長興10千伏雉城儲能電站調控精益化管理實踐

■ 國網浙江省電力有限公司長興縣供電公司 朱 昊 鄭 城 王佳峰 牛傳臣 畢祥宜 陳永波 趙吉康 姜 濤

長興10千伏雉城儲能電站是全國首座大型電網側鉛碳儲能電站，其建成投運為長興電網提供了綠色低碳的全新供能方式，是源網荷儲高彈性電網建設典型應用實例。相較于煤電燃機，電網側儲能具備優(yōu)異的調節(jié)性能，靈活的安裝方式、低碳環(huán)保等優(yōu)勢，為長興電網削峰填谷、無功力率管控、新能源消納、重要用戶保電、黑啟動等方面提供了全新的支撐。以電網側儲能多場景應用為契機，長興供電公司積極開展電網側儲能調控精益化管理體系構建，充分發(fā)揮儲能綜合效益，進一步提升儲能綜合運行指標，為全國電化學儲能電站建設提供經驗參考。

在碳達峰、碳中和目標要求下，國家已經明確要建立以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，新能源裝機的快速提升，以及電力系統(tǒng)正在發(fā)生的變化，使得儲能剛需屬性愈發(fā)增強。儲能是解決新能源消納問題的最佳方案。新能源裝機的增長，加大了電網消納壓力，配置儲能是主要解決方式，相關政策已明確配置比例要求和優(yōu)先消納。

目前，儲能技術的應用范圍已涉及發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)。電力儲能不僅具有快速響應和雙向調節(jié)的技術特點，還具有環(huán)境適應性強、配置方式靈活且建設周期短等優(yōu)勢。預計到2050年，我國能源革命將取得階段性成果，能源生產和終端消費環(huán)節(jié)新能源比重將超過“兩個50%”，儲能市場空間巨大[1]。近年來，在技術進步、需求增長、政策支持等多重因素共同影響下，我國電力儲能技術應用快速發(fā)展且已初具規(guī)模。

在電網側，為應對新能源大發(fā)展和特高壓電網建設，急需提高電網調節(jié)靈活性及穩(wěn)定性，充分發(fā)揮儲能技術調峰調頻、系統(tǒng)備用、黑啟動、改善電能質量等作用[2]。儲能在電網側的應用能夠緩解電網阻塞、延緩輸配電設備擴容升級、輔助發(fā)電側進行調峰，還能參與電力輔助市場服務，包括系統(tǒng)調頻和備用容量，尤其在調頻方面能夠發(fā)揮非常大的作用。

為應對地區(qū)電網清潔能源迅猛發(fā)展、電網峰谷差進一步加大、電網調峰能力和運行控制難度偏大的問題[3-4]，同時，為解決電網負荷峰谷差大、尖峰負荷持續(xù)時間短、負荷波動速率大、供電能力嚴重不足、春節(jié)無功管控難等問題，緩解電網迎峰度夏、度冬供電壓力[5-6]，結合電網側儲能電站建設周期短、布點靈活的特點，浙江省公司試點開展了長興儲能示范工程的建設與應用，長興儲能示范工程規(guī)模12兆瓦/24兆瓦?時（10千伏電壓等級接入），位于長興核心城區(qū)，于2020年10月參與并網運營，其間充分發(fā)揮其削峰填谷作用，滿足高峰電網調峰需求，保障長興城區(qū)電網電力供應，其建成投運是源網荷儲高彈性電網建設的典型應用實例。

長興供電公司結合儲能電站日常調控業(yè)務工作，積極拓展儲能電站的多場景應用，構建長興雉城儲能電站調控精益化管理體系，主要包含以下3個方面。

拓展場景應用，挖掘儲能綜合效益。基于儲能電站優(yōu)異的調節(jié)性能，積極拓展電網側儲能場景應用。深入開展削峰填谷、無功功率管控、新能源消納、黑啟動電源、提供額外電源支撐、輔助主網斷面潮流控制等多場景應用實踐，充分發(fā)揮儲能綜合效益，構建安全高效、協(xié)同提升的多元融合高彈性電網示范陣地。

梳理關鍵指標，構建儲能評價體系。根據儲能電站運行模式及關鍵指標，開展儲能運行特性綜合指標分析。不斷優(yōu)化儲能電站評價體系，對儲能電站進行全面有效體檢，實現(xiàn)儲能電站運行狀態(tài)指標的“全透視”，實現(xiàn)儲能電站從定性分析到定量分析的升級，為持續(xù)開展儲能探索和新場景應用提供數據支撐。

調動有利資源，培養(yǎng)儲能調控人才。以電網側儲能場景應用為契機，開展儲能調控管理人才隊伍培養(yǎng)工作。調動公司一切有利資源，組建儲能并網科技攻關團隊，建立“以人為本、輪崗鍛煉、創(chuàng)培一體”的儲能調控人才培養(yǎng)機制，盡早培養(yǎng)出一批優(yōu)秀的儲能調控運行管理復合型人才。

