3月28-29日，由中国风光储网、绿电储能联盟、国家电投融和元储等单位联合主办，上海贺励商务咨询有限公司承办的2023中国国际储能产业大会&中国储能虚拟电厂大会（简称：金砖储能论坛）在上海大华虹桥假日酒店顺利召开。同期活动：2023中国储能行业评选活动暨颁奖典礼。
平高集团储能科技有限公司副总经理 阮鹏 出席论坛并发表主题演讲——《新一代百兆瓦级储能电站协调控制系统》
以下为演讲实录：
今天我给大家分享的是《新一代百兆瓦级储能协调控制系统》。
我分享一下储能协调控制系统的起源和发展背景。
来自于2017年到2020年这个阶段，国内出现的电网侧储能建设的热潮，在电网侧储能建设之后，从电网的角度去思考集中式的储能电站，应该具备什么样的功能，当时各个地方提出了需要具备一次调频，动态无功响应这样一些快速功率调节需求。储能变流器单机本身具备这类功能，所以一开始的时候技术方案采用单机调节，但是单机调节，整个大的集群形成之后，会产生由于PCS内部的电参量采集的精度考虑导致的成本的问题，不会太高，包括多机之间动作不一、互相产生功率扰动和采集扰动，电站整体的功率响应效果不好。后来整个行业就思考建立一套集中储能协调控制系统，把储能变流器的集群进行统一的电量采集，统一算法计算，统一功率控制，所以应运而生了储能的协调控制系统。
随着储能协调控制系统的成功应用，在各个地方也出台相应的标准，要求大型的储能电站、新能源电站具备一次调频功能，也有一些地方进一步提出动态无功的需求。2021年国标GB/T40595的实施，明确提出这方面的需求，也促生系统的标配化，近年来大型储能电站的数量不断增多，这一块形成了储能电站的一个标准的系统。
早期的储能电站中储能系统由EMS、PCS、BMS组成，后续经过协调控制器的加入增加了一个协调控制层，由一个控制器通过快速通信的手段来控制每一个PCS进行集群控制。国家能源局对储能提出的要求，像主动的惯量支撑、安全性，行标2246也提出相关的一些要求。
近年来，根据CNESA统计，现在已经有70多个百兆瓦级的项目已经在规划和建设当中，大量的大规模集中式储能电站正在陆陆续续地在建设。
我们逐渐形成了一些标准，这是作为主要参编单位，团体标准已经发布《电化学储能电站协调控制器技术规范》，我们主要参编的国家能源局行标目前处于征求意见稿的阶段，希望大家积极提出宝贵意见。
介绍一下我们早期的产品。
平高储能设计储能协调控制器源于有幸在国内比较早地参与一些百兆瓦级别储能电站的建设，其中比较典型的是江苏的苏州昆山储能电站和南京江北储能电站。
这两个电站的规模是110.88MW/193.6MWh，当时还是以1000伏的系统为主，变流器的规格是在630千瓦/台，整个全站有176台PCS，昆山有4个并网点，江北有16个并网点，江苏电网提出的要求是一次调频的响应时间在400毫秒以内，动态无功响应时间在在30毫秒之内，精切负荷响应时间是在100毫秒之内，提出相应的指标的要求。
在建设设计初期，我们调研了很多的技术路线，有硬线控制系统，GOOSE协控系统，EtherCAT协控系统。我们经过进行比较，硬线控制在集群控制可以支持，但是需要做一些定制。在GOOSE也是可以支持，但是需要多层，因为单机容量的问题需要多层进行控制或者定制。EtherCAT系统因为是分散式，可以任意的扩展规模，所以单系统可以支持。
关于16个并网点，硬线控制很难支持，而GOOSE因为定量采集内部总线是内部的总线，不是开放的总线，所以受标准化设备的局限，标准设备接口是远远达不到16个的，所以需要定制专用设备，而EtherCAT作为分散控制是开放式的架构，根据需求可以任意增加，整个EtherCAT这种形式能够支持更多的并网点。
因为有的控制的功能是需要并网点进行聚合控制，有的需要分散控制，独立的控制，所以这一块需要进行灵活组合进行控制，这一块整个的硬线控制、GOOSE控制，标准化的支持相对困难一些，需要很多的定制的工作，对于EtherCAT开放式架构更灵活，更开放。
功率调节时间，一次调频的时间基本上都能够满足，但是动态无功对大集群，因为整个的通信需要的时间，EtherCAT更容易满足一些，包括其他的负荷，当时做综合对比，就选择了EtherCAT的路线，通过一种环网的形式进行双环网的备份的形式进行控制，统一的进行采集，进行算法计算，进行分布式的控制，实现通过同一工业环网进行功率控制。
这是开发的整个系统，进行相关的一些功能设置，一些软件的定制设置等等参数。
这是我们的一些情况。
我们通过昆山这些项目实施得到比较好的结果，整个的一次调频的时间，从频率越死区到整个完成，整个功率爬坡完成是小于95毫秒，动态无功响应小于30毫秒，也是功率爬坡完成，源网荷响应时间小于85毫秒，我们在2021年，这是中国电科院做的并网检测，总共20项检测相应的测试结果，在2021年获得中关村储能联盟年度的技术创新大奖。
