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储能产业调研第九站:走进山东华电滕州储能项目

作者:刘锐玲 来源:中国储能网 发布时间:2022-08-04 浏览:

中国储能网讯:7月29日上午,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会和中国储能网联合组织的“第九期中国储能产业巡回走访调研团”走进山东101MW/202MWh华电滕州储能项目。华电滕州公司副总经理刘斌、副总工程师兼安全总监、生技部主任徐铁军等领导接待了调研团一行。


座谈会上,刘斌介绍了参会人员,讲解了公司的发展历程、建设规模、储能电站建设和运维情况。中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇对储能分会概况,目标和宗旨做了介绍。各位专家分别发表对华电项目的见解以及疑问,刘斌等领导、分管负责人做了解答。

座谈会现场

华电滕州公司储能项目系中国华电集团首个大容量电化学储能项目,也是山东省首批调峰类储能示范项目之一。项目总投资约4.3亿元,建设规模为101MW/202MWh,其中包括100MW/200MWh磷酸铁锂电池储能系统,同步建设1MW/2MWh液流电池储能系统。

100MW/200MWh磷酸铁锂电池储能系统由山东电工电气总集成。包括电池舱、变流升压舱和EMS系统三部分,其中电池选用宁德时代,变流器(PCS)选用南瑞继保。1MW/2MWh液流电池储能系统厂家为大连融科,系统由8个125kW/250kWh

电池舱、1个变流升压舱、1个控制集装箱构成。

项目设备情况

锂电池舱-a:设备组成

全厂共设置80套1.25MW/2.5MWh储能电池舱,每个舱内包括14面电池柜、2面汇流柜、1面控制柜、1套消防系统、4台风冷空调等,安装在标准预制舱中。

每面电池柜由15个电池箱(PACK)串联而成,由1套电池管理系统来管理。

每个电池箱由14个电池芯串联而成。

每个电池舱由2940(14*15*14)个电芯组成。

拥有独立温控系统、隔热系统、阻燃系统、火灾报警系统、消防系统等自动控制和安全保障系统。

变流升压舱-a:布置

磷酸铁锂系统共设置40套2.5MW变流升压舱,每个舱内包括1套组合开关、1台2800kVA变压器、4台630kW变流器、1面就地通讯柜及低压柜。

变流升压舱-b:原理

变流器作用即实现交流、直流变换。

液流系统-a:布置

液流系统主要有8台电池舱、1台变流升压舱、1台配电设备舱组成。其中单个电池舱功率125kW,每4个串联组成一个电池单元。变流升压舱由2台500kW变流器、1台1300kVA变压器等组成。

液流系统-b:接线

液流系统4台电池舱串联形成1个电池单元,配合1台500kW变流器使用,共有2组经1台1300kVA变压器接入35kV母线。

液流系统-c:原理

充电时:正极发生氧化反应价态升高,V4升到V5;负级进行还原反应价态降低,V3降到V2

放电时:正极发生还原反应价态降低,V5降到V4;负级进行氧化反应价态升高,V2升到V3

液流系统-d优点

1、功率和容量单独设计:容量增大引起的成本增加比例低,只需要变大储存罐。

2、安全性好:系统常温常压运行,钒储能介质无燃烧和爆炸的危险。

3、使用寿命长:全钒液流储能电池的活性物质存在于液体中,电解质金属离子只有钒离子一种,故充放电时无其它电池常有的物相变化,循环次数大于 10000 次,寿命不低于 15年。

4、充放电性能好:可深度放电而不损坏电池,自放电率低。

5、容量可恢复:通过对钒储能介质进行在线的化学处理,可以恢复电池的容量至初始水平。

6、环境友好:当电池结束使用寿命后,钒电解质溶液可以回收,经过简单化学处理后可循环使用。

储能项目并网试验

分为两部分:单体试验和整站试验。

1、单体试验

随机抽取#20变流升压舱,进行电网适应性测试、低电压穿越测试、高电压穿越测试。

必备条件:至少经过三次完整充放电,消防系统安全投入运行。

试验方法:将测试车串联在#20 变流升压舱负荷开关与#20 变流升压舱变压器之间,通过测试车调节#20 变流升压舱的变压器输入电压。

2、整站试验

整站试验共包含8项,所有试验一次通过。

储能电站亮点-多级安全防

1、安全防护重点

安全防护体系建设重点在于防范电池热失控的发生,对于如何防范电池热失控,我们认为应以防为主,以消辅之,消防结合的策略。

2、完善的电池管理系统(BMS)

