上能电气高级专家钱大猷：电网稳态、暂态情况下储能PCS动作行为探讨

中国化学与物理电源行业协会储能应用分会产业政策研究中心统计数据显示，截止到2017年底，全球光热及风光发电并网储能项目共计246个，装机总规模达10.3GW。新能源发电侧建大型储能电站对促进可再生能源消纳，缓解日益突出的弃风、弃光问题，提高电网安全稳定运行水平意义重大，备受行业关注。

9月19日-20日，2018首届全国发电侧储能技术与应用高层研讨会在西安召开，就进一步推进储能在发电侧上的项目规划、安全施工、系统集成技术应用、运营模式、电网接入、标准体系、风光储电站考核机制、调度模式、储能项目备案、审批流程和体制机制等方面展开深入讨论。

上能电气股份有限公司高级专家钱大猷出席会议并发表主题演讲《电网稳态、暂态情况下储能PCS动作行为探讨》。

以下为演讲实录：

钱大猷：这次会议有两个题目，一个是电网接入，一个是标准规范，我就这两个题目谈一下我的看法。

一、电网稳态暂态时储能PCS动作行为探讨。

随着全球气候条件恶化加剧，靠化石能源维持能源消费已经不现实了，可再生能源必定逐渐渗透甚至完全替代化石能源。可再生能源大多是通过电力电子装置将风光转换成电能，传统电网中的功率和电压的波动大多是由负荷的波动而带来的，风光能源中功率和电压的波动却大多是由于风光能源自身的波动带来的。电网稳态的时候，PCS高效率快速精确的调节，可以达到远较传统电源优异的调频调压性能。由于同步发电机和同步调相机都是通过机电过程来达到调整的目的，所以时间很长，少则几秒多则几十秒，而储能系统调整频率合电压，是利用储能PCS电力电子硬件的微秒级的反应来控制，这样就可以高效率、高快速性高精确性的达到调频和调压的目的。

由于风光功率的波动，这一优点已经得到了电网单位的欢迎，这可以从最近各地供电局纷纷安装调峰电站看出，比如镇江101兆瓦的储能调峰电站。我们上能电气在拉功率电力电子技术方面有很多年的技术沉淀，因此抓住这个机遇，研制了从50KW到3.125兆瓦的各种储能调峰PCS。可再生能源往往是电源侧带来的功率下降和电压下降，所以我们能判别这个损失是有功损失还是无功损失，来维持电压的稳定。电网除了电压稳定要求外，还有频率稳定的要求，以往调频都是由同步发电机完成的，而储能的调频PCS可以达到毫秒级的调频速度。这个可以看出调频的简单原理，当电压从V1调到V2的时候，我们无功用机组也可以调用出来。

二、电网暂态过程中储能PCS动作行为分析。

传统电网的电源以同步发电机为主，同步发电机由于是电压源，内阻很小，在外部短路故障的暂态过程中内阻几乎为零，因此产生的短路电流达到5—25倍额定电流。为了防止这么巨大的短路电流损害电网，专门发明了继电保护，它以三段式保护的方式，保护本线路和下一阶段线路。风光储新型电网是电力电子装置组成的电网，它将风光能量和化学能转换成电能。

由于同步发电机和电力电子风光储能源具有这么大的差别，因此国家制定了一系列的安全规范和技术标准来保证电力电子电源能够在传统电网中安全可靠的运行。并且根据电力电子电源的渗透性逐步扩大和传统电网自身的发展，还会不断的研究和更新更全面更准确的安全规范和技术标准。电网转态的时候低电压穿越，技术标准就国标里面规定的母线电压为零时还要保持150号秒，这个我觉得是可以值得商榷的，因为母线电压为零就意味着逆变器出口发生了三项完全性的金属性短路，在这种情况下，电能是完全送不出去的，也支持不了上一级母线电压。

在电网暂态，低电压穿越时转发无功的问题。在技术标准中规定，在电网暂态低穿发生时要在30毫秒内立即转发无功，抬高母线电压，我们知道这是为了让系统中同步发电机在故障切除后能够迅速恢复正常频率发电，避免发生次同步振荡，我们上能电气的产品也完全能做到这一点。但是，这里有个问题可能会被忽略，即人为的抬高了母线电压，会造成系统继电保护中的主保护距离保护的阻抗测量误差，增加了测量阻抗，造成距离保护拒动，因此，建议退出距离保护，采用光线电流纵差保护作为主保护。

三、传统继电保护在风光储电力电子电源中的作用

正如前面所说，传统电网的电源是同步发电机，它是电压源，内阻很小，在外部线路短路时的暂态过程中，它的电抗可能消失，仅剩下电阻，因此短路电流会达到5—25倍的额定电流，传统电网为了防止这么大的短路电流损害电网和元件，专门发明了继电保护，以三段保护的方式，来保护本线路和下一段线路。而风光储电源它是电流源，内组很大，它输出最大的电流仅仅是额定电流的1.2倍，这么小的电流使得传统继电保护根本无法整定，也根本无法动作。

以上是我们工作实践中的一点疑惑，希望能够抛砖引玉，引起同行们的讨论，尤其是想得到电网专家的指点。

我们上能公司位于无锡，2017年上能逆变器出货量超过4GW，2014年上能收购世界500强艾默生网络能源光伏业务，拥有全系列光伏逆变器、储能变流器、有源滤波器等相关产品及解决方案。研发中心在深圳，研发团队有20年的电力电子开发经验，以博士硕士为准，取得了多项科技成果。这是我们的产品系列，从集散式、集中式、组串式的逆变方案，覆盖各类应用长颈的解决方案。我们的产品应用在全国各地，高海拔各种恶劣环境下，50千的模块分布式的储能专用，我们做到3.125兆瓦，预装通过集装箱来完成。

这是我刚才介绍的资料，谢谢大家！

如果您从事储能、新能源相关工作，希望在能见发布重要新闻或加入相关行业交流群，请联系能见储能研究员冯优手机：18611722885微信：fengyou0311