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新型儲(chǔ)能電站如何調(diào)節(jié)電力

   日期:2024-08-27     瀏覽:108    評(píng)論:0    
核心提示:用電高峰期,白天限電、晚上趕訂單的“夜班工廠(chǎng)”生產(chǎn)模式,曾困擾著一些企業(yè)。在廣東省佛山市南海區(qū)獅山鎮(zhèn),電力緊缺一度是制約發(fā)展的大問(wèn)題。如今,廣州佛山之間、北江之畔,約5.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)大小的場(chǎng)地內(nèi),一排

用電高峰期,白天限電、晚上趕訂單的“夜班工廠(chǎng)”生產(chǎn)模式,曾困擾著一些企業(yè)。在廣東省佛山市南海區(qū)獅山鎮(zhèn),電力緊缺一度是制約發(fā)展的大問(wèn)題。

如今,廣州佛山之間、北江之畔,約5.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)大小的場(chǎng)地內(nèi),一排排淺灰色的電池艙組成裝機(jī)規(guī)模300兆瓦/600兆瓦時(shí)的新型儲(chǔ)能電站,宛如一個(gè)超級(jí)“充電寶”,源源不斷地為城市運(yùn)行輸送穩(wěn)定電能。

這是寶塘電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立電池儲(chǔ)能站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“寶塘儲(chǔ)能站”)——粵港澳大灣區(qū)最大規(guī)模新型儲(chǔ)能電站,從這里,預(yù)計(jì)每年可向粵港澳大灣區(qū)輸送4.3億千瓦時(shí)清潔電能,減少二氧化碳排放30萬(wàn)噸。

削峰填谷

實(shí)現(xiàn)“毫秒級(jí)”響應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求

“去年僅南海區(qū)西江片區(qū)500千伏環(huán)網(wǎng)的電力缺口就達(dá)到577兆瓦,在不增加供應(yīng)的情況下,預(yù)計(jì)到2030年缺口將再翻一倍?!睂毺羶?chǔ)能站項(xiàng)目前期策劃負(fù)責(zé)人楊夏里說(shuō)。

“理想的城市電力系統(tǒng),需要隨時(shí)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),高效、節(jié)能地實(shí)現(xiàn)‘充、儲(chǔ)、放’功能。”南網(wǎng)儲(chǔ)能科技公司運(yùn)行中心總經(jīng)理王勁介紹,新型儲(chǔ)能電站作為調(diào)節(jié)電力負(fù)荷的大型“充電寶”,可在用電低谷時(shí)利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源進(jìn)行“充電”,在用電高峰時(shí)將儲(chǔ)存的“綠電”穩(wěn)定可靠地輸送到千家萬(wàn)戶(hù),實(shí)現(xiàn)“毫秒級(jí)”響應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求。

近年來(lái),我國(guó)大力發(fā)展清潔能源,風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電裝機(jī)量快速提升。中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示:截至6月底,我國(guó)新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模首次超過(guò)煤電;尤其在南方區(qū)域,新能源增長(zhǎng)迅速,裝機(jī)總量達(dá)1.58億千瓦,成為南方電網(wǎng)第一大電源。

受氣候、季節(jié)等自然因素影響,新能源發(fā)電往往要“看天吃飯”,隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性明顯,難以穩(wěn)定可靠地持續(xù)供電。大規(guī)模消納并網(wǎng),需要建設(shè)儲(chǔ)能電站進(jìn)行調(diào)配。

“新型儲(chǔ)能電站選址靈活、建設(shè)周期短、反應(yīng)速度快,可以精確匹配區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷需要,幫助清潔能源大規(guī)模、高比例接入電網(wǎng)?!蹦暇W(wǎng)儲(chǔ)能科技公司董事長(zhǎng)汪志強(qiáng)說(shuō),相比于代表傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式的抽水蓄能電站,包括新型鋰電池、壓縮空氣、飛輪、重力儲(chǔ)能等技術(shù)路線(xiàn)在內(nèi)的新型儲(chǔ)能電站發(fā)展更快,在構(gòu)建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。

