储能创新项目鉴赏：日本北海道纹别光伏电站储能项目

储能项目和光伏系统一起在11月份并网投运，投运到现在运行情况非常良好，光伏系统容量13兆瓦，储能9兆瓦/8.17兆瓦时，这个系统配置储能配比和国内配比还是有区别的，储能配比大概超过了50%以上的光伏装机容量。

——日立ABB电网有限公司高级销售支持 柏镇

2020年8月26-28日，由中关村储能产业技术联盟、中国能源研究会储能专委会、中国科学院工程热物理研究所主办的“第九届储能国际峰会暨展览会”在北京召开。峰会主题聚焦“聚储能十年之势，创产业十四五新机”，同期举办储能联盟十年纪念论坛。北极星储能网、北极星电力APP对本次峰会进行全程直播。

在8月26日举办的“储能创新论坛”上，日立ABB电网有限公司高级销售支持柏镇为我们进行了“日本北海道纹别光伏电站储能项目”的经验分享。

日立ABB电网有限公司高级销售支持 柏镇

柏镇：大家好，各位储能界的同仁，非常高兴站在这里和大家分享日立ABB电网的成功项目案例，我是来自储能事业部的销售支持，我叫柏镇，我下面进行储能创新点的介绍。

今天这个项目叫日本北海道纹别光伏储能系统的应用，主要先介绍一下它的背景，项目背景就是在2019年9月为日本电力公司提供了光伏储能的一个系统，ABB工作范围主要包括储能的变流器、集装箱、升压变压器、高压开关设备以及eMesh能源管理系统，在2019年9月进行了设备的供货，到达了日本的北海道，日本北海道它是有着非常丰富的电力资源，电力资源由于受到输电线路以及电力资源风和光的容量比较大的一个情况，但距离负荷中心较远，储能建成后对于首都的东京商圈有更多能量有益的补充，这个项目储能系统调试了大概一个月的时间，储能项目和光伏系统一起在11月份并网投运，投运到现在项目运行情况非常良好，光伏系统容量13兆瓦，储能9兆瓦/8.17兆瓦时，这个系统配置储能配比和国内配比还是有区别的，储能配比大概超过了50%以上的光伏装机容量。在北海道地区，有一系列的光伏储能的项目，因为日本在2015年以后对于储能做了非常积极的探索，现在目前全球美国、中国、德国、加拿大、日本等等国家都是在全球储能容量排名比较靠前的国家。日本政府在2015年以后对于储能的调节应用给予了很大的补贴，现在补贴力度在逐渐缩小，但是当时补贴是非常高的。

这个是我们配备的一个系统简单的介绍，日立ABB电网能源管理系统叫做eMesh的系统，肯定是基于硬件、软件及云端，这个主要是将光伏波动变化率控制在1%，提高电网稳定性和电能质量，电站的能源管理系统以及光资源预测系统进行协调和协同控制，帮助电站实现稳定发电，提供理想电能输出，这是一个能源管理系统的作用。

创新首先我们范围包括储能变流器，我们考虑这种方案的思路是因为干式变压器本身体积也小，PCS集装箱不进人免维护的舱体，把干变直接集中在PCS舱里面也节省了电缆长度以及连接的形式，并且可以进行预装，减少了现场的电缆的施工的工期，集装箱对PCS来说采用风冷的冷却形式，因为它散热并不像电池集装箱的要求那么高，对于电池来说，在PCS舱和电池舱之间形成了有效的电气断点，直流侧采用熔断器和隔离开关的布局形式，在直流电池舱里边是布置有汇流柜，一样也是要有隔离开关和熔断器进行保护，所以在两个舱体之间进行有效电气断点，另外一方面也考虑PCS设计寿命在17年到20年，电池普遍寿命应该在10年左右，所以在PCS和电池进行配合的时候，考虑到寿命更换、电池的运行周期以及PCS的运行方式，或者在未来可能会有更好的一个储能的形式来出现，我们直接把电池舱替换掉，这样的考虑上，把PCS舱和电池舱进行了分舱管理的形式。后面4.5兆瓦PCS可以有效节省占地面积，减少了上口断路器数量，以及中压电缆，在交流侧升压变压器也会节省，在中压开关以及中压电缆，一个节省了电缆的数量、长度，再一个减少了故障点，这样单元级容量大的系统对于一个大容量的储能电站来说或者储能配合光伏电站来说，能够更高提高它的效率。PCS转换效率98%说的是PCS自己，根据电科院做的测试，在负载较低情况下依然能够满足98%数值，当在100%满载的时候可以达到99%的转换率，转换效率在手册上实标的还是比较低。噪音在75分贝左右。

