建成每年可輸送4.3億度清潔電能的“城市充電寶”
截至2023年9月底，我國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模達2123萬千瓦，位居全球前列，產(chǎn)業(yè)生態(tài)初步形成。其中，以鋰電池為代表的電化學儲能在新型儲能中占比超過90%，處于絕對主導地位。
在占地面積58畝，相當于5個半標準足球場大小的寶塘儲能站里，88套磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)分7個區(qū)域整齊排列，兩層高的主控樓在中線矗立，兩回110千伏線路穿過鐵塔與供電片區(qū)相連。然而，這個看似由大小不等“集裝箱”構(gòu)成的儲能電站，內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻十分復雜，包括電池簇、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器、能量管理系統(tǒng)等多個重要系統(tǒng)。電站運行時，實現(xiàn)電能在儲能系統(tǒng)中的“精準”充儲和放出，“毫秒級”地迅速響應電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求。
按照每天“兩充兩放”測算，寶塘儲能站每年可向粵港澳大灣區(qū)輸送4.3億度清潔電能，滿足20萬戶居民的用電需求，減少二氧化碳排放30萬噸。“新型儲能具有響應快、布置靈活、建設(shè)周期短等優(yōu)勢，能夠精確匹配電網(wǎng)負荷需要，最大程度體現(xiàn)其對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)價值，幫助不穩(wěn)定和波動性的清潔能源大規(guī)模、高比例接入電網(wǎng)”，南網(wǎng)儲能科技公司董事長汪志強介紹。
構(gòu)筑9條儲能技術(shù)路線性能對比的“大擂臺”
寶塘儲能站項目2022年底啟動，按照國家現(xiàn)行標準，規(guī)模達到100兆瓦即為“大型儲能電站”。“如何把300兆瓦的規(guī)模用好”，是項目初期建設(shè)者們一直思考的問題。“除了給電網(wǎng)提供調(diào)節(jié)服務，我們還希望項目能對儲能行業(yè)的技術(shù)發(fā)展起到促進作用。為此，我們決定建設(shè)一座多技術(shù)路線的鋰電池儲能站”，汪志強表示。
當前，在我國鋰電池儲能領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)鏈上的創(chuàng)新主體聚焦安全、質(zhì)量、效率等重大問題，不斷推進技術(shù)迭代升級。電池在運行的過程中會發(fā)熱，控制溫度的熱管理技術(shù)是影響儲能電站安全的重要因素。“寶塘儲能站運用三種熱管理技術(shù)，包括給電池‘吹空調(diào)’的風冷技術(shù)、‘冷板接觸電池降溫’的一般液冷技術(shù)和‘冷卻液直接浸泡電池’的浸沒式液冷技術(shù)”，南網(wǎng)儲能科技公司建設(shè)中心總經(jīng)理劉邦金介紹。
而在結(jié)構(gòu)連接方面，寶塘儲能站的連接方式多達5種，組串式、雙極式、單極式、低壓級聯(lián)、高壓級聯(lián)。其中，“高壓級聯(lián)”是南方電網(wǎng)首批“揭榜掛帥制”科研項目的攻關(guān)技術(shù)，實體成果“我國首個高壓移動式儲能站”于2023年初在河北保定投運。這種新技術(shù)通過模塊級聯(lián)的方式將儲能系統(tǒng)電壓直接升至10千伏,在大幅減少儲能系統(tǒng)數(shù)量的情況下實現(xiàn)同等效率，省去變壓器的儲能系統(tǒng)可靈活移動，解決了傳統(tǒng)儲能應用場景受限的問題，迅速成為行業(yè)研發(fā)應用的“熱門”。“安裝在寶塘儲能站的兩套高壓級聯(lián)儲能系統(tǒng)，相對于河北保定系統(tǒng)，硬件結(jié)構(gòu)及控制保護方面均實現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)化，綜合性能更優(yōu)”，南網(wǎng)儲能高壓級聯(lián)攻關(guān)團隊成員李勇琦指著新投運的高壓級聯(lián)電池艙說到。
據(jù)了解，寶塘儲能站電池供貨企業(yè)同樣多達5家，均為國內(nèi)磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)的“頭部企業(yè)”。電站通過對多家電池企業(yè)最優(yōu)產(chǎn)品的“一站集成”，將以用促比，推動我國鋰電池制造質(zhì)量的持續(xù)提升。
“我們聚焦鋰電池的熱管理、結(jié)構(gòu)連接、電池性能3大主要技術(shù)領(lǐng)域，搭配組合不同技術(shù)方式，形成了9條技術(shù)路線，各路線裝機規(guī)模從5兆瓦到75兆瓦不等。這相當于把9座不同技術(shù)特點的中型儲能站聚合到了一起，形成一個技術(shù)性能對比的‘大擂臺’”，汪志強面對上百個“密集林立”的電池艙介紹。
挖掘涵蓋20項關(guān)鍵技術(shù)指標的“數(shù)據(jù)富礦”
“大擂臺”搭建好了，如何評定不同技術(shù)路線的運行性能“高低”，關(guān)鍵技術(shù)指標數(shù)據(jù)“說了算”。
在寶塘儲能站的多技術(shù)路線驗證方案中，“指標”是“高頻詞”，既有熱管理、結(jié)構(gòu)連接、電芯性能等不同領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)指標，也有儲能、電池、變流器等不同領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)指標，總數(shù)多達20項，將形成“數(shù)據(jù)富礦”。
以電池運行性能評價為例，寶塘儲能站運行人員在“同品牌、不同熱管理技術(shù)、同結(jié)構(gòu)連接”“同品牌、同熱管理技術(shù)、不同結(jié)構(gòu)連接”“不同品牌、同熱管理技術(shù)、同結(jié)構(gòu)連接”的條件下，分別對比電池電壓一致性、電池溫度均勻性、系統(tǒng)可用能量、電池容量衰減4項關(guān)鍵指標。
“我們運用科學實驗的‘控制變量法’，在兩個技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)方式完全相同條件下，對比剩下一個技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)指標情況，將會非常直觀”，南網(wǎng)儲能科技公司運營中心總經(jīng)理王勁在數(shù)據(jù)系統(tǒng)的屏幕前演示。
寶塘儲能站的多技術(shù)路線成套評價結(jié)果，將為我國新型儲能的技術(shù)應用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要實證參考。（黃昉）
來源：南網(wǎng)儲能
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