主要內容

基于雙碳目標，長興供電公司積極構建電網側儲能調控運行管理體系，多方向拓展儲能電站應用場景，不斷優(yōu)化拓展儲能電站綜合特性評價體系，努力培養(yǎng)一批技術精湛、技能精益、服務優(yōu)質的儲能調控管理復合型人才，具體做法包括以下幾個方面。

創(chuàng)建管理機制，統(tǒng)一協(xié)調組織

在公司領導的統(tǒng)籌管理下，調控分中心成立電網側儲能調控運行工作小組，以調控分中心主任為組長，調控、運方、繼保、自動化及各部門專職為成員，根據省調、地調相關文件精神，結合自身業(yè)務需求，制定儲能電站應用場景拓展計劃，定期召開工作推進會，保障儲能電站多場景應用工作有序推進，如圖1所示。

圖1 儲能調控管理工作實施框架

發(fā)揮綜合效益，拓展場景應用

為應對長興電網清潔能源迅猛發(fā)展，電網負荷峰谷差大、尖峰負荷持續(xù)時間短、負荷波動大，供電能力嚴重不足，春節(jié)無功管控難等問題，緩解電網迎峰度夏、度冬供電壓力，長興供電公司積極拓展電網側儲能多場景應用，開展多場景應用實踐，進一步形成儲能與“源網荷”融合的高彈性電網應用實例，助力雙碳目標實現(xiàn)。

“削峰填谷”策略實踐?；趦δ茈娬舅鶎?10千伏JL變2臺主變容量均為40兆瓦，且設備老舊，抗短路能力低下，迎峰度夏期間JL變主變不滿足“N- 1”校驗要求，嚴重影響長興城區(qū)電網的供電可靠性，長興供電公司利用儲能靈活的充放電能力，發(fā)揮儲能“削峰填谷”的調峰作用[7-8]，有效緩解用電峰谷矛盾。

根據省調要求，儲能電站目前執(zhí)行“一充兩放”運行策略，如圖2所示，1天之內，充電時間為6小時，放電時間為2小時；同時，長興供電公司根據城區(qū)電網負荷特性以及儲能電站的運行數據，開展儲能柔性充放電試驗研究，如圖3所示。目前，已取得初步試驗成果。自儲能電站投產以來，通過以上充放電策略的研究實踐，有效削減長興城區(qū)電網的負荷峰谷差，負荷曲線更加趨于平滑。

圖2 “一充兩放”運行策略

圖3 “柔性充放電”運行策略

輔助春節(jié)無功管控。針對長興城區(qū)電網10千伏電纜線路較多、容性充電功率高，每年春節(jié)期間無功倒送情況嚴重是長興電網無功力率管控的難點和痛點。

長興供電公司充分利用儲能電站SVG和PCS無功調節(jié)功能，接入地調AVC系統(tǒng)，優(yōu)先利用SVG進行無功調節(jié)，SVG補償不足時再通過改變PCS無功設定值并投入，據了解，儲能電站最大可發(fā)出7.4兆乏的感性無功，相當于在10千伏母線上裝設了1臺電抗器，有效緩解春節(jié)期間長興城區(qū)電網無功倒送大、力率管控難的問題，如圖4所示。

圖4 2021年春節(jié)儲能無功曲線

輔助主網斷面潮流。在迎峰度夏高峰負荷期間或主網設備檢修情況下，長興電網220千伏四線斷面常出現(xiàn)電網負荷超載情況，而主網設備升級改造工程存在投資大、電力設備利用率低、施工難度大、工期長以及運維成本高等問題，利用儲能電站的放電功率可以有效輔助主網斷面潮流控制，其最大可提供1.2萬千瓦的放電功率來彌補主網斷面缺口。

根據主網斷面潮流的日負荷曲線特性，合理向省調上報儲能電站的計劃充放電曲線。在每日10:00、16:00的負荷高峰，利用儲能電站放電功率彌補斷面缺口，如圖5所示；另一方面，加強斷面潮流監(jiān)視，提前預判每日負荷走勢，改變儲能電站放電曲線，以滿足各時段的斷面控制要求，減少相應方式調整帶來的工作量以及安全風險。

圖5 儲能彌補湖州主網四線斷面缺口

黑啟動控制策略研究。相比傳統(tǒng)的火力發(fā)電機組，儲能電站作為電網黑啟動電源，具備響應速度快、運行狀況穩(wěn)定等特點，長興供電公司將儲能電站作為湖州電網黑啟動電源，具體實施路徑如下：儲能電站經110千伏JL變主變升壓至110千伏，由110千伏KS 1705線輸送至220千伏KL變，再經KL變主變升壓至220千伏，由220千伏KT 2P88線輸送至220千伏TF變，再經220千伏RT 2U19線到220千伏CR電廠，最終啟動CR廠，如圖6所示。目前，該方案已經得到浙江省公司電科院的理論論證。

