北京能高研发总监周飞：用于大规模储能系统的PCS技术

10月24-25日，由中国华能集团清洁能源技术研究院、中关村储能产业技术联盟、中国能源研究会储能专委会联合主办的“2017发电侧储能技术商业化应用论坛”在青海西宁举行。在“发电侧储能项目开发问题探讨”分论坛上，来自甘肃省电力公司、内蒙古电力公司、北京睿能世纪、江苏峰谷源、科陆电子、中天科技以及北京能高等公司的专家及代表做了主题发言。

北京能高自动化技术股份有限公司研发总监周飞就“用于大规模储能系统的PCS技术”进行了主题分享。

以下为能见 App 整理的发言实录：

周飞：各位专家，各位领导，各位嘉宾，大家中午好！

之前各位专家从电网的角度，从发电的角度，还有从系统的角度讲了很多关于储能的东西，我从PCS的角度给大家做一个交流。

我这里大概是三块，一个是PCS的技术，还有最近在做的一些典型的应用案例，还有能高产品和系统的介绍。

第一，PCS技术在这个系统里面的位置，一端连接储能元件，一端连接电网。这个大家比较清楚，我不具体细说。由于PCS一边要连接电网，一边要连接储能元件，我将从这两个角度进行介绍，首先从电网的角度，刚才阮总讲的非常好，跟电网怎么互动，储能的PCS也是一种电力电子装置，这种传统的电力电子控制技术，只是跟踪电网的电压和频率，做一些有功和无功的调度，它其实并不算是一个非常友好的东西，没有惯性，受到扰动之后变化非常快。要做到对电网更加友好，一方面要提供电压的支撑，另一方面是频率的响应。电压支撑这块主要靠的是电力电子装置本身的控制，并不是储能专有的，风电、光伏变流器也可以做，因为之前研究过很多了，电压这块我不细说了。

频率响应这块，阮总刚才讲的频率响应非常好，电网频率发生扰动变化后，第一步是PCS要输出惯性，我写的一个惯性的公式可能跟阮总的表达方式不一样，但是内涵是一样的，我再不细说了。

第二步PCS要参与一次调频，主要是一个比例调节，是一个有差的调节，并不能完全调回到额定值，所以还要有一个AGC调频，这样的话，PCS的指令由四部分组成。

系统满足传统的不管是削峰填谷或者是平滑，或者是备用等等这些的功率指标要求，加上惯性的输出，加上一次调频，加上二次调频（AGC调频）共同组成。

2、跟储能元件接口，因为储能元件的种类非常多，需要跟PCS连接的储能元件目前常用的主要是铅酸，铅炭，锂电池，还有液流类的电池，比如矾液硫电池，锌溴液流电池，还有超级电容，这些储能元件用在大规模的储能系统里，我说的大规模是一是指容量比较大，或者功率比较大，它会面临一系列问题，比如说铅酸，铅炭，锂电池，在成组的过程中涉及到并联的问题，并联会涉及到充放电过程中的环流问题，还有出现故障之后怎么隔离，隔离之后又怎么把故障的电池更换之后再投运到系统里，涉及到一系列的问题。

另外对于液流类的电池，都会有一个激活问题，就是初次需要从零压启动来激活，在使用过程中还有电解液混液的维护问题，这块也有一些特殊要求。

对于超级电容功率型的应用来说，因为电容电压要从零开始充起来，在使用过程中，电压范围变化比较宽。针对这些问题，我们通过DC/DC扩展的方式来解决，包括通过DC/DC的并联来解决并联带来的环流问题，维护问题，隔离问题。同时，DC/DC还可以从零压启动，也可以适用比较宽的范围，甚至直接和未来的直流供电系统连接。

目前，我们推出从25千瓦一直到500千瓦的DC/DC的产品，和传统的PCS，也就是单级的DC/AC型PCS，一起构成储能系统，下面我结合几个正在做的案例来具体说一下。

第一、跟液流电池的配合。我们做了1兆瓦的PCS系统，由4台300千瓦的DC/DC和1个1兆瓦的DC/AC组成\系统，主要和目前比较成熟的250千瓦液流电池匹配，在低压端，从0伏到400伏均可工作。所以它在液流电池的激活的过程中效率高，还有速度比较快，发热量也比较低。同时，整个系统内部的母线低压提高到800伏，交流侧电压达到500V，DC/AC的逆变效率更高，还有DC/AC整体成本更低，交流侧的配电成本也都会有所降低，虽然我们是一个双机型的系统，但是因为DC/AC侧的效率提高，整个系统的效率和传统方案是大致相当的，但是成本比传统低压解决方案更低一些。

这是另外一种，我们用电池组成的一种大规模的运用，做削峰填谷的。这个我们主要针对的是锂电池和铅炭的，我们现在做了一个方案，是N+M的方案，这个系统的提出也是结合实际在削峰填谷应用里面可能会遇到的有多个配电变压器，分别接不同的负载，每个变压器之间可能没有考虑负载匹配的问题，并不能发挥各自的优势，我们也是通过DC/DC和DC/AC组成了这么一套混合性的系统，它的好处，一个是电池可以在所有的系统之间共享，另外一个，变压器之间的潮流可以通过DC/AC来调度，提高整个系统设备的利用率。

这是另外一个跟DC/DC相关的典型应用，是直流直供电系统，这个系统是由光伏发电，给直流负载直接供电。这个系统整个光伏电站建的是一套全直流的光伏电站，光伏发电通过DC/DC的两级的升压，直接升到正负10千伏，然后送到直流负荷中心，在直流负荷中心有直流的储能，有直接给直流负荷供电的DC/DC，这个系统里涉及到了多种类型的DC/DC应用，将在今年年底投运。

接下来是我们公司的大概介绍，因为最后一个，我也得节省点时间，能高在2007年成立，在2012年成立了青海能高，主要是以智能控制和电力电子技术为核心，涉及几大业务领域，包括风、光、储、电变流设备，以及提供系统解决方案的服务。

这是我们的应用方案，包括电力系统的调峰调频的，新能源接入的，工商业的削峰填谷，或者是电力扩容，还有微电网型的应用，有完全并网型的，也有在电网末端做并离网型的，还有独立型供电，还有交直流混合型的，带交直流负载的，这我们提供的系列化的产品，包括传统型的PCS，就是DC/AC单级逆变型的，还有光伏互补一体型的。直流DC/DC全系列的产品，还有一些能量管理的产品。

这是我们已经建成一些应用，这个是在海东地区建成的第一个光储应用的项目，一期已经建完了，主要是光伏和储能。二期计划还要再增加一些充电桩和锌溴液流电池。

我们公司在2010年就开始做一些光伏储能互补的项目应用，这个在陕西做的非常多。这是在科技部楼里，一套风光储的系统，是由能高整体设计，包括里面核心的PCS和能量管理都是由我们来做的。

这是在新疆的独立供电项目。

这是也是在新疆的，给偏远的导航站做的光储的应用。

这是在山西的一个风光储的应用，这个最早通过DC/DC扩展来实现大规模储能的一种应用。

这是在交大做的一些光储项目。

这是带电动车充电桩的项目，用来解决大量充电桩使用带来的配电扩容问题。

希望和在座的合作伙伴一起合作共赢。谢谢大家！

（发言为能见 App 整理，未经嘉宾审核）