光储联合系统关键技术与工程应用｜上海市科学技术奖|上海市_新浪财经

转自：上观新闻

2022年度上海市科学技术奖

强国复兴有我

优秀创新成果展示

今年5月，科技蓝闪耀上海。期间，暌违两年的上海市科学技术奖于5月26日在上海展览中心再度揭晓。胸怀“国之大者”，坚持“四个面向”，一大批标志性成果竞相涌现，为正处于关键跃升期的上海国际科技创新中心建设增添底色和亮度。

2022年度上海市科学技术一等奖获奖项目优秀创新成果来啦！本栏目以“强国复兴有我”为主题，重点围绕项目要解决的问题、取得的重要创新、实际应用效果等方面，向社会公众展示获奖成果。

本期“档案”大揭秘

项目名称：光储联合系统关键技术与工程应用

完成单位：国网上海市电力公司等

完成人：孙耀杰等

奖励等级：科技进步奖一等奖

随着能源转型深入，分布式光伏在新型电力系统中呈高渗透趋势。光储联合可提升光伏消纳和供需互动能力因而日益受到关注，但亟需解决多元异构设备智能集成与复杂场景下源荷动态匹配等难题。

复旦大学信息科学与工程学院孙耀杰教授和国网上海市电力公司张宇教高带领团队密切协作攻关，针对光储联合关键难题深耕10年。近期，他们解决了光储充一体化电站多目标协调控制、多设备协同集群、多维度测试评价和多层级配置等多项技术难题，取得集高可靠运行技术、高性能核心设备、高保真测评方法和高等级设计规范于一体的系列成果，实现了光-储联合系统的高效聚合与供需灵活调控能力。相关成果在国内外两百多座电站中推广应用，制定的国际标准被欧盟国家采纳，引领了光储相关行业的技术进步，有力支撑新型电力系统建设。

01 光储联合系统技术体系

光储联合系统是一个复杂的系统，包含众多规格不一的能量型、功率型设备，广泛应用于削峰填谷、功率平抑、负荷跟随、应急供电等多个复杂场景，这其中的控制难度可想而知。“我们提出以多设备数智集成技术和多目标协调控制方法来应对这一挑战。”孙耀杰说。

要解决协同控制问题，首先需要实现设备间的畅通交互。“我们开发了适用于多种能量/功率型装备即插即用的技术架构与智能监控技术。”张宇介绍。以适用于多类型储能和多场景应用的物理、信息接口装置为基础，团队打造了集设备自主识别、自主注册、自主确认、数据自主处理的功能为一体的自主交互机制，建立了可靠稳固的设备“握手”方式，实现了设备的即插即用、自主融合，在多任务场景下可平滑切换，对事件序列的响应快，精度高，分辨率有效控制在2ms之内。

“光储联合系统的控制难度不仅局限于设备层，我们还关注如何实现变流器协同调控储能参与电网动作的难题。”孙耀杰说。项目团队提出了多变流器在非理想电网工况下未建模态参数估计、零序电流电压辨识、并联载波移相自同步环流抑制等技术，实现不同变流器控制环路之间的解耦，有效提高了控制的精度以及变流器集群的响应速度，使光储联合系统能够快速、准确的响应电网需求。

“我们注意到光储联合系统对各种任务场景的响应不是独立的，它们存在复用的可能性，同时系统的运行空间并非离散的，这给工作点之间的平滑切换提供了基础。”团队核心成员王瑜介绍。为此，团队深入分析了光伏出力平滑、负荷跟随和峰谷套利等典型应用场景需求，提出了复杂场景下系统功能的复用策略；并以源荷匹配、系统效率最大化和储能的SOC约束为控制边界刻画了系统控制优化空间，大大提高了光储联合系统运行性能与运营指标。

孙耀杰指出，由于直流侧存在数量庞大的变流器以及储能单体，团队十分重视光储联合系统的整体安全问题。为保障整站安全运行，团队将目光放在最为常见的变流器电弧故障检出和电池短路、热失控等安全预警。以时/频域信号的主被动采集为基础，建立了变流器电弧故障检出和报警机制。此外，还建立了基于数据驱动的储能电池热失控预警方法，以实时监测的电池温度、温升速率和异常产气为基础，可以实现分钟级的热失控单元预警并主动切出。

02 首创光储联合系统测试平台

目前，国内光储联合系统的评测还处于发展阶段。由于光储联合系统应用场景众多，其配置方式和规模呈多样化，缺乏全面覆盖实际系统在特定运行场景下的真实工作性能评价的标准。经研究发现，典型工作周期曲线对光储联合系统应用场景具有良好表征能力，基于此，团队首创以典型工作周期曲线统一表征储能系统多场景运行性能的测试方法，并从技术性能、安全及可靠性、经济效益出发建立兼顾储能电池寿命评估的光储联合系统多维度运行评价体系，并建成了国内首个光储联合系统测试平台。

团队还对光储联合系统的容量配置规划与整站设计作出了贡献。他们以全生命周期精细化储能动态运行特性模型为蓝本，提出了计及全寿命周期和市场收益的储能容量配置多层规划方法，以及覆盖光储联合系统选址定容、接入方案、功能配置和设备选型的详细设计要求，力求为光储联合系统的统一化建设和规范化管理贡献力量。

03 技术成果走向全球

当下，全世界都在追求建立更高效、清洁的能源体系，团队在光储联合技术领域深耕10余年，相关技术转化初见成效，为这一目标贡献了上海力量。

“我们认为，团队10余年心血凝聚而成的标准、专利等成果为光储领域填补了一定的空白。”项目团队在相关领域主导编制并发布了20余项标准，其中国际标准IEC TS 62933-2-2、IEC TR 62933-2-200被多个欧盟国家采标，国际标准IEEE P2836纳入美国储能安全标准体系。“我们相信在标准所建立的体系之下，未来光储联合系统将会有更加明确的发展方向。”团队核心成员时珊珊说。

“光储联合技术成功孵化了国内首个光储充一体化电站，也积极参与到全球环境基金项目的12座光储联合电站的建设中，这是团队所有成员智慧的结晶。”孙耀杰说。团队还成功研制了4大类，10余项产品，并销往全球12个国家和地区。在未来，团队将进一步完善相关标准和开发系列化产品，为全世界能源转型贡献光储联合技术的中国方案和中国智慧。