國(guó)家能源局的統(tǒng)計(jì)顯示,截至今年上半年,我國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)4444萬(wàn)千瓦/9906萬(wàn)千瓦時(shí),約為兩個(gè)三峽水電站的裝機(jī)容量。其中,已投運(yùn)鋰離子電池儲(chǔ)能占比97%。

王勁介紹,寶塘儲(chǔ)能站由88套可獨(dú)立接受調(diào)度的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)組成。投運(yùn)以來(lái),發(fā)揮“削峰填谷”作用,儲(chǔ)、放電量均已超過(guò)1億千瓦時(shí),讓來(lái)自廣東陽(yáng)江的海上風(fēng)電等清潔能源,成為珠三角腹地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的澎湃動(dòng)力。

技術(shù)集成

搭配組合出9種差異化儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)

站上“風(fēng)口”的新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè),在安全、質(zhì)量、效能等方面仍存在一些共性技術(shù)難題。比如,一條鋰電池儲(chǔ)能路線(xiàn)的性能好壞,與熱管理、結(jié)構(gòu)連接等多個(gè)因素有關(guān),在業(yè)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一衡量標(biāo)準(zhǔn)。

如何才能選出最為高效可靠的路線(xiàn)?

“讓多種儲(chǔ)能技術(shù)在一個(gè)儲(chǔ)能站里‘打擂臺(tái)’!”汪志強(qiáng)說(shuō),聚焦熱管理、結(jié)構(gòu)連接、電池性能等三大主要技術(shù)領(lǐng)域,寶塘儲(chǔ)能站搭配組合出9種差異化的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn),裝機(jī)規(guī)模從5兆瓦到75兆瓦不等,相當(dāng)于把9座不同技術(shù)特點(diǎn)的中型儲(chǔ)能站聚到一起比優(yōu)劣。

步入寶塘儲(chǔ)能站,88套磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)猶如一個(gè)個(gè)大小不等的集裝箱,分區(qū)域整齊排列。

“外形都差不多,但里面各有乾坤?!睂毺羶?chǔ)能站項(xiàng)目負(fù)責(zé)人周躍利介紹,按照不同的熱管理方式,這些“集裝箱”分別使用了給電池“吹空調(diào)”的風(fēng)冷技術(shù)、“冷板接觸降溫”的板式液冷技術(shù)以及“冷卻液直接浸泡電池”的全浸沒(méi)式液冷技術(shù)等3種技術(shù)。

“全浸沒(méi)式液冷技術(shù)最為高效,能將不同類(lèi)型的電池溫差控制在2攝氏度以?xún)?nèi),溫升不超過(guò)5攝氏度,有助于提高儲(chǔ)放電效能、延長(zhǎng)電池使用壽命?!敝苘S利說(shuō)。

寶塘儲(chǔ)能站所采用的結(jié)構(gòu)連接技術(shù)多達(dá)5種。其中,作為南方電網(wǎng)首批“揭榜掛帥”科研項(xiàng)目的攻關(guān)成果,高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)在寶塘儲(chǔ)能站有了應(yīng)用上的新突破。

周躍利介紹,新型儲(chǔ)能電站的電要接入電網(wǎng),就需要通過(guò)變壓器將電壓提升至10千伏,而高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)省去了變壓器,僅通過(guò)模塊級(jí)聯(lián),便可將儲(chǔ)能系統(tǒng)電壓提升,直接“掛網(wǎng)”運(yùn)行。

“10年前,深圳寶清儲(chǔ)能站首次使用了這項(xiàng)技術(shù),當(dāng)時(shí)2兆瓦時(shí)的裝機(jī)規(guī)模占地面積達(dá)到上千平方米,現(xiàn)在一個(gè)集裝箱大小的空間里裝機(jī)規(guī)模就能達(dá)到3.5兆瓦時(shí)。”周躍利說(shuō),安裝在寶塘儲(chǔ)能站的高壓級(jí)聯(lián)系統(tǒng),硬件結(jié)構(gòu)及控制保護(hù)方面均實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)化,使“掛網(wǎng)”電壓更加安全穩(wěn)定地提升至并網(wǎng)電壓。

“這意味著,擺脫了變壓器的限制后,移動(dòng)式儲(chǔ)能電站成為現(xiàn)實(shí)。”周躍利說(shuō),“在應(yīng)急救援、大型戶(hù)外活動(dòng)等場(chǎng)景下,這座電池艙可以哪里需要去哪里,作為應(yīng)急電力,隨時(shí)‘掛網(wǎng)’送電?!?

