當前，我國鋰離子儲能電站呈現規模化、集群化的發展趨勢。為實現規模化鋰離子儲能電站安全高效利用，湖南電科院提出了鋰離子儲能電站安全預警方法，研發了儲能集群調度控制系統，實現——鋰離子儲能電站運行更安全更高效。

7月16日，湖南電網負荷創新高。全省鋰離子儲能電站在儲能集群調度控制系統的統一調度下，充分發揮調節能力，助力電網平穩度過用電高峰。

湖南電網作為全國峰谷差最大的省級電網之一，對于調節資源的需求較大。鋰離子儲能具有能量密度高、成本較低等優勢，目前在新型儲能技術中占主導地位。湖南省鋰離子儲能電站裝機容量在全國位居前列。為及時掌控鋰離子儲能電站的狀態、高效調度儲能電站集群、充分發揮儲能電站的調節作用，國網湖南省電力有限公司電力科學研究院儲能調度控制研究團隊開展攻關，在安全預警、就地控制、集群調度3個方面實現突破，提升了鋰離子儲能電站安全運行水平和利用率。

基于特征數據信息熵的安全預警技術處于國際領先水平

雖然人們會監測鋰離子電池的運行數據，但相關監測數據不直接體現電池的老化狀態，導致電池及鋰離子儲能電站整體運行狀態難以被準確評價。

隨著鋰離子電池逐漸老化，電池內部會出現活性鋰損失及析鋰現象，造成電池內特性參數的改變。根據這一特性，研究團隊提出了實時數據片段最優擬合與帶遺忘因子隨機梯度雙層框架算法，通過就地處理原始監測數據，辨識電池內特性參數數據。

電池內特性參數數據有了，如何在此基礎上評價鋰離子儲能電站的運行狀態？研究團隊根據熱力學能量不確定性分布程度，提出了基于特征數據信息熵的鋰離子儲能電站健康狀態實時評價方法，構建多數據、多片段的儲能電站熵模型，以內/外特性數據的變化來分析電池老化特性，開發了融合電池安全預警方法的管理終端，實現鋰離子電池健康狀態評價準確性超90%，提升了儲能電站安全運行水平。

不同的應用場景有不同的控制策略

長期以來，行業內人士對于鋰離子儲能電站參與多場景應用的安全性存在擔憂。“早期，鋰離子儲能電站主要參與電網調峰，大部分情況下以相對固定的時段、功率充放電。傳統的儲能電站控制技術主要根據電池容量進行調用，對于電池的實時狀態考慮不充分。”研究團隊主要成員吳晉波介紹，“當儲能電站不再以固定時段、固定功率充放電，而是根據電網的需求參與調頻或調壓時，相關人員沿用傳統控制技術可能會造成站內各儲能單元協調控制不當的情況，使得部分電池頻繁充放電或大倍率充放電，導致電池加速老化，可能產生安全隱患。”

2018年，湖南電網第一座鋰離子儲能電站并網。從那時起，研究團隊就開始關注鋰離子儲能電站參與電網調峰、調頻、調壓的安全風險，并通過并網測試等方式收集了大量數據。在此基礎上，他們攻關鋰離子儲能電站多場景安全控制技術，提出新的控制策略，并依托國網湖南電力“源網荷儲”一體化真型實證平臺模擬多種調節場景，開展控制策略驗證。

通過長期探索和反復測試，研究團隊提出了鋰離子儲能電站多場景安全控制方法，結合安全預警方面的研究成果，將內特性數據作為控制依據，針對調峰、調頻、調壓等不同場景，提出了相應的控制策略，并研發了含協調控制器、變流器的鋰離子儲能電站協調控制系統，減少了電池頻繁快速充放電切換，實現了儲能電站安全可靠的大倍率充放電。該系統已在湖南33座鋰離子儲能電站應用。根據現場測試結果和長期運行數據，這些儲能電站的電池使用壽命延長了19.8%。

分時復用和多能互補提升鋰離子儲能電站利用率

如何在保證安全的前提下最大限度發揮鋰離子儲能電站的調節能力？這是研究團隊要解決的另一項問題。

“在湖南，從單座儲能電站調度控制層面看，傳統的調度控制策略僅支持其參與單一應用場景調度。儲能電站平均每天利用小時數不超過2小時，利用率較低。”吳晉波說。對此，研究團隊提出了適應分時復用的儲能電站調度控制方法，根據電網需求和儲能電站的電量情況，動態分配儲能電站用于不同場景的功率和電量，在確保儲能電站運行安全的前提下，實現同一儲能電站參與電網調峰、調頻、調壓的分時復用，大幅提升了儲能電站的利用率。

而在鋰離子儲能電站集群調度控制層面，由于儲能電站容量有限，研究團隊提出了多能互補的廣域協同調度控制方法：儲能電站在安全域內優先響應電網快速功率支撐需求，水電、火電等其他資源隨后響應，置換儲能電站的響應功率，并補償儲能電站荷電能量，為儲能電站下一次提供快速功率支撐作準備。這一方法既保證了有限的儲能資源可以持續為電網提供快速的功率支撐，又減少了水電、火電等其他資源的頻繁快速調節。

研究團隊聯合國電南瑞科技股份有限公司共同研發了儲能集群調度控制系統。2021年10月，該系統完成初步部署，此后實現了湖南省所有鋰離子儲能電站的統一調度。

2023年、2024年迎峰度夏和迎峰度冬期間，湖南省鋰離子儲能電站集群在儲能集群調度控制系統的統一調度下參與電網峰谷差調節，使凈負荷峰谷差率最大減少15.3個百分點、平均減少4個百分點。該系統還通過協調優化鋰離子儲能電站集群充電時間段，促進了新能源電量的消納。2024年與2020年相比，湖南省鋰離子儲能電站日均利用小時數增加89.2%。