基于上述技术路线我们开发新一代的百兆瓦级的协调控制系统。为什么开发新一代？主要是几个考虑：
第一，零部件可靠供应的考虑。我们在第一代设计的时候基于德国倍福的一些产品，需要通过进口 ，随着疫情和贸易战以及科技战的影响，在零部件供应商周期比较长，需要保障供应的自主可靠。
第二，从系统架构，受到倍福标准卡件接口规格的一些限制，在我们这类应用中，难以实现EtherCAT整个通讯技术平台的更优秀的性能，所以需要开发一些针对性的设备来做性能进一步的挖潜。
第三，和储能设备进行深度的融合。
基于整个的情况，提出了新一代产品的设计目标，完全可以自主地设计生产，控制PCS超过256台，并网点超过16个，EMC抗干扰能力更强、动态无功动作时间在5毫秒之内，尺寸更小，能够集成到PCS内部。
这是开发的结果，实现完全自主化生产、自主化实施的产品，主要是由三个部分组成：协调控制主机是算法的核心和通信的核心，能够支持各种通信协议，包括支持GPS对时等等的情况，最大能够支持超过256台的变流器，以及超过单个系统进行300MW的储能电站进行控制，也采用了无风扇的设计。
还有相关的电参量采集，也是分布式的采集的方式，可以直接采用CTPT，可以进行多种电参量参数分析，包括基波电压、电流相量、有功功率、无功功率、频率、频率变化率、谐波参量、三相不平衡的参量、低频振荡、次同步振荡、超同步振荡等等，我们采集的速率到25K的速率，整个的采集精度通过第三方监测优于PMU设备采集精度标准要求。
这是协控从站的情况，控制指令最快可在微秒级周期实现下发。
这是产品第三方检测的结果，测量精度误差在±0.0003Hz内，一次调频动作时间大概测算20.9毫秒，动态无功率是在4.44毫秒。
我们设计了一套仿真平台，模拟整个256台的变流器进行运行，进行实际容量的测试。
通过新一代产品分析，目前具备这些特点，首先同步性可以在US级以下，功率刷新周期已验证的可以在50US进行刷新，可以支持更多台的集群的控制，以及分布式的部署，包括开放式的协议，因为ETG是全球公开的协议架构。
这样一些参数可以给我们整个方案带来一些优势，多目标的灵活组合的协调，通过算法进行组合实现更灵活，二是可以进行分区，因为采用环网的架构，包括分区的控制，所有都通过软件定义。三是可扩展性，随着有的项目可以分期建设，每期建设不需要额外地去动作太多，直接把环节闭环，在需要增加的时候，就把环打开，重新组一个环就可以了。四是可以减少现场的线缆成本，五是高速的性能实际上从技术性能上，可以具备探索储能实现多种复合功能，例如节省场站再加装SVG设备费用的可能性。
目前在五个站进行工程应用，正在实施，将近770WMh的电站进行实施。
这是目前的一些技术平台，在做一些整个技术平台应用展望，实际上上午和企业各位专家分享，关于整个储能系统对于电网来讲，很多的价值在于它的快速功率响应以及精确功能控制，在电力系统中，功率控制需求有很多的时间尺度，现在具备一次调频，还有惯量、同步振荡、黑启动等等事情，这个也是国家能源局发布的《关于十四五科技创新规划》当中提出，要对在主动支撑和并网安全性的一些技术进行探讨，我们目前开发的这套系统，为大型储能电站提供了一套开放式的控制平台，不断探索各类功率调节功能。
这是对电网支撑性，目前看近期可能有这些应用，比如说惯性响应、阻尼、一次调频、动态无功支撑、无功调压、并离网、离并网无缝切换，这是在面向电网电力系统当中大型储能电站应用的展望。同时也面向一些微电网的应用，尤其海外一些大型工矿系统微电网当中需要很多的暂态控制进行组合，通过这个技术平台来实施整个微电网的稳定的运行。
进一步的发展趋势，可以进一步融合，不管是在主控这一端和EMS进行融合，以及从站控制这一端和PCS进行深度融合，形成一个融合性的储能系统，尤其现在的组串式的发展趋势带来变流器的数量和集群规模越来越大。
简单介绍一下平高储能的情况，是平高集团的储能的业务板块，集团始建于1970年，是我国中低压、高压、超高压、特高压开关重大装备研发制造基地，现在也是归属于中国电信装备集团。经过50年的发展，围绕着输变电装备以及能源系统综合解决方案来提供完整的解决方案。
平高集团储能科技有限公司是平高集团发力储能板块的核心平台，响应我国混合所有制改革，通过强强联合设立的专业化公司，也是国内比较早进入储能领域的公司，目前聚焦于研发设计、生产制造、运维服务，包括相关的储能的一些核心零部件的研制、销售和服务。目前在累计建设运营的已经大概接近4GWh的项目。
谢谢大家！