一站集成、以用促比。作為我國(guó)首個(gè)多技術(shù)路線(xiàn)鋰電池儲(chǔ)能站,寶塘儲(chǔ)能站的“擂臺(tái)賽”仍在繼續(xù),以運(yùn)行實(shí)效促進(jìn)技術(shù)精益化水平提升。

精準(zhǔn)管理

對(duì)210多萬(wàn)個(gè)電芯的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

如此大規(guī)模的儲(chǔ)能電站,如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理和運(yùn)營(yíng)維護(hù)?

走進(jìn)寶塘儲(chǔ)能站智慧控制中心,大屏幕上,數(shù)據(jù)閃爍不停。

“我們對(duì)全站210多萬(wàn)個(gè)電芯的電壓、溫度、容量等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),一旦出現(xiàn)異常,系統(tǒng)會(huì)立即報(bào)警。”寶塘儲(chǔ)能站技術(shù)工程師張敏介紹,電芯是儲(chǔ)能站的最小單元,每26個(gè)電芯組成一個(gè)電池包,16個(gè)電池包組成一個(gè)電池簇,多個(gè)電池簇再構(gòu)成電池艙。整個(gè)系統(tǒng),像搭積木一樣,從小到大,層層鑲套。

儲(chǔ)能站的核心設(shè)備是電池,盡可能保持電池性能一致性、優(yōu)化電池控制方式是關(guān)鍵難題。張敏介紹,傳統(tǒng)的電池艙,每一簇電池包都是串聯(lián)的,同時(shí)充放電。因此,衰老最快、性能最差的電池包決定了整個(gè)電池簇的工作效率和使用壽命。

如何打破“木桶效應(yīng)”?2020年,南方電網(wǎng)實(shí)施“揭榜掛帥”,廣發(fā)“英雄帖”,開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

“采用全電流控制保護(hù)技術(shù),我們?cè)诿總€(gè)電池包間安裝了控制器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池的‘包級(jí)管理’,可以遠(yuǎn)程精準(zhǔn)調(diào)節(jié)每個(gè)電池包的運(yùn)行狀況?!睆埫粽f(shuō),如此,一個(gè)電池芯出問(wèn)題,再不用像以前那樣更換整個(gè)電池簇。眼下,寶塘儲(chǔ)能站正在研究如何將“精準(zhǔn)控制之手”向更小的電池芯延伸。

數(shù)字化運(yùn)維的優(yōu)勢(shì),還體現(xiàn)在精準(zhǔn)安防上。

“每一個(gè)電池包里,都有‘多合一’消防探測(cè)器,可以敏銳地捕捉煙霧、揮發(fā)性有機(jī)物、可燃?xì)怏w等,一旦發(fā)現(xiàn)異常,會(huì)自動(dòng)觸發(fā)火警信號(hào)與滅火裝置,向故障電池包注入滅火介質(zhì),‘點(diǎn)對(duì)點(diǎn)’滅火?!睆埫艚榻B,在滅火工作中,不會(huì)影響其他單元的正常運(yùn)行,確保平穩(wěn)供電。

“我們實(shí)時(shí)采集25項(xiàng)不同領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),用數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà),評(píng)定不同技術(shù)路線(xiàn)的運(yùn)行性能。”王勁說(shuō),多個(gè)技術(shù)路線(xiàn)的運(yùn)行數(shù)據(jù),以及整個(gè)儲(chǔ)能站的運(yùn)維數(shù)據(jù),日積月累匯成一個(gè)“數(shù)據(jù)富礦”,將為我國(guó)新型儲(chǔ)能電站建設(shè)提供優(yōu)化方案,為產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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