當(dāng)前，儲能技術(shù)成為行業(yè)熱門話題之一。作為南方電網(wǎng)在儲能領(lǐng)域的重要試點，寶清電池儲能站的穩(wěn)定運行不但是對南網(wǎng)儲能技術(shù)研究的檢驗和完善，也為類似工程及電網(wǎng)發(fā)展帶來不少啟發(fā)。寶清站目前的運行結(jié)果表明，儲能系統(tǒng)控制策略合理，運行安全穩(wěn)定，響應(yīng)快速，運行維護簡單，這標(biāo)志著大容量電池儲能技術(shù)在電網(wǎng)中獲得了初步驗證。
貴州安順寧谷鎮(zhèn)潘孟村里的儲能站
寶清儲能站電池堆室
深圳寶清電池儲能站正門
投運4兆瓦，具備多種運行模式
“經(jīng)過2011年多次集中消缺后，寶清站2012年運行狀態(tài)比較穩(wěn)定。”調(diào)峰調(diào)頻公司寶清儲能站站長李勇琦告訴記者，經(jīng)過1年多的調(diào)試、消缺，寶清站可靠性逐步提高，去年7至12月實現(xiàn)了運行“零”異常。
據(jù)了解，寶清電池儲能站一期規(guī)模為4兆瓦，遠期規(guī)模為10兆瓦。目前，4兆瓦電池儲能系統(tǒng)接入深圳電網(wǎng)110千伏碧嶺變電站。
“由于南方電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)新能源并不算豐富，因此我們把寶清儲能站定位為配網(wǎng)側(cè)容量調(diào)節(jié)和事故備用。”南網(wǎng)科研院智能電網(wǎng)研究所儲能研究室主任陸志剛介紹道，目前寶清儲能站主要用于為配網(wǎng)削峰填谷，同時兼?zhèn)渚o急調(diào)頻調(diào)壓的作用。儲能站投運后，所接入110千伏碧嶺站變壓器在最大負荷日峰谷差縮小了18%。此外，寶清站還圓滿完成了大運會以及十八大期間的重要保電任務(wù)。
目前寶清儲能站具備削峰填谷、系統(tǒng)調(diào)頻、系統(tǒng)調(diào)壓、系統(tǒng)備用等多種運行模式，既可以在單一模式下運行，也可以多種模式協(xié)調(diào)控制運行。
“寶清站是按照無人值班，全自動運行，免維護這種要求來設(shè)計，現(xiàn)階段以運維一體化模式進行管理。”調(diào)峰調(diào)頻公司檢修試驗中心主任黃曉東告訴記者，由于設(shè)備及系統(tǒng)沒有抽水蓄能電站那么復(fù)雜，因此維護起來也相對容易。
三年多來的眾多“第一次”
第一個吃螃蟹的人并不好當(dāng)。為了建好、管好、用好我國第一座兆瓦級磷酸鐵鋰電池儲能站，南方電網(wǎng)公司對兆瓦級電池儲能站技術(shù)規(guī)范、關(guān)鍵設(shè)備、集成技術(shù)、并網(wǎng)技術(shù)等展開了研究。
“由于沒有成熟經(jīng)驗可以借鑒，我們需要進行很多‘第一次’嘗試。”記者從南網(wǎng)科研院了解到，科研人員在研究與實踐過程中實現(xiàn)了多項技術(shù)創(chuàng)新以及集成創(chuàng)新。以關(guān)鍵設(shè)備研究為例，研究人員首次提出適用于儲能領(lǐng)域的低壓大容量單級、雙級多組接入的兩種PCS拓撲結(jié)構(gòu)。據(jù)悉，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)是儲能站直流電池和交流電網(wǎng)連接的中間環(huán)節(jié)，是完成交直流轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，為了進行技術(shù)比對，科研人員采用了多種PCS拓撲結(jié)構(gòu)。由于不同方式各有利弊，科研人員又提出了一種效率高、結(jié)構(gòu)簡單，同時均流性能好的新拓撲結(jié)構(gòu)。
“對于電池儲能這種新事物，一方面要考慮如何盡量發(fā)揮它在電網(wǎng)中的作用，另一方面也要關(guān)注設(shè)備安全，尤其是延長電池使用壽命。”為此，項目組對電池儲能站功能作用及運行模式進行探索，解決了多模式協(xié)調(diào)控制難題，并首次系統(tǒng)性對電池堆運行維護技術(shù)進行研究，用于分析改善電池健康狀況。此外，還對電池儲能標(biāo)準(zhǔn)進行研究，在國內(nèi)首次提出完善的儲能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系，目前形成2項國家標(biāo)準(zhǔn)以及4項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);對電池儲能站效益進行研究，建立了國內(nèi)首個儲能綜合效益評估體系。
經(jīng)過試驗與實際應(yīng)用，南方電網(wǎng)公司已經(jīng)基本掌握了磷酸鐵鋰電池儲能站的集成應(yīng)用技術(shù)和運行維護技術(shù)，進一步了解了電池運行特性和電池容量衰減變化規(guī)律，建立起大容量電池儲能標(biāo)準(zhǔn)體系，這些經(jīng)驗都將為類似項目提供借鑒。
目前成本偏高制約推廣
“實際運行驗證了當(dāng)初的設(shè)想。”黃曉東說。實踐結(jié)果表明，電池儲能確實具備較高的綜合循環(huán)效率(最優(yōu)轉(zhuǎn)換效率達86%)、工況轉(zhuǎn)換速度快(待機狀態(tài)到額定功率出力不到100毫秒)、運行方式更靈活并且安全可靠。
然而，目前這種大容量的電池儲能方式還不具備大規(guī)模推廣的條件。陸志剛告訴記者，推廣瓶頸主要體現(xiàn)在經(jīng)濟性方面。雖然電池儲能技術(shù)具備響應(yīng)速度快、四象限獨立運行、選址范圍廣等優(yōu)點，但目前每千瓦電池儲能成本約為抽水蓄能的4倍。“但是這兩種方式的價格差距正在逐漸減少，未來電池儲能技術(shù)將有廣闊的應(yīng)用前景。”他坦承，電網(wǎng)企業(yè)在降低電池制造成本方面不是“主角兒”，但在集成應(yīng)用方面可以盡量壓縮成本，促進儲能技術(shù)經(jīng)濟性的提高。
未來，除了大容量儲能站這種方式外，電池儲能還可能朝著集裝箱、可移動、小型化、即插即用等方向發(fā)展。當(dāng)成本降低后，儲能技術(shù)將在智能微網(wǎng)、新能源接入、應(yīng)急保電等方面得到更充分應(yīng)用。
據(jù)了解，南方電網(wǎng)公司希望把寶清電池儲能站建設(shè)成為一個多種技術(shù)路線、不同技術(shù)方案的對比平臺。目前重點工作包括研究大容量儲能系統(tǒng)最有效的接入方式，并對不同類型的鋰電池性能進行比較，探索從應(yīng)用層面提高電池循環(huán)性能和可靠性的方法等。下一步還將繼續(xù)完善寶清儲能站功能(如黑啟動、孤島運行等)，進一步提高其效率以及響應(yīng)速度。