圖6 以儲能電站為黑啟動電源實施路徑

保障重要用戶供電。JL變作為長興城區(qū)電網負荷的主要電源點，涉及重要用戶較多，在JL變發(fā)生主變及以上故障失電，或變電所全停全檢時，存在JL變聯(lián)絡線限額瓶頸及周邊變電所的轉供壓力，很難做到全停全轉等問題。

長興供電公司將儲能電站作為一個配網電源點，完成JL變主變及以上故障或檢修情況下的母線轉供，為電網提供額外電源支撐，提升毫秒級精準切負荷容量，避免或者降低直接切除用戶負荷帶來的社會影響，有效保障重要用戶供電；同時調控分中心編制針對JL變10千伏I、II段母線相關重要用戶的保供電方案，通過儲能電站完成一鍵順控功能，進一步提升長興城區(qū)電網的供電可靠性。

促進清潔能源消納。近年來，長興電網新能源發(fā)展迅猛，新能源發(fā)電的不確定性給電網消納帶來了前所未有的壓力。長興供電公司充分利用儲能電站充放電快速切換性能，平滑新能源發(fā)電的波動性，平抑新能源發(fā)電的反調峰性，提升長興地區(qū)新能源的消納率和利用率。

在負荷較低的節(jié)假日期間，長興供電公司根據光伏超短期功率預測和負荷預測情況，動態(tài)調整儲能充放電時間，使得光儲聯(lián)合系統(tǒng)功率曲線與負荷曲線擬合，通過儲能電站充電特性有效吸收光伏發(fā)電的過剩電能，有效緩解光伏發(fā)電反調峰帶來的壓力，平滑新能源發(fā)電輸出功率曲線，如圖7所示，促進長興地區(qū)新能源的滲透率和消納率。

圖7 “光伏+儲能”典型周負荷擬合曲線

智能管家服務，提升運行指標

針對電網側儲能的運行模式及關鍵運行指標，長興供電公司研究開發(fā)儲能電站智能管控平臺，主要包括：儲能關鍵運行指標分析、儲能異常信息和異常指標數據分析、儲能故障缺陷管理等功能模塊。

儲能運行指標分析。通過地縣調控一體化自動化支撐系統(tǒng)（OPEN3000）和電量信息采集系統(tǒng)，采集儲能電站節(jié)點功率，電量以及電池狀態(tài)量等各類數據，對儲能電站開展運行數據指標分析，如圖8所示，下設儲能調控運行5大類指標，分別為：功率指標、電量指標、儲能單元運行指標、能效指標、可靠性指標。

圖8 儲能調控運行關鍵指標

儲能異常信息分析。開展儲能電站異常信息和異常指標數據分析，通過大數據算法等研究方式，研發(fā)了一款儲能電站異常信息篩查工具，如圖9所示，搜索出異常信息，及時發(fā)現(xiàn)儲能電站設備缺陷，精準定位儲能電站問題設備，進一步提升儲能設備運維效率和安全水平。

通過儲能電站異常信息搜索和分析，為下一步儲能電站故障缺陷處置提供了重要數據信息支撐，同時能夠為對比各儲能廠家設備優(yōu)劣提供數據支持，為全面其他地區(qū)電網側儲能電站建設提供經驗參考。

儲能故障缺陷管理。進一步建立以“發(fā)現(xiàn)—處置—歸檔”為核心的儲能故障處置流程，調度員是儲能故障處置的核心人員，負責協(xié)調各單位完成儲能故障處置。明確各自職責，實現(xiàn)分工與協(xié)作，構建基于電網側儲能的故障處置動態(tài)管理指揮體系。在故障各個處置階段，調度員需全過程記錄故障處理情況，最終形成儲能故障處置分析總結報告，作為重要材料進行歸檔保存，儲能故障缺陷管理內容，如圖10所示。

圖10 儲能故障缺陷管理內容

創(chuàng)新培養(yǎng)機制，培育青年人才

長興供電公司以電網側儲能應用為契機，開展儲能調控管理人才隊伍培養(yǎng)工作。建立“以人為本、輪崗鍛煉、創(chuàng)培一體”的儲能并網科技攻關人才培訓機制，如圖11所示，組建儲能并網科技攻關團隊，專注培養(yǎng)一批優(yōu)秀的儲能調控管理復合型人才。

圖11 儲能并網科技攻關人才培養(yǎng)工作方案

儲能調控管理人才培養(yǎng)工作由調控分中心、運檢部、營銷部、發(fā)展部、安監(jiān)部等部門聯(lián)合開展，內容涉及調控運行、運方、繼電保護、自動化等多個專業(yè)，結合儲能電站多場景應用實踐，開展儲能調控各專業(yè)輪崗鍛煉、參與梳理儲能電站調控運行相關業(yè)務管控流程等。

