中國儲能網(wǎng)訊：3月10-13日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十四屆中國國際儲能大會暨展覽會（簡稱“CIES”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會以“共建儲能生態(tài)鏈，共創(chuàng)儲能新發(fā)展”為主題，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場、國際市場、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的2011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)， 53417位線上注冊嘉賓將參加本屆CIES大會，儲能網(wǎng)視頻號線上直播11萬人參與觀看與交流。其中300余家企業(yè)集中展示了儲能產(chǎn)品，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認(rèn)證、飛輪儲能、液流電池、熔鹽儲熱、壓縮空氣儲能等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
3月10日下午，湖北省電力規(guī)劃設(shè)計院有限公司副總工兼科創(chuàng)中心總經(jīng)理康慨受邀在儲能電站規(guī)劃與設(shè)計專場分享主題報告，報告題目為《新型電力系統(tǒng)下新型儲能電站的設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用實踐》。以下為報告主要內(nèi)容：
康慨：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同仁，大家下午好！我是來自湖北院的康慨，我分享的主題是《新型電力系統(tǒng)下新型儲能電站的設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用實踐》。
我的分享分為四個部分。
首先是儲能發(fā)展概述。
儲能發(fā)展的一個時代背景是新型電力系統(tǒng)。截止2023年年底，全國非化石整體裝機(jī)容量達(dá)到了15.3億千瓦，占比首次超過了火電，比例是52%。2023年全國新能源累計裝機(jī)達(dá)到了10.5億千瓦。據(jù)預(yù)測，到2060年我國電力裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到90億千~95億千瓦，其中新能源裝機(jī)比例將達(dá)到60%以上。大規(guī)模新能源接入會使得電力系統(tǒng)調(diào)峰/調(diào)頻/備用容量不足、轉(zhuǎn)動慣量降低，甚至?xí)霈F(xiàn)寬頻振蕩等新型穩(wěn)定問題。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是以火電為主，電能平衡方式主要是源隨荷動，而新型電力系統(tǒng)是以新能源為主體，電能平衡方式是源網(wǎng)荷儲互動模式。新型電力系統(tǒng)是以確保能源電力安全為前提，以新能源為供給主體，以智能電網(wǎng)為樞紐平臺。隨著新能源占比快速上升，對電網(wǎng)穩(wěn)定和可靠性影響越來越大，而儲能技術(shù)被認(rèn)為是新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重要手段和支撐技術(shù)。
2023年國家能源局發(fā)布了新型電力系統(tǒng)藍(lán)皮書，藍(lán)皮書給出了新型電力系統(tǒng)三個發(fā)展階段及顯著特點，其中儲能作為一個重要元素被談及?？梢钥吹絻δ茉陔娫磦?cè)、電網(wǎng)側(cè)、配電側(cè)以及用戶側(cè)發(fā)揮著不同的作用，是新型電力系統(tǒng)重要支撐。根據(jù)《新型儲能項目管理規(guī)范》新型儲能主要指：“除抽水蓄能外以輸出電力為主要形式，并對外提供服務(wù)的儲能項目”。在今年的政府工作報告中，首次提到了新型儲能，對于推動新型儲能的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。
