中國儲能網(wǎng)訊：從項目簽約到正式投運，歷時近四年。
2024年3月31日，全球儲能配置規(guī)模最大的單體新能源場站、全球規(guī)模最大的“源網(wǎng)荷儲”一體化示范項目——三峽烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站示范項目通過永久送出工程正式投運。
項目介紹
該項目位于全國I級風(fēng)能資源核心區(qū)內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市四子王旗，該地區(qū)風(fēng)能資源儲量4650萬千瓦，技術(shù)開發(fā)量3650萬千瓦，年平均日照時間3200小時，屬日照高值區(qū)，現(xiàn)已規(guī)劃風(fēng)光電裝機容量3600萬千瓦，是發(fā)展風(fēng)、光電產(chǎn)業(yè)的理想之地。
項目總裝機200萬千瓦，其中風(fēng)電170萬千瓦、光伏30萬千瓦，配套儲能55萬千瓦×2小時，能夠儲存110臺5兆瓦風(fēng)機滿發(fā)2小時產(chǎn)生的能量，是國內(nèi)首個儲能配置規(guī)模達(dá)到千兆瓦時的新能源場站。
示范項目充分發(fā)揮“源、網(wǎng)、儲”整體聯(lián)動示范作用，通過風(fēng)光儲一體化建設(shè)、運行，自主研發(fā)和應(yīng)用智慧聯(lián)合集控中心，創(chuàng)新性開展電網(wǎng)友好“網(wǎng)-源”協(xié)調(diào)關(guān)鍵機制，最大程度緩解了電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性調(diào)節(jié)壓力，有效提升了地區(qū)清潔能源消納水平。
同時，該項目大規(guī)模投入使用新型電化學(xué)儲能系統(tǒng)，通過數(shù)字儲能動態(tài)重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)BMS儲能方案的短板效應(yīng)，大幅提升了儲能系統(tǒng)的有效容量和壽命；STATCOM儲能系統(tǒng)基于新型自主化IGCT功率器件和鏈?zhǔn)蕉嚯娖綋Q流技術(shù)，可實現(xiàn)精準(zhǔn)的有功無功支撐和系統(tǒng)高級服務(wù)，是國內(nèi)單機容量最大的直掛式儲能裝置。
技術(shù)應(yīng)用
2020年12月，三峽集團在烏蘭察布市投資6億元，建設(shè)集研發(fā)、實證、應(yīng)用為一體，產(chǎn)、學(xué)、研、用深度融合的源網(wǎng)荷儲技術(shù)研發(fā)試驗基地。瞄準(zhǔn)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)亟需研究的規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)、并網(wǎng)技術(shù)、一體化調(diào)度技術(shù)、商業(yè)模式等問題，聯(lián)合清華大學(xué)、華北電力大學(xué)、中國科學(xué)院、天津大學(xué)等20余所國內(nèi)頂尖科研機構(gòu)的專家團隊開展攻關(guān)研究，已取得諸多技術(shù)成果。
▌百萬千瓦級電網(wǎng)友好型風(fēng)光儲場站群智慧聯(lián)合集控關(guān)鍵技術(shù)
百萬千瓦級電網(wǎng)友好型風(fēng)光儲場站群智慧聯(lián)合集控關(guān)鍵技術(shù)，由中國長江三峽集團有限公司科學(xué)技術(shù)研究院和華北電力大學(xué)共同組建團隊完成聯(lián)合攻關(guān)，創(chuàng)新性地開展了“大規(guī)模區(qū)域的風(fēng)光功率聯(lián)合預(yù)測”“面向風(fēng)光儲場站協(xié)同優(yōu)化控制與保護”“電網(wǎng)友好型新能源電站‘網(wǎng)-源’協(xié)調(diào)關(guān)鍵機制”“新能源快速一次調(diào)頻和虛擬慣量支撐”等技術(shù)研究，針對“規(guī)?；瘍δ?新能源”開發(fā)了多種調(diào)控模式及電網(wǎng)友好功能，實現(xiàn)了“場站層”和“站群層”的有機協(xié)調(diào)。
智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)作為示范項目的“中樞大腦”，承擔(dān)著新一代電網(wǎng)友好綠色電站與蒙西電網(wǎng)調(diào)度交易中心“智能化自主化交互通訊、主動感知和決策分析”等重要功能。通過全場景的運行考驗，系統(tǒng)具備的“頂峰供電、功率平滑、一次調(diào)頻、虛擬慣量”等電網(wǎng)友好功能得到了驗證，新能源場站群“集中功率預(yù)測、風(fēng)光儲協(xié)同調(diào)控策略”等關(guān)鍵技術(shù)問題均得到了解決，示范電站具備了“一體化智慧控制、電網(wǎng)友好接入及風(fēng)光儲穩(wěn)定”的運行要求。
