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为保障电化学储能电站安全,应重点做好哪些方面的工作?

作者:中国储能网新闻中心 来源:亮报 发布时间:2021-06-17 浏览:

电化学储能种类及特点

电化学储能主要通过电池内部不同材料间的可逆电化学反应实现电能与化学能的相互转化,通过电池完成能量储存、释放与管理。电化学储能技术成熟,不受地域限制,适合大规模应用和批量化生产,产业化应用前景好。电化学储能在电网调峰调频中应用广泛,覆盖了电厂侧、电网侧和用户侧,运行控制简单,可以实现无人操作。

浙江省首个电网侧铅炭储能电站——浙江湖州长兴雉城储能电站。 汤天承 摄

用于电网储能的电池主要有铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、液流蓄电池、钠硫蓄电池等。

铅酸电池和锂电池属于固态电池,对场地无特殊要求,使用灵活。近年来出现的铅炭电池在寿命和性能方面得到了较大提升。锂电池是目前应用最广泛的储能电池,我国在锂电池上具有一定的产业优势,近年来随着工艺的不断改进和产量的增加,单位价格不断下降。电池的梯次利用技术为降低电池全寿命成本提供了有价值的思路和手段。在电池成本和循环寿命短期无法取得革命性突破的情况下,电池梯次利用技术从另外的角度延长了电池的使用寿命,降低了其价格寿命比,充分挖掘了电池价值。

制图/林赛

国家风光储输示范工程全钒液流储能厂房。 王子元 摄

江苏镇江储能电站示范工程

2018年7月,我国首个10万千瓦级电池储能电站在江苏镇江正式并网投运,该电站是当时世界规模最大、功能最全、响应最快的电网侧储能电站。储能电站在大港、丹阳和扬中共8个站址,其中大港新区3个站址,丹阳2个站址,扬中3个站址。建设规模共101兆瓦/202兆瓦时。

并入电网的储能电池需要具备良好的充放电快速响应能力及较高的充放电转换效率。国内主流的电化学储能电池技术路线主要有磷酸铁锂电池、铅炭电池、铅酸电池等。磷酸铁锂电池具有能量密度高、响应速度快等优势。结合调峰需求,电网侧储能电站采用磷酸铁锂电池技术。

该储能项目就像是一个大型的城市电网“充电宝”,储存的电能相当于一个20万千瓦的中型发电厂1小时发的电,可以同时满足17万户居民的用电需求;可以在用电低谷时充电储能,用电高峰时释放电能,突发故障时提供备用电源,为电网安全稳定运行提供有力支撑。

山东口镇综能储能电站

口镇综能储能电站是国网山东省电力公司与山东省能源局“党建联创·智慧能源”试点项目。储能电站利用3542只修复后的电网退运电池作为储能单元,分组置于三个独立电池舱,经逆变升压后通过35千伏汇能线并网。

储能电站位于山东省济南市莱芜区口镇桃花峪35千伏劲能光伏电站厂区内,一期建设规模1.6兆瓦/3.2兆瓦时,于2020年9月29日正式投运。该电站是山东省首个电化学独立储能电站,也是全国首个利用电网退运电池建成的储能电站。电站配备电池管理、继电保护、调度通信、舱储温控、防雷、消防等系统,能实时监测运行状况,保障电站安全。

该电站通过退运电池再利用实现绿色环保。电网退运电池的修复利用,实现“化废为利、变害为宝”,减少了铅酸蓄电池及再生铅循环,有效降低铅类组分对环境造成的污染,助力绿色环保。

储能电站是个“多面手”,可以快速参与电网调峰调压,保障电网安全,对电网削峰填谷、提升电能质量、调节电力供需平衡具有积极意义。

【专访】

围绕电化学储能技术发展及工程应用情况,《亮报》对国网江苏省电力有限公司经济技术研究院设计中心副主任李妍进行了专访。

《亮报》:从目前电化学储能技术发展情况来看,还需要实现哪些方面的技术攻关?

李妍:首先,应进行储能设施运维管控标准体系的研究。建议在国家和行业层面,加快研究出台储能系统在规划设计、管理审批、建设施工、运营维护等各环节统一的规划和标准,从行业和产业的顶层设计上保证储能的健康可持续发展。同时,要加强对储能电站主动预警技术的研究。目前市场上电池厂家众多,产品良莠不齐,缺少海量数据的有效利用和深度分析,需要开展电池状态分析和预判技术攻关,实现电池运行维护提前判断、故障及早排查。此外,在储能电站安全风险评价体系研究方面,应根据储能电站技术方案、规模等级、应用特征、设备选型、安防措施、运行管理等,建立全要素风险评价体系,开展储能电站风险评价和隐患识别。

《亮报》:为保障电化学储能电站安全,应重点做好哪些方面的工作?

李妍:主要有三方面的工作需要重点关注。一是加强储能电站安全消防的事前管理。从规划建设、设备准入、运维监控等方面采取预防性手段,提升项目建设安全等级。在储能电站的设计和建设过程中,强化储能电站安全消防验收和监管力度,提升安全消防设计等级,同时做好标准化建设和安全培训工作,做到防患于未然。二是加强储能电站单体电池状态管控。对单芯电池的管理,需要管理到每一个电芯的温度、电压、电流,每一个电芯的SOC(剩余电量)、SOH(电池极限容量大小)及内阻变化,从电池状态控制管理,深化到对每个电芯的实时状态感知进行动态调整和及时告警,从最小的模块着手来保障储能电站的安全性。三是提升储能电站防火灭火管控力度。通过建立精准高效的防火灭火策略,及时探测捕捉电池早期热失控的预兆,把电池失火概率降到最低。同时,要建立有效的热管理和防爆通风策略,采用防止电池热失控扩散及复燃的灭火技术,在储能电站失火时确保火灾发生范围不扩散、已灭火的区域不复燃,保障储能电站的防火灭火效率维持在一个较高的水平。

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关键字:电化学储能电站

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