、高压断 路器、高压并车PT等设备。 17/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 18/28 2）高压 接入图 三、储能接入电网模式和相关技术问题 2 2、如何接入？接入技术方案。、如何接入？接入技术方案。 3）储能系统的接地和安全 储能系统、变压器接地网络接入配电网的主接地钢地网。 储能测控装置的抗干扰接地排接入配电网等电位铜地网。 4）储能系统的并网和离网 储能系统并网需要考虑同期问题，启动时必须是储能输 出与接入点配电网的电压、频率和初相角偏差在相关标准规 定的范围内，才能并网，否则并网后会造成很大冲击。 在正常运行工况根据调频调峰要求、或异常运行、电网 故障等需要储能退出时，系统应能保证储能系统安全退出电 网。 19/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 5） 离网后的频率电压控制 储能系统离网后在孤立或微网中运行，要能保证电 能质量满足要求，防止损坏用电设备。 6） 接入系统主站的现场总线、通讯规约 主要针对高压接入系统断路器保护测控装置对变电 站当地监控系统和调度自动化系统的通讯。低压接入不 存在这些问题。 现有总线的的常规类型：RS485、CANBUS、工业以 太网等。 通讯规约一般采用基于IEC870-5-101规约104、循 环式远动规约CDT等通信协议。 数字化变电站采用 IEC61850规约。 20/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 7） 储能接入系统的保护及及通讯对点调试 在正常运行情况下，储能系统向电网调度部门提供 的信息应包括： 储能系统离并网状态； 储能系统充放电状态及有功功率和无功功率； 储能系统接入点的电压、电流、有功、无功遥测量； 变压器分接头档位、断路器和隔离开关状态遥信等。 通讯对调主要是对储能接入间隔保护测控装置的遥 测、遥信、遥控、遥调等点表信号进行对点调试。 21/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 3 3、异常运行工况及故障跳闸逻辑、异常运行工况及故障跳闸逻辑 1）异常运行工况储能系统的运行 当发生不接地或小接地系统高压单相接地故障时， 储能系统应保持继续运行。 当发生雷击和短时操作过电压时，储能系统应保持 继续运行。 当系统发生持续铁磁谐振过电压时，而接入点未安 装接地消谐保护器时，储能系统应快速跳闸，脱离系统， 实现自我保护，以免损坏储能逆变器。 22/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 3 3、异常运行工况及故障跳闸逻辑、异常运行工况及故障跳闸逻辑 2）发生故障谁跳谁问题？ 储能储能系统故障电网保护跳闸系统故障电网保护跳闸逻辑逻辑 当储能系统高压部分发生故障时，接入间隔的高压 断路器保护测控装置动作，快速切除故障。 当储能系统低压部分发生故障时，依靠储能变流器 保护切除故障。 电网电网故障储能系统保护跳闸故障储能系统保护跳闸逻辑逻辑 23/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 3 3、异常运行工况及故障跳闸逻辑、异常运行工况及故障跳闸逻辑 电网电网故障储能系统保护跳闸故障储能系统保护跳闸逻辑逻辑 当储能接入系统高压母线背后故障时，接入点高压 保护测控装置一段定值灵敏度可能达不到快速动作值， 一方面高压母线上级保护装置动作，断开电网与接入点 高压母线的联络。另一方面需要离并网保护测控装置与 储能变流器PCS协调工作，切断来自储能系统输出的故 障电流。 24/28 三、储能接入电网模式和相关技术问题 4 4、接入后的高低压关口计量接入后的高低压关口计量问题问题 计量点原则上设置在储能系统的产权分界点。 1）高压计费系统的组成 高压计费系统由：组合互感器、多功能电表计量箱 组成。电压互感器精度0.2级，电流互感器精度0.2S级。 2）计费系统的接入调试 需要供电局计量部门校准极性和精度。 5 5、接入电网申报及施工接入电网申报及施工 1）接入系统的申报流程 2）接入系统的施工资质 25/28 四、储能在配电网中的辅助应用 储能系统在配电网中的辅助应用储能系统在配电网中的辅助应用 1、大型电机辅助启动应用。 工况企业大型电机启动时间长，对系统电压影响较 大，电压太低时不能正常启动，采用与电机容量匹配的 储能系统并接在电机工作点，对改善电机启动性能有较 好的作用。 2、配电网检修应急电源应用。 10KV配电变压器检修时，可以采用移动式储能电源