“儲能規(guī)模配置”是電站并網(wǎng)友好的物理基礎(chǔ)，“數(shù)字化管理”則是解決高配比儲能與風(fēng)光新能源智慧協(xié)調(diào)運行的手段。項目創(chuàng)新研發(fā)的“智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)”主要通過風(fēng)光儲場站群的“智慧控制”和“智能運維”兩條途徑進(jìn)行數(shù)字化管理創(chuàng)新，實現(xiàn)示范項目電站的“全面可觀、精確可測、高度可控”，實現(xiàn)了能源安全可靠供給的“電網(wǎng)友好”目標(biāo)、從思維、技術(shù)、人才、管理、運營等方面走出創(chuàng)新之路。
▌大規(guī)模新能源及儲能綜合仿真與實驗平臺
該平臺包括基于RT-LAB、RTDS、RT-MEET（國產(chǎn)化動矩實時仿真器）的數(shù)字仿真系統(tǒng)和場站的控制保護物理設(shè)備屏柜；以功率放大器為核心的動模平臺，將不同類型儲能和PCS組成的儲能系統(tǒng)與數(shù)字平臺進(jìn)行連接；最后，在數(shù)字平臺和動模平臺上建立一套實驗室管控平臺，實現(xiàn)數(shù)字平臺之間互聯(lián)，數(shù)模平臺之間互聯(lián)，可模擬調(diào)度中心或大數(shù)據(jù)中心的調(diào)控功能和仿真數(shù)據(jù)的展示功能。
該平臺具備百萬千瓦級新能源及儲能裝備全電磁暫態(tài)實時數(shù)字仿真和半實物仿真能力，首次突破RTDS、RT-LAB、RT-MEET、動態(tài)模擬的高速實時通信和接口設(shè)計技術(shù)，可實現(xiàn)電磁暫態(tài)數(shù)字模型、實際控制保護裝置和儲能系統(tǒng)的跨平臺聯(lián)合仿真。國內(nèi)規(guī)模最大、類型最豐富的儲能系統(tǒng)動態(tài)模擬平臺，涉及飛輪、全釩液流、超級電容、磷酸鐵鋰電池、固態(tài)鋰離子電池、鈉離子電池、水系鈉離子電池等七種儲能形式，可開展多類型控制保護裝置和儲能系統(tǒng)的硬件在環(huán)仿真試驗開發(fā)了國內(nèi)首個新能源并網(wǎng)仿真數(shù)字孿生系統(tǒng)，可實現(xiàn)大規(guī)模新能源及儲能系統(tǒng)綜合仿真與實驗平臺全景可觀可測可控的管控新模式。
▌國內(nèi)容量最大功率路由器示范工程
中國三峽集團科學(xué)技術(shù)研究院聯(lián)合清華大學(xué)、西安西電電力系統(tǒng)有限公司、山東泰開直流技術(shù)有限公司，成功研制了國內(nèi)容量最大的功率路由器設(shè)備。功率路由器共3個功率端口：10kV/6MVA交流端口、10kV/3MVA交流端口、±750V/3MW直流端口；主要有兩個功能：一是具備豐富的不同電壓等級的交直流端口，適用于風(fēng)、光、儲等不同元素的統(tǒng)一、靈活接入，減少電能變換環(huán)節(jié)，提升系統(tǒng)運行效率；二是主動控制各端口的功率潮流，通過不同供電區(qū)域功率優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)新能源發(fā)電的高比例消納。
作為國內(nèi)容量最大的功率路由器示范工程，本項目研制的功率路由器各端口容量合計12MW，該設(shè)備所采用的所有IGBT和IGCT功率器件均實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代，打破了國外在大功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)壁壘。在直流變壓技術(shù)方面，本項目研制的IGCT直流變壓器中單個DAB功率模塊容量達(dá)1MW，相比于IGBT/SiC直流變壓器DAB模塊，容量提升10倍以上，成本和體積減少1/3以上；在直流故障保護方面，本項目基于國產(chǎn)逆阻型IGCT器件研制了新一代全固態(tài)故障電流控制器，實現(xiàn)百微秒開斷10kA短路電流、額定2kA電流工況下1.3V超低通態(tài)壓降，并配備了超快速過流自保護控制系統(tǒng)。
