这个科技进步奖，让储能产业实现降本增效

igewa2022年12月13日1 Mins read201 Views

随着新型电力系统建设的推进，光伏、风电等新能源占比逐渐增加。由于新能源发电波动性、间歇性和随机性等特性，需要配备储能的应用才能更好地实现消纳和平滑波动，储能逐渐成为推进能源体系低碳转型的重要着力点。

近日，2022年度中国电力科学技术进步奖结果揭晓，国网浙江电力牵头完成的“面向多功能复用的储能电站优化配置与控制关键技术及应用”斩获一等奖，项目聚焦的正是储能电站多功能复用问题。

看到这，对储能有了解的你，可能会有这样的疑问，储能电站不就是个“充电宝”吗？除了充放电还能有什么多功能？

被“低估”的储能电站

目前已建成的储能电站多采用电化学储能方式，具有双向出力，响应迅速的特点，可从源网荷多侧支撑能源清洁高效利用，不仅能够通过充、放电响应新能源的波动，还可以进行削峰填谷。

南麂岛微电网混合储能系统｜刘广扩摄

诸多优势让储能电站建设风生水起，但也存在着较大优化空间：

目前，较为固定比例的配置会一定程度影响储能电站综合利用率。配置过低时，无法满足多种功能需求；配置过高时，会导致储能投资成本增加。

运行模式单一，当前多数储能电站仅执行传统的削峰填谷功能，受电价导向，这些储能电站多在低谷电价时充电，高峰电价时放电。据中电联《新能源配储能运行情况调研报告》统计，截至2021年底，我国电化学储能电站平均等效利用系数仅为12.2%。

电池管理较薄弱，当前储能电站的电池多采用串、并联方式相连，一旦一个电池单体发生故障，将波及储能电站整体运行，可用容量也无法照常释放。

助力储能产业降本增效

为应对储能产业发展中暴露的种种问题，自2015年起，国网浙江电力联合高校、多家省内外能源重点骨干企业组成研究团队，经过7年产、学、研、用联合攻关，突破了储能电站多功能复用优化配置与控制技术。

通过多功能精细控制方法、优化配置平台等方式，实现不同环节、不同场景的需求下，储能电站多时间尺度的多种功能复合应用，充分发挥储能电站功率、能量与容量的三重价值，实实在在提高储能电站整体效能。

项目思路

创新点①｜配置最优功率容量，降低储能投资成本

储能电站建设主要分三步走。

“类型怎么选”是建设储能电站时需考虑的最基础问题，需要通过综合分析储能项目建设需求、负荷现状、新能源装机等信息，实现新能源与储能类型的最优匹配。

其次是需回答“功能怎么用”的问题，需通过分析负荷曲线和新能源出力等运行数据，提出不同场景下储能的复合功能方案和最优运行方案。

最终要解决“方案怎么配”的问题，项目团队通过全寿命周期测算，优化得到储能功率容量配置方案，实现储能配置的经济最优。

储能最优容量配置示意图

据此，项目研究团队研发出国内首套储能多功能复用优化配置平台，覆盖源、网、荷三侧15种储能典型功能配置方案，实现磷酸铁锂、铅炭、液流等10种类型储能的优化配置与运行优化。

研究团队在实验室进行多功能复用优化配置平台开发｜刘广扩摄

创新点②｜协调控制多种功能，挖掘储能应用潜力

储能电站作为优秀的灵活性调控资源，唤醒其闲置时段的应用潜力尤为重要。研究团队一方面通过综合考虑储能电站的最大充放电功率、剩余容量、最大持续时间等因素，将储能的功率和容量分配给不同的功能需求，实现储能功率容量的最大化利用。另一方面，从时域和频域两个维度考量，根据不同功能需求响应时间（毫秒级、秒级、分钟级、小时级），确定协调控制方法，“见缝插针”式调动储能利用潜力。

多功能协调控制示意图

创新点③｜精细管理电池模组，保障储能容量尽用

要保障储能电站的多功能复用能力，除制定整站的控制策略外，还需要精细化管理电站内部的电池模组。研究团队一手抓充放电管理，一手抓电池单体控制，提升储能电站内电池模组进行精细化管理水平。

对于充放电管理，通过优化计算得到最优的充放电电流轨迹，有效降低电池模组的温升能耗，延长其使用寿命。（《如何优化储能配置促进储能产业发展》）对于电池单体控制，研究团队为每个电池单体都配备了电力电子可控开关，当某一电池单体出现故障时，可控开关能够快速隔离故障，保障其他电池模组正常运行，不影响储能电站的充放电容量。

电池单体加装可控开关示意图

为储能电站高效经济运行提供了整套解决方案

2018年2月，“面向多功能复用的储能电站优化配置与控制关键技术及应用”项目成果在当时国内最大容量的用户侧储能电站——江苏无锡星洲工业园储能电站中首次整体应用。通过综合分析星洲工业园区电力负荷情况，项目研发团队明确，园区储能的主要诉求为提升供电稳定性和降低用能成本，据此选取了长时间出力能量型的储能——铅炭电池。通过全寿命周期储能电站收益测算，充分考虑储能寿命衰减，优化提出该储能电站的建设功率和容量为20兆瓦/160兆瓦时，实现储能规划配置最优。

此外，项目研发团队结合该园区负荷曲线等运行数据、当地电价政策，挖掘储能出力“增长点”。最终确定在执行传统削峰填谷功能的基础上，根据不同时段电力负荷特征开展需求侧响应、需量优化、无功支撑等多功能复用，最大化利用储能出力，挖掘应用潜力，实现储能功能组合和运行模式的最优。经两年的运行，该储能电站的利用率提升9.8%，内部收益率提高3.4%。