《国家电网报》报道中国电科院移动式储能系统研究成果

发布时间:2018-05-08

5月8日,《国家电网报》报道中国电科院移动式储能系统研究成果,全文如下:

区别于传统的储能电站,由于具备环境适应性强、安装简便、可扩展性高等特点,移动式储能系统已逐渐成为推进能源生产和消费革命的重要载体。目前移动式储能系统应用范围如何?内部结构什么样?未来会得到哪些发展?

揭开移动式储能系统的面纱 

中国电科院 徐少华 李建林 

4月10日,山西省右玉县老千山风电场内两个12米长、2.3米宽、2.4米高的集装箱储能系统正准备就绪,即将接受工程师调试安装,接入风电场35千伏母线。区别于传统储能电站需要建设专用厂房、施工周期长且固定无法移动,移动式储能系统可进行工厂化生产,具备环境适应性强、安装简便、可扩展性高的特点。

目前老千山风电场内正准备接受调式的移动式储能系统只是中国电科院主要参与的山西省重点研发计划“10兆瓦级锂电池储能系统关键技术及工程示范”项目一期工程的掠影,预计至2018年年底,将有共计10兆瓦/9兆瓦时容量的移动式储能系统接入老千山50兆瓦风电场内,并接入D5000系统与山西省地调进行通信,参与电力系统调峰调频应用。

随着电化学储能在电力系统内不断推广应用,越来越多这样的移动式储能系统跋山涉水,被运往祖国各地。中国电科院长期从事储能系统集成技术,与国网甘肃、吉林、福建、江苏电力,欣旺达电子股份有限公司深度合作,先后在甘肃酒泉瓜州干河口风电场、吉林白城、欣旺达园区、安溪等地部署了容量为1兆瓦/1兆瓦时、1兆瓦/500兆瓦时、250兆瓦/500兆瓦时、125兆瓦/250兆瓦时的移动式储能系统等。

这种结构紧凑、工程建设周期短,能够快速响应客户需求的移动式储能系统已成为电化学储能未来主流的成组方式。而这种整齐划一的集装箱储能内部结构又是怎样的呢?今天我们就来一探究竟。

移动式储能系统内部设计

以1兆瓦/1兆瓦时集装箱储能系统为例,系统一般由储能电池系统、监控系统、电池管理单元、专用消防系统、专用空调、储能变流器及隔离变压器组成,并最终集成在一个40英尺集装箱内。其中电池系统主要由电芯串并联构成:首先十几组电芯通过串并联组成电池箱,然后电池箱通过串联组成电池组串并提升系统电压,最终将电池组串进行并联提升系统容量,并集成安装在电池柜内。

监控系统主要实现对外通讯、网络数据监控和数据采集、分析和处理的功能,保证数据监控准确、电压电流采样精度高、数据同步率及遥控命令执行速度快;电池管理单元拥有高精度的单体电压检测与电流检测功能,保证电芯模块的电压均衡,避免电池模块间产生环流,影响系统运行效率。

为了保证系统的安全,集装箱内配置了专用的消防及空调系统,其中消防系统通过烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器、应急灯等安全设备感知火警,并自动灭火;专用空调系统根据外部环境温度,通过热管理策略控制空调冷热系统,保证集装箱内温度处于合适区间,延长电池使用寿命。

储能变流器是将电池直流电转换为三相交流电的能量转换单元,其可运行于并网及离网模式。并网模式下变流器按照上层调度下发的功率指令与电网进行能量交互;离网模式下储能变流器可为厂区负荷提供电压频率支撑,并为部分可再生能源提供黑启动电源。储能变流器出口与隔离变压器连接,使一次侧与二次侧的电气完全绝缘,最大程度保证集装箱系统的安全。

已建成的移动式储能典型工程

中国电科院积极参与移动式储能系统的应用和推广,从目前已经投运的工程情况来看,移动式储能系统的优点在我国不同地区各种自然环境中均得到了较好的发挥。

甘肃酒泉瓜州干河口风电场储能示范工程来源于国家重点研发计划(863)“电网友好型新能源发电关键技术及示范应用”项目,工程地点位于甘肃省瓜州市甘北330千伏升压站内,现场环境恶劣风沙天气较多。集装箱储能系统通过在进、出风口处加装通风过滤网,在大风扬沙天气时可以有效阻止灰尘进入集装箱内部。本项目储能系统容量为1兆瓦/1兆瓦时,经0.4千伏/35千伏箱式变电站接入升压站35千伏馈线。作为项目主要参与单位,中国电科院为移动式储能系统制定了平抑风电输出有功功率的波动的上层能量管理策略。

吉林来福风电场储能系统来源于国家电网公司科技项目《储能融合可控负荷提升供热地区风电就地消纳能力的关键技术研究及应用》,选取来福风电场及大安清洁供暖工程作为本项目的示范地点。由于工程位于东北地区,冬天极端恶劣天气条件下室外环境温度可达零下20摄氏度以下,而集装箱的专用空调系统保证了电池储能在低温环境下的正常运行。该项目移动式储能系统容量为1兆瓦/0.5兆瓦时,安装在蓄热式电锅炉侧。中国电科院作为项目主要参与单位提出了移动式储能电站的选址定容方案,并制定风电—蓄热式电锅炉—储能联合运行控制策略,提升风电就地消纳能力,同时提高配电网的电能质量。

深圳欣旺达居民园区光储微网示范工程来源于国家重点研发计划(863)“园区智能微电网关键技术研究与集成示范”项目,工程地点位于广东省深圳市光明新区欣旺达居民园区内,电池类型为钛酸锂,电池容量583兆瓦时,使用一台250千瓦的PCS经过电能变换后接入微网。集装箱储能系统以其紧凑的工业化设计,大大节约了园区内储能系统的占地面积,在运行模式上移动式储能系统采用了中国电科院制定的光储微网上层能量管理策略,利用峰谷电价为园区节约运行成本,同时还具备并离网无缝切换功能,保证园区在系统突然断电情况下依然安全稳定运行。

福建安溪移动式储能系统安装于安溪感德镇,系统容量125千瓦/250千瓦时,由2个电池柜、1台125千瓦储能变流器、一套监控系统和一套UPS电源组成。由于运行现场偏远、地形复杂、交通不便,集装箱储能系统的防震功能保证了运输过程中集装箱及其内部设备的机械强度满足要求,不出现变形、功能异常等故障。该项目储能系统主要应用模式是在用电低谷时由电网向电池组充电,用电高峰期时电池组放电回馈电网,对电网进行局部削峰调谷,均衡用电负荷。通过该项目的实施,安溪农网试点配电台区供电能力提高40%以上,有效提高了电能利用效率。

移动式储能应用前景展望

移动式储能系统以其较为突出的灵活便捷性已广泛应用于电力系统输发配送等领域。与传统固定式储能电站相比,集装箱储能系统的模块化设计采用了国际标准化的集装箱尺寸,允许远洋和公路运输,可以通过高架起重机进行吊装,可移动性强,不受地域限制。另外,集装箱储能系统可进行工厂化生产,直接在车间进行组装调试,大大节约了工程的施工和运维成本,并实现事故隔离。随着电池本体技术的不断突破,移动式储能系统的能量密度将进一步提升,成本也会大幅度下降,移动式储能的实际价值将不断体现,应用范围也会不断扩张,未来必定会成为推进能源生产和消费革命的重要载体,是能源互联网中极具发展前景的技术和产业。(中国电科院供图)

信息来源:《国家电网报》