該工程可應(yīng)用于雙碳背景下廣泛存在的“源網(wǎng)荷儲”工業(yè)園區(qū)或配網(wǎng)，解決分布式新能源、儲能、各種類型負(fù)荷的統(tǒng)一、高效、靈活的接入，實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”柔性接入和靈活互動，提高能源利用效率并減少占地。
▌高速磁懸浮飛輪儲能調(diào)頻系統(tǒng)
高速磁懸浮飛輪儲能調(diào)頻系統(tǒng)針對電力系統(tǒng)慣量響應(yīng)、一次調(diào)頻應(yīng)用特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，由高速磁懸浮飛輪單元、一體化變流器、飛輪管理系統(tǒng)、飛輪集裝箱等構(gòu)成，以高速磁懸浮飛輪儲能特性為手段，實現(xiàn)穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，保障電力系統(tǒng)頻率安全的目的。
由中國長江三峽集團有限公司聯(lián)合沈陽微控新能源技術(shù)有限公司依托三峽新能源烏蘭察布新型儲能驗證平臺工程研制的“適用于新能源電站慣量和調(diào)頻支撐的兆瓦級飛輪儲能系統(tǒng)”是慣量響應(yīng)及調(diào)頻領(lǐng)域唯一一項入選的重大技術(shù)。
在2021年12月底，飛輪儲能系統(tǒng)運抵烏蘭察布項目現(xiàn)場，并于2022年3月通過動模仿真平臺試驗測試。應(yīng)用于新型儲能技術(shù)驗證平臺的5臺200kW高速磁懸浮儲能飛輪及配套PCS等設(shè)備，構(gòu)成1MW/15MJ集裝箱式飛輪儲能系統(tǒng)。其中4臺200kW高速磁懸浮儲能飛輪及配套PCS等設(shè)備組成的0.8MW/12MJ集裝箱式飛輪儲能系統(tǒng)，主要由飛輪儲能陣列、飛輪管理系統(tǒng)(FMS)、儲能變流器(PCS)組成，應(yīng)用于新型儲能技術(shù)驗證平臺；另外1臺0.2MW/3MJ飛輪儲能單體應(yīng)用于動模仿真平臺，其PCS由動模平臺側(cè)統(tǒng)一配置。
飛輪儲能對解決新能源并網(wǎng)一次調(diào)頻及慣量響應(yīng)具有現(xiàn)實意義，也對整個儲能產(chǎn)業(yè)市場的多元化具有創(chuàng)新意義，可改善電網(wǎng)對可再生能源的接納能力，提升電網(wǎng)對功率突變事件的調(diào)節(jié)能力和抗干擾能力。未來，隨著電力輔助服務(wù)市場的不斷完善以及儲能技術(shù)的不斷升級，將為儲能打開更多的應(yīng)用機會和價值收益，也將開啟飛輪儲能的應(yīng)用新時代。
▌?wù)淄呒壷绷黢詈辖尤氲匿囯x子電池/超級電容器混合儲能系統(tǒng)
該項目中混合儲能系統(tǒng)采用鋰離子電池和超級電容器以能量型和功率型儲能技術(shù)耦合互補的形式進(jìn)行應(yīng)用，整套系統(tǒng)由3個預(yù)制艙體組成，分別為0.5MW/1MWh鋰離子電池儲能系統(tǒng)艙、1MW/0.1MWh超級電容器儲能系統(tǒng)艙、1.5MW儲能變流器艙。其中鋰離子電池和超級電容器儲能系統(tǒng)預(yù)制艙內(nèi)分別配有直流匯流柜、電池/電容管理系統(tǒng)、本地能量管理系統(tǒng)、自動消防系統(tǒng)、空調(diào)等設(shè)備。各儲能系統(tǒng)通過直流匯流柜接入相應(yīng)的儲能變流器，再分別接入功率路由器±750V直流母線，響應(yīng)園區(qū)能量管理系統(tǒng)下發(fā)的削峰填谷或調(diào)頻調(diào)度指令。
鋰離子電池具有能量密度高、儲/釋能時間長等特點，可用于實現(xiàn)削峰填谷；超級電容器具有功率密度高、響應(yīng)速度快、壽命長等特點，可參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻，同時延長電池使用壽命。通過兩種儲能技術(shù)耦合及協(xié)調(diào)控制策略優(yōu)化，鋰離子電池/超級電容器混合儲能系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮性能互補優(yōu)勢，滿足電網(wǎng)不同層次需求，最大限度發(fā)揮儲能的作用。
針對烏蘭察布源網(wǎng)荷儲試驗基地中的交直流混合電網(wǎng)架構(gòu)，該項目首次實現(xiàn)了將鋰離子電池/超級電容器混合儲能系統(tǒng)通過DC/DC設(shè)備直接在750V直流母線側(cè)進(jìn)行功率耦合，該接入方式可提高AC/DC并網(wǎng)逆變器的利用率，此外，混合儲能系統(tǒng)既可以對交流電網(wǎng)進(jìn)行功率支撐，又可以解決直流電網(wǎng)的功率突變和諧波問題。