自長興10千伏雉城儲能電站投運以來，長興供電公司深入拓展儲能電站多場景應用，努力構建儲能電站調控精益化管理體系，充分發(fā)揮儲能電站綜合效益，積極培養(yǎng)儲能調控運行管理人才，為下階段長興供電公司儲能調控運行規(guī)范化管理夯實了基礎。應用成效主要包括以下幾個方面。

電力調節(jié)器，優(yōu)化電網負荷特性。根據長興城區(qū)電網負荷特點，長興供電公司重點從“削峰填谷”功能層面入手，經過校核，制定了儲能電站充放電方案，通過儲能電站日常參與電網調峰，滿足地區(qū)“早高峰＋晚高峰”電力供應需求，有效降低峰谷差，優(yōu)化負荷特性。截至2021年8月，雉城儲能電站共完成充電電量599.01萬千瓦?時，放電電量479.29萬千瓦?時。

協(xié)調互補，增強新能源消納能力。長興供電公司將其儲能特性與可再生能源自身調節(jié)性能相結合，利用儲能系統(tǒng)的雙向功率特性和靈活的調節(jié)能力，提升長興電網風電、光伏等可再生能源發(fā)電的可控性和滲透率，大大提高了地區(qū)可再生能源就地消納與可靠運行的能力。

企業(yè)內部控制管理是以專業(yè)管理制度為基礎，以風險防范和有效監(jiān)督管理為目的，通過打造完善的過程性管控體系、流暢的管控流程來為企業(yè)經營發(fā)展保駕護航的一種規(guī)范性行為。有效的內部控制管理對實現(xiàn)企業(yè)的統(tǒng)籌性經營發(fā)展意義重大，在有效的內部控制管理約束下能夠引導各部門員工更好的落實自己的職責，確保企業(yè)財務管理信息的真實有效，將企業(yè)發(fā)展運營過程中可能遇到的財務風險控制在合理范圍內。

迭代升級，強化源網荷系統(tǒng)功能。儲能電站具備毫秒級響應調度指令能力，能夠提供快速功率支撐，提高電網暫態(tài)穩(wěn)定性。長興供電公司將其納入“源網荷儲”統(tǒng)一管理，與精準切負荷系統(tǒng)相配合，參與電網緊急控制，提供電源支撐，實現(xiàn)儲能電站源荷快速轉換，極大增加長興電網安全穩(wěn)定裕度。

提質增效，助力電網經濟運行。儲能電站的投入使用，有效降低了所屬變電站主變的損耗，提升設備經濟運行水平。通過調節(jié)儲能電站出力，使得屬地變電站主變處于經濟運行狀態(tài)，促進電網損耗降低，同時，儲能電站的投運能夠有效延緩配網設備的容量升級需求，緩解配網系統(tǒng)局部輸送能力阻塞問題，也有利于降低電網運行、維護和升級增建的費用成本。

智能管家，提升“城市充電寶”效能。長興供電公司開展儲能電站運行指標綜合分析，不斷優(yōu)化拓展儲能電站評價體系，對儲能電站進行全面有效體檢，實現(xiàn)儲能電站運行狀態(tài)指標的“全透視”。通過大數據算法等分析手段，開展儲能電站異常信息和異常指標數據分析，發(fā)現(xiàn)儲能電站設備缺陷，實現(xiàn)儲能電站故障缺陷規(guī)范化管理，為持續(xù)開展儲能探索和新應用場景提供數據支撐。

改進及對策

自電網側儲能項目投產以來，針對儲能電站開展多場景應用，長興供電公司積極構建儲能調控運行精益化管理體系，目前已取得了初步成效，為進一步優(yōu)化儲能調控規(guī)范化管理夯實了基礎。下階段將繼續(xù)從以下方面開展儲能技術應用。

深度利用儲能電站的充放電特性，緩解輸變電容量阻塞問題，延緩輸變電設施的升級投資。

繼續(xù)開展儲能充放電效率研究，針對不同條件下的儲能充放電功率，尋找儲能最優(yōu)充放電模式，最大限度地降低儲能充放電過程中的能量損失。

繼續(xù)開展“光伏＋儲能”協(xié)調控制策略研究，利用儲能系統(tǒng)雙向功率特性，提升新能源就地消納與可靠運行的能力。

規(guī)范儲能電站日常運行管理，完善儲能電站應用全過程標準體系。

開展儲能電站投資效益評估?；陔娋W側儲能的應用場景、政策要求、價格機制、市場機制以及電網業(yè)務監(jiān)管機制等方面分析，建立電網側儲能投資回報機制。