这个对于电网来说，频率指令往往在很短时间内就要实现了，20毫秒响应速度非常快，这也和后面控制精度息息相关，在100个毫秒级之内可以实现4.5个兆瓦储能容量双向的传输，吸收释放都在一百毫秒之内就完成了，PCS设备实现超前滞后调节，高低电压穿越，如果PCS单元模块有故障，就是降容运行。eMesh这个系统对于软件和硬件储能解决方案确保了可再生能源份额最大渗透，提高了稳定性并且提供了可靠的电力，同时将二氧化碳的排放降到了最低，eMesh是一个综合能源管理平台，内置光伏模块、风电模块、网侧模块、储能模块、柴发模块、火电机组等等各种模块，对于不同的应用就调用不同的库，因为日立ABB电网在这方面历史的积累，ABB自己本身有电源控制系统，ABB有非常悠久的历史，可以把这套系统与eMesh系统控制策略协同起来，这样对于不同系统之间打破链路、通讯速度等等提升都是非常有益的，使用物联网的设备传输到云，进行远程的数据分析、诊断和维护。

主要实现的功能斜坡率控制，提供黑启动能力，eMesh管理平台是缓冲太阳能发出主要功能，在每个阶段因为天气变化而迅速变化，这个时候储能系统应该通过自己的调节能力实时平滑光伏的波动输出。当光伏的输出急剧上升下降的时候能够有效缓冲进行充放电，接受光伏截止的选择，能量的转移。当然现在中国的电网侧都是非常强大的，也非常稳定，对于一些更多的应用在系统的待并侧电压不稳的时候，或者待并侧电压没有了，这时再调动供电线路这一系列电源，实现了整个地区的黑启动。这个是光伏输出，在日本和国内国标标准是不一样，日本叫JEC标准，光伏波动率在每分钟之内不得超过1%，假设我们是一个100兆瓦的光伏，对于国标每分钟光伏出力波动是10个兆瓦，但是在这个项目上每分钟只能一个兆瓦波动的要求，我们要响应这个严苛的条件，在全球来说都属于比较高的并网准则，在6600伏上面功率波动国内10%，在日本是1%。

我们配合日本光伏公司提供的储能，它就在日本北海道机场外面，在冬季的时候，现场温度环境也是非常低的，当然集装箱一旦启动起来以后，集装箱里边有空调，对PCS舱来说也有温湿度控制，所以这个时候系统是非常稳定的，可能对于像一些外蒙古的现场有一些极寒等等，日本大概在零下30度左右，这时候系统运行还是非常稳定的。

满功率测试，我们这是模块化的系统，不能简单说是500千瓦等等这样一个单元级的东西，而是通过直流电流、电压、PCS输出能力以后得到模块化的能力，进行并联，PCS本身并联没有问题，只是PCS并联了以后，它的并联在没有变压器隔离的情况下，会产生一定的共模等等问题，这个问题对PCS没有影响，对电池BMS来说有影响的。在这种情况下，我们在工厂做一个满功率的测试，采用两台PCS，就没有工厂部署大电池，对PCS进行测试，我们采用PCS的VF的模式。商业化的情况，日本政府计划到2030年将能源比例从16%提高到22%~24%，2030年日本政府预测新能源占到22%~24%，光伏有64GW能量，储能配比也是比较高，在日本储能即使在现在电力负荷下降情况下，电力补贴情况下降情况下还是有很大的市场预期。这是大功率并网光伏项目，内置虚拟发电机技术，这样对电网是非常友好的，因为IGBT还是电力电子设备的元器件，虚拟发电机方式，对于电网侧来说更加友好，出力平滑，不但可以适用于光伏、风电，现在正在积极探索配合核电等新能源的形式，预装式，日立ABB电网成熟储能变流器系统能够实现全球最严苛的北海道电力公司功率变化率要求，我们在全球也是有很多的应用情况，像美国的还有美国阿拉斯加岛。

北海道项目9MW，去年11月份刚刚并网投运，现在也不好说它大概在什么时候能够有真实的回收期，现在已经成为了北海道最重要的一个储能项目，减少因为不满足电力规范而缴纳的罚款，并且能够得到政府的补贴。日本的电费在亚洲来讲是最高的，它的峰谷电价差是3倍的情况，所以说在日本有分电费结构的，是分基本费、用电电费和再生能源赋课金，经济性达到指标光伏电站补贴，提升新能源渗透率，采用模块化设计，保证系统持续运行能力，投资回收期采用免维护、系统的故障率低、可靠性运行等等这些技术手段，保障投资回收期有益的缩短。谢谢大家。