▌?wù)淄邥r級固態(tài)鋰離子電池儲能關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用
項目由1MW/2MWh的能量型固態(tài)鋰離子電池儲能系統(tǒng)與一套用于動模仿真研究的30kW/56kWh的小型固態(tài)電池儲能系統(tǒng)組成，共同集成于1臺40尺的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出750V直流電壓并網(wǎng)。
項目通過電芯生產(chǎn)工藝創(chuàng)新以及模組和系統(tǒng)集成創(chuàng)新，對固態(tài)鋰離子電池儲能技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，研發(fā)應(yīng)用于規(guī)模儲能的固態(tài)鋰離子電池，并通過儲能示范項目，驗證該技術(shù)在“源網(wǎng)荷儲”場景中運行的安全性及穩(wěn)定性，實現(xiàn)儲能型固態(tài)鋰離子電池在全球的首次示范應(yīng)用。
該項目基于氧化物固態(tài)電解質(zhì)體系的原位固化固態(tài)電池技術(shù)，結(jié)合原子級鍵合技術(shù)、離子導(dǎo)電膜技術(shù)并配合新型電池裝備，提升了界面接觸及穩(wěn)定性、循環(huán)穩(wěn)定性，有效抑制了循環(huán)過程中電池的體積膨脹及SEI膜熱穩(wěn)定性。研發(fā)的本質(zhì)安全、長壽命固態(tài)鋰離子電池，以期從根本上降低電池在失控后發(fā)生的起火、爆炸風(fēng)險，同時將電池的能量密度較傳統(tǒng)鉛酸電池提升4~5倍，電池使用壽命達(dá)到6000次以上，并通過電安全、機械安全、熱安全、環(huán)境安全等四個維度的極限測試，其安全性能遠(yuǎn)高于目前常規(guī)儲能電池。
項目歷程
2020年4月6日，三峽集團與內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，就烏蘭察布市“源網(wǎng)荷儲”一體化綜合應(yīng)用示范項目開發(fā)事宜達(dá)成一致意見。
2020年9月21日，內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局對《烏蘭察布源網(wǎng)荷儲一體化綜合應(yīng)用示范基地方案》進(jìn)行復(fù)函，表示同意方案的執(zhí)行，并就“示范目標(biāo)”“示范內(nèi)容”等做出了具體指示。
2020年10月28日，該項目（一、二、三期）取得烏蘭察布市發(fā)展和改革委會批復(fù)。
2020年10月31日，烏蘭察布源網(wǎng)荷儲示范項目暨三峽現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)園在內(nèi)蒙古烏蘭察布市開工建設(shè)。
2021年4月28日，該項目（一期）現(xiàn)場開工。
2021年11月30日，該項目（一期）全部風(fēng)機吊裝完成。
2021年12月29日，該項目首批50萬千瓦的機組成功并入內(nèi)蒙古電網(wǎng)，標(biāo)志著項目邁出了重要的一步。
2021年12月30日，該項目（一期）全容量并網(wǎng)發(fā)電。
2021年12月22日，一期風(fēng)機吊裝完成。
2022年7月16日，該項目（二期）開工。
2022年7月28日，該項目（三期）開工。
2022年9月16日，該項目（一期）順利通過移交生產(chǎn)驗收。
2022年12月9日，該項目（二期、三期）3座升壓站的7臺主變壓器全部就位，該項目主要設(shè)備全部就位完成。
2023年3月31日，該項目（一期）專項驗收全部完成，已初步具備竣工驗收條件。
2023年6月20日，該項目（二期、三期）風(fēng)機基礎(chǔ)全部澆筑完成，該項目風(fēng)場區(qū)主要基礎(chǔ)施工全部完成。
2023年9月16日，隨著最后一臺6.66兆瓦風(fēng)機成功吊裝，綠色電站示范項目二、三期工程198臺風(fēng)機全部順利吊裝完成，標(biāo)志著該項目1700兆瓦278臺風(fēng)機全部吊裝完成。
2023年9月27日，該項目（二期、三期）儲能設(shè)備首臺吊裝。
2023年12月23日，該項目（二期、三期）150萬千瓦并網(wǎng)，標(biāo)志著全球單體規(guī)模最大的“源網(wǎng)荷儲”項目建設(shè)任務(wù)圓滿完成。
2024年3月29日，該項目在配套500千伏輸變電永久送出工程投運后，周密部署并網(wǎng)安全措施，在兩日內(nèi)完成了170萬千瓦風(fēng)電、30萬千瓦光伏的全容量并網(wǎng)，且一次成功。
2024年3月30日，該項目正式投運。