2023 年中國儲能產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢。截至2023 年底，中國儲能累計裝機(jī)功率約為83.7GW，抽水蓄能累計裝機(jī)占比首次降到60%，新型儲能占比38.4%。而在新型儲能中鋰電比例非常高，達(dá)到了94.9%。在全國來看，19省投運裝機(jī)超百兆瓦；14省投運裝機(jī)超吉瓦時。從技術(shù)應(yīng)用上看，鋰離子電池仍然占據(jù)新型儲能的主導(dǎo)地位，其它技術(shù)路線“多點開花”，規(guī)模實現(xiàn)突破，應(yīng)用逐漸增多。
第二部分，新型儲能發(fā)展趨勢。
目前國家出臺了多個關(guān)于推動新型儲能發(fā)展的文件，如2022年2月國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局正式印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》。 截止到2023年年底，已有20多個省發(fā)布了“十四五”期間新型儲能的發(fā)展規(guī)劃，新型儲能累計總裝機(jī)規(guī)劃超50GW，配儲比例要求普遍在5%~20%/2h。同時多個省份也發(fā)布了新能源強(qiáng)制配儲相關(guān)文件、電力輔助服務(wù)方的政策文件以及儲能建設(shè)補(bǔ)貼文件等，對于儲能的發(fā)展有較好的推動作用。
儲能按照技術(shù)分類，主要包括電化學(xué)儲能、機(jī)械儲能、冷熱儲能、化學(xué)儲能等，涵蓋了發(fā)、輸、配、送、用各個環(huán)節(jié)，可應(yīng)用在集中式可再生能源并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、緩解輸配電系統(tǒng)升級、分布式及微網(wǎng)、工商業(yè)削峰填谷、需求側(cè)響應(yīng)等方面；相關(guān)文件也給出了新型儲能的技術(shù)創(chuàng)新方向，主要包含新型儲能多元化技術(shù)、全過程安全技術(shù)以及智慧調(diào)控技術(shù)。在新型多元化技術(shù)里面重點提出了要推動鋰電池成本下降，推動壓縮空氣、飛輪、液流，儲氫、儲冷儲熱等示范應(yīng)用；在智慧調(diào)控技術(shù)方面，重點提到了開展規(guī)?；瘍δ芟到y(tǒng)集群智能協(xié)同控制，分布式儲能系統(tǒng)協(xié)同聚合等。
下面重點介紹幾類新型儲能。鋰離子電池方面，目前進(jìn)入了一個新變革周期，大電芯、高電壓、水冷/液冷等新產(chǎn)品新技術(shù)逐漸登上舞臺，在調(diào)頻兼容量服務(wù)、分布式及微網(wǎng)、集中式可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域有著規(guī)模化應(yīng)用。在鈉離子方面，具有資源豐富、成本低、安全性高、低溫性能優(yōu)異等特點；缺點是能量密度偏低、循環(huán)次數(shù)少、商業(yè)化較少、產(chǎn)業(yè)鏈不完善。全釩液流方面，具有安全性好、充放電性能好和循環(huán)壽命長的特點，缺點是能量密度偏低、成本偏高，效率有待提高，目前重點應(yīng)用在集中式可再生能源并網(wǎng)及電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰等領(lǐng)域，以大型儲能電站為主。飛輪儲能方面，具有響應(yīng)速度快，功率密度高，不受充放電次數(shù)的限制、綠色無污染、無需頻繁維護(hù)、調(diào)頻性能優(yōu)越等特點，缺點是成本較高、能量密度低、儲能容量少；飛輪儲能主要應(yīng)用領(lǐng)域是調(diào)頻，同時在分布式發(fā)電及微網(wǎng)、軌道能量回收、電力輸配/備用電源方面也有應(yīng)用。氫儲能方面，特點是可實現(xiàn)長時儲能，能量密度大，液態(tài)氫能量密度約為汽油、柴油、天然氣的 2.7 倍，目前主要是經(jīng)濟(jì)性不足，儲能成本較高。重力儲能，重力儲能解決方案與抽水蓄電在理論上類似，將特制的復(fù)合磚通過物理升降的過程牽引發(fā)電設(shè)施，實現(xiàn)儲電放電，重力儲能目前主要是建設(shè)成本較高、效率有待進(jìn)一步提升。
第三部分，典型儲能電站的設(shè)計要點。
