12月17日20時，在湖南郴州韭菜坪儲能電站內(nèi)，現(xiàn)場工作負責人熊尚峰正在指導運維人員斷開試驗電源開關(guān)。他們剛剛完成了郴州韭菜坪儲能電站并網(wǎng)測試中的低電壓穿越能力測試項目。
在碳達峰、碳中和目標背景下，為提高電網(wǎng)消納新能源的能力，電化學儲能電站得到大力推廣。它如同超大容量的“充電寶”，可以有效調(diào)節(jié)電網(wǎng)的晝夜峰谷差，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。
目前，并入湖南電網(wǎng)的儲能電站有7座，總?cè)萘繛?4萬千瓦時。湖南電力科學研究院“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊于2020年12月份成立。團隊以設備和電網(wǎng)安全為出發(fā)點，圍繞儲能電站關(guān)鍵設備的制造工藝、不同設備之間的協(xié)同關(guān)系、設備對電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響等方面深入研究，先后開展了儲能電站設備抽檢、系統(tǒng)調(diào)試、并網(wǎng)測試和參數(shù)建模等工作，建立健全儲能電站評估標準體系，支撐儲能電站健康有序發(fā)展。
強化儲能電站設備質(zhì)量管控
電池和電池管理系統(tǒng)（BMS）是儲能電站的核心設備。目前主流的電池為鋰電池，能量密度大，一旦發(fā)生故障，可能產(chǎn)生可燃氣體甚至起火爆炸。BMS可監(jiān)控電池組中各單體電池的狀態(tài)，避免電池狀態(tài)差異造成電池組性能衰減或出現(xiàn)其他問題。今年6月份，針對儲能電站核心設備的質(zhì)量工藝和安全性能，“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊依托湖南電科院的儲能電池性能檢測實驗室和半實物仿真平臺開展儲能電站關(guān)鍵設備質(zhì)量管控研究。
“我們不僅開展了針對電池容量、效率、一致性的常規(guī)測試項目，還著重進行了電池在高溫、短路、過充過放電等極端情況下是否會發(fā)生膨脹、冒煙甚至起火爆炸的安全性能評估測試?！眻F隊電池檢測負責人徐松博士介紹。
半實物仿真平臺可以模擬儲能電站電池所處的各種運行工況和外部運行環(huán)境。“我們將半實物仿真平臺與BMS連接，利用半實物仿真平臺模擬電池極端運行工況，從而判斷BMS在電池管理和電池保護方面是否存在邏輯漏洞和安全隱患。”BMS檢測員龔禹生補充道。
目前，“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊已經(jīng)完成湖南電網(wǎng)儲能一期工程的延農(nóng)、芙蓉和二期工程的九侖、磨石、韭菜坪儲能電站的設備抽檢工作。在幾個月的設備檢測中，團隊發(fā)現(xiàn)部分電池在短路試驗時出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，部分BMS出現(xiàn)采樣模塊異常、保護控制邏輯不符合標準、硬件結(jié)構(gòu)存在安全隱患等問題。根據(jù)測試結(jié)果，團隊對不同廠商的BMS控制邏輯、保護功能等提出了針對性的整改優(yōu)化意見，并督促廠商整改。
確保儲能設備穩(wěn)定聯(lián)動
儲能電站的核心設備質(zhì)量過關(guān)了，保證它們聯(lián)動起來穩(wěn)定動作也至關(guān)重要?！半姴┦俊眱δ苋嵝怨リP(guān)團隊為此開展了儲能電站系統(tǒng)調(diào)試、并網(wǎng)測試和參數(shù)建模工作，全面量化分析在運設備及其系統(tǒng)，提升各儲能電站的實際運行水平。
據(jù)團隊現(xiàn)場試驗負責人肖俊先介紹，儲能電站系統(tǒng)調(diào)試中的對拖聯(lián)調(diào)試驗是湖南電科院首創(chuàng)的一種方法，利用電池出廠后的剩余電量模擬儲能電站不同運行工況，在儲能電站并網(wǎng)前檢驗各控制系統(tǒng)指令及邏輯。聯(lián)調(diào)試驗還可以檢驗不同儲能單元之間是否存在相互干擾、特殊工況下告警報文及保護動作是否正常等，提前發(fā)現(xiàn)儲能電站設備問題，防止儲能設備故障、隱患進入電網(wǎng)。
在系統(tǒng)調(diào)試的基礎上，為進一步提升儲能電站并網(wǎng)運行性能，“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊設計了一套電網(wǎng)模擬裝置。裝置能夠在不影響實際電網(wǎng)正常運行的前提下模擬儲能電站的極端電網(wǎng)運行情況，檢驗儲能電站的設備性能及在極端運行情況下對電網(wǎng)的支撐能力。
“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)構(gòu)建儲能電站參數(shù)模型，開展儲能變流器及廠站級功率調(diào)節(jié)性能測試，一次調(diào)頻測試以及高、低壓穿越測試等，滿足電網(wǎng)對規(guī)模化儲能的調(diào)控需求。由此建立的儲能電站參數(shù)模型可以供調(diào)度部門開展電網(wǎng)運行分析計算和方式制訂等工作。
目前，“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊已經(jīng)完成湖南省7座儲能電站的前期調(diào)試工作及螞蟥塘儲能電站的并網(wǎng)測試、參數(shù)建模工作。在調(diào)試及并網(wǎng)測試過程中，團隊發(fā)現(xiàn)了許多共性問題。為解決這些問題，團隊聯(lián)動生產(chǎn)廠家一起分析程序代碼及波形，反復驗證、細致求證，杜絕將問題帶入電網(wǎng)。
為儲能電站建設積累經(jīng)驗
“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊經(jīng)過數(shù)月的努力，發(fā)現(xiàn)了湖南電網(wǎng)儲能一期及二期工程儲能電站的設備質(zhì)量、設備性能、控制邏輯、保護功能以及通信等方面存在的問題，并跟蹤設備廠家整改情況，為后續(xù)儲能電站的建設積累經(jīng)驗。
下半年，“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊結(jié)合現(xiàn)場實戰(zhàn)經(jīng)驗，組織開展了儲能電站調(diào)試及并網(wǎng)試驗技術(shù)的研究，形成了電化學儲能電站調(diào)試技術(shù)規(guī)范、電化學儲能電站調(diào)度控制系統(tǒng)技術(shù)要求、電化學儲能電站控制模型參數(shù)實測技術(shù)要求、電化學儲能電站自動發(fā)電控制與自動電壓控制系統(tǒng)測試技術(shù)規(guī)范等26項標準及規(guī)范。這些標準及規(guī)范可指導湖南電網(wǎng)儲能二期工程的現(xiàn)場調(diào)試、并網(wǎng)測試及參數(shù)模型測試工作。團隊編制的《電化學儲能電站儲能設備技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》于11月30日成為中國電工技術(shù)學會標準。
目前，“電博士”儲能柔性攻關(guān)團隊已發(fā)表論文6篇，申報專利32項。另外，團隊還在組織開發(fā)基于統(tǒng)一控制策略的4S架構(gòu)儲能系統(tǒng)，進一步提升儲能電站的暫態(tài)快速響應能力和靈活調(diào)控能力，更好地支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。
目前，湖南電科院已具備設備入網(wǎng)檢測、儲能電站調(diào)試、并網(wǎng)測試、參數(shù)實測建模、標準制訂、產(chǎn)品研發(fā)等能力，形成了較為完善的技術(shù)監(jiān)督體系，將為更科學、更規(guī)范地建設儲能電站貢獻力量。
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