新型儲能系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)按照對象從微觀到宏觀的層級順序，將新型儲能系統(tǒng)依次分為材料級、設(shè)備級、系統(tǒng)電站集成研究及電力系統(tǒng)應(yīng)用。以鋰離子電池儲能系統(tǒng)為例，在系統(tǒng)電站集成方面，主要關(guān)注兩大部分，一個是高效經(jīng)濟(jì)的集成技術(shù)，另外一個是如何實現(xiàn)儲能系統(tǒng)集群智能協(xié)同控制，保證系統(tǒng)的高效響應(yīng)。做新型儲能系統(tǒng)集成設(shè)計時需要綜合考慮儲能技術(shù)本身、設(shè)備響應(yīng)特性、安裝費用等多種因素前提下，以提高系統(tǒng)運行可靠性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性為目的，尋求最優(yōu)容量配置方案。
下面具體介紹幾類典型的新型儲能電站設(shè)計要點。首先是鋰電儲能設(shè)計要點，下面是一個典型的50MW/100MWh磷酸鐵鋰儲能電站，在設(shè)計時主要關(guān)注四大要點：一是接入，這是所有的儲能電站必須首要關(guān)注的；二是選址要求，如選擇需高于50年洪水位，要避免水澤洼地，且便于運維；第三和第四分別是整體的占地面積和消防。做系統(tǒng)設(shè)計需要綜合考慮其經(jīng)濟(jì)性和安全性，需考慮從器件選型、BMS管理、消防設(shè)計、實時監(jiān)控等多個維度11個要點方面進(jìn)行整體考慮，包含了儲能規(guī)模確定，需要考慮直流側(cè)和交流處容量；儲能電池系統(tǒng)的集成考慮，需關(guān)注電芯、模組、電池簇檢測報告、業(yè)績、品牌、循環(huán)壽命、效率（電芯、直流測、交流側(cè)）、年度衰減系數(shù)、冷卻方式、BMS相關(guān)參數(shù)等，PCS選型需要關(guān)注過載能力、響應(yīng)速度、電壓等級、系統(tǒng)效率、GOOSE通信以及防護(hù)等級等；另外還有升壓變選擇、是否需要SVG、儲能電池集裝箱供電方案、能量管理系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)主接線、消防、防爆、總平面經(jīng)濟(jì)合理布置等。
第二種新型儲能液流電池儲能設(shè)計要點。對于鐵基液流來說，主要四大要點，一是綜合考慮接入要求，結(jié)合儲能系統(tǒng)定位，可就近接入系統(tǒng)并網(wǎng)點；二是容量配置時，需考慮充放電特性、綜合效率合理配置儲能容量；三是在總平面布置時，需要考慮PCS與正負(fù)極罐體按單元布置；四是儲罐設(shè)計時，儲罐考慮充裝折減系數(shù)，防止液體溢出，罐高2米以上設(shè)置護(hù)欄。全釩液流儲能系統(tǒng)設(shè)計時，主要四大要點，一是在布置與占地時，需綜合考慮是否單層廠房布置、多層廠房布置、預(yù)制艙布置，需注意設(shè)備間距及安全檢修間距；二是系統(tǒng)設(shè)計時，為保證高效率運行，需保持電解液溫度區(qū)間35℃~40℃，同時通過系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備的選型減少電壓轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提升整體運行效率；三是安全防護(hù)：要考慮防火、防爆（電池在充電過程中會產(chǎn)生少量氫氣，需對儲能車間進(jìn)行爆炸危險區(qū)域劃分及選擇合適的防爆設(shè)備）；四是考慮環(huán)境影響，如電解液污染（電解液為酸性溶液，需設(shè)置廢液收集及防滲措施）、噪聲污染。
第三種新型儲能型式是二氧化碳儲能。主要關(guān)注四大要點。一是接入方案，關(guān)注調(diào)度運行模式、電壓等級、供區(qū)范圍、周邊電網(wǎng)的接入點距離容量；二是總平面布置時，需關(guān)注項目所在地風(fēng)向、進(jìn)出站道路、儲氣倉、換熱區(qū)、動力設(shè)備及升降壓站的合理布置；三是資源化利用，如周邊余熱、地?zé)豳Y源合理利用，這樣可提升系統(tǒng)充放電效率；四是布置的空間高度和工藝外觀設(shè)計。
第四種新型儲能是飛輪儲能。飛輪儲能除了關(guān)注接入要求和場地布置外，特別需關(guān)注選址的水文地質(zhì)要求，由于飛輪較重，運行時需提供轉(zhuǎn)動慣量，對基礎(chǔ)承載力及應(yīng)力要求較高
選址時需選擇地質(zhì)承載力較好的場址。
第四部分是典型工程案例。
第一個分享的新型儲能案例是隨州廣水市100%新能源新型電力系統(tǒng)科技項目配套儲能項目，集中與分布式儲能電站。本項目儲能電站總?cè)萘繛椋?0.75MW/33MWh，分為9個站址建設(shè)，分別布置在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。布置在電源側(cè)的儲能，重點關(guān)注的是平滑新能源出力，減少新能源波動對電網(wǎng)的影響；布置在電網(wǎng)側(cè)的儲能，主要時用來調(diào)峰、調(diào)頻和黑啟動，同時由于儲能放在電網(wǎng)，重點關(guān)注消防安全性問題和響應(yīng)的速率問題；布置在負(fù)荷側(cè)的儲能，主要削峰填谷，同時緩解沖擊性負(fù)荷對配電網(wǎng)的影響。
第二個分享的新型儲能案例是集中式新型儲能電站——湖北潛江漁洋50MW/100MWh共享儲能電站。該電站儲能電池采用磷酸鐵鋰電池，采用預(yù)制艙布置，分為20個儲能單元，每個儲能單元含1套2.5MWPCS升壓系統(tǒng)和1套5MWh磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，項目總體占地面積約23畝。電池系統(tǒng)采用的是280Ah電芯、風(fēng)冷方案、非步入式預(yù)制艙；PCS升壓系統(tǒng)采用的是SCB12干式變壓器、1250kW戶外PCS；在消防方案時重點考慮采用了室外消防系統(tǒng)、電池艙采用全氟己酮滅火及預(yù)留水噴淋管道引至室外。電池預(yù)制艙之間的防火間距，長邊端不應(yīng)小于3m，短邊端不應(yīng)小于4m。
第三個分享的新型儲能電站案例是新能源配套儲能電站-湖北襄陽襄州區(qū) 50MW/100MWh獨立儲能電站。該項目采用的是磷酸鐵鋰電池，采用預(yù)制艙布置，分為14個儲能單元，每個儲能單元含1套3.75MW PCS升壓系統(tǒng)和1套7.3MWh磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)(2套AB艙并艙布置)。電池系統(tǒng)采用的是305Ah電芯、液冷方案、柜式預(yù)制艙。隨著投資主體對于新能源加配套儲能整體經(jīng)濟(jì)性方面的考量，未來大電芯、高電壓等級、集約化一體機(jī)和消防是重點考慮的方向。
第四是分享的新型儲能電站案例是中國電建英山鐵基液流儲能電站。 該項目入選國家能源局領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備示范應(yīng)用項目，同時此項目2023年6月也被順利納入湖北省2023年新型儲能電站試點示范項目名單。鐵基液流儲能項目與全釩液流儲能項目類似，在配置時基本以四小時比較經(jīng)濟(jì)。這個項目由20 個2.5MW/4h的全鐵液流儲能單元組成，分2 回接入220kV升壓站35kV側(cè)。在這個項目中重點關(guān)注的電堆和電池簇的組成、效率以及經(jīng)濟(jì)性問題。
最后分享的是新型儲能在智能微電網(wǎng)項目、綠色園區(qū)項目中的應(yīng)用，包括目前我們做的武漢鐵塔源網(wǎng)荷儲一體化綠色低碳園區(qū)示范工程、武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院智慧校園示范項目和中國電建集團(tuán)湖北工程公司智慧樓宇項目等，在這個里面重點需要關(guān)注新型儲能、分布式電源以及負(fù)荷整體的規(guī)劃配置問題，需充分發(fā)揮新型儲能在負(fù)荷側(cè)和配網(wǎng)側(cè)的提高供電可靠性、削峰填谷、應(yīng)急保電以及增加分布式電源消納等方面的作用。
最后，我想表達(dá)的是儲能技術(shù)是新型電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)，新型儲能市場空間很大。希望大家攜起手來共促新型儲能的發(fā)展，促進(jìn)新型電力系統(tǒng)的快速發(fā)展。
以上是我的匯報，謝謝大家。