电池中的锂是以离子的形态出现,而发生过充时,负极表面部分锂离子形成枝晶。随着锂枝晶的不断生长,电解液与电极之间的隔膜被刺破,于是电池正负极连通造成内部短路。锂离子电池发生短路后,短路电流使得内部温度急剧升高。本项目BMS品牌是宁德时代,能更好的和电池进行匹配。同时认真复核电池电压参数设置,确保电池不过充。

3、电池温度控制是关键

电池化学反应生成大量热量,热量如果不能及时散发,使得电池的温度越来越高。不仅电池性能退化、容量降低、循环寿命也会缩短,还有可能因电池的热失控问题而导致燃烧、爆炸等危险事故。

(1)提高电池舱保温效果:端墙、侧墙、顶部全部采用T50mm厚的三明治保温板,底架采用T100mm岩棉+T2mm的钢板,并采用满焊进行封闭;

(2)配置4台12.5kW空调,冷风从两侧至电池模组,实现电池芯温差在4℃以内,更好保持电池芯一致性        

电池舱温度设置要精确。目前电池舱设置24℃启动空调,20℃停止空调,目前充放电时电芯温度28℃-32℃,设备静置时电芯温度20℃-24℃。

4、抓好变流器温度控制

(1)问题:满功率充电时变流器温度达到80℃问题(气温15℃下)。

(2)经过认真排查,有两个主要原因:

a.满功率充电时,PCS电压降低至360V;

b.PCS和变压器出风口的热风进入PCS冷却风入口。

(3)解决措施

a.充电时投入AVC,提高PCS电压至380V;

b.调整PCS和变压器出风口方向,减少热风进入PCS冷却风入口。

(4)改造效果

满功率充电时变流器温度降低到70℃(气温18℃下)

5、电池簇消防

每个电池舱采用7个复合型气体探测器和7个喷头布置在每两个电池簇的位置,当所在簇的探测器探测到热失控信号,七氟丙烷系统对热失控位置进行靶向定点喷洒灭火。

锂离子电池储能舱

项目包括储能电池集装箱、PCS集装箱、干式变压器集装箱、高压开关柜集装箱及110千伏升压站1座,设计年限25年。

该项目一次能充200MWh的电量,可满足约1000户家庭一个月用电。项目可年增加消纳新能源电量1亿千瓦时,压减煤炭消费约3.1万吨,减排二氧化碳约8.9万吨,二氧化硫222吨,粉尘38吨。

储能电站并网验收试验之后,储能电站充电电量2439.01万KWh,放电电量1890.99万KWh,综合效率76.95%,平均结算充电电价0.453元/KWh(平均充电电量电价0.129元/KWh),平均结算放电电价1.275元/KWh(平均放电电量电价0.508元/KWh)。储能电站运行小时数470.49h,充放次数238次,调度下达指令238次,充放响应成功率100%。

刘斌陪同调研团专家参观了锂离子电池储能舱、钒液流电池储能舱,综合电气楼集控室等。双方从项目的示范效应,安全消防,商业化模式,运维管理,储能温控效率提升,电价支持政策,项目成本,运营中遇到的困难和短板方面进行交流,探索储能电站的发展趋势。

参观储能电站

参观运维操作系统

项目的成功运营,成为引领行业的标杆,突破了储能电站没有商业化模式的瓶颈,在探索储能研究方面走在全国前端。

储能产业在前进过程中,必然会遇到阻碍和困难。华电项目也一样,遇到了项目未实现盈利,未达成收支平衡,现有的正常和技术难以满足规模化需求,与国网合作协调困难,政策变换不明朗,运营成本高,风冷温控导致效率降低,北方地区季节对温控的影响等困难。

此次调研,调研团专家针对项目运营,提出建议和措施。总结项目经验和标准化推行经验,将其模式复制到其他项目当中,促进储能电站产业快速发展。

公开资料显示:华电滕州公司前身是始建于1958年的滕县发电厂,总装机容量100万千瓦,年发电能力55亿千瓦时,最大供热能力960万吉焦,承担起滕州城区100%供热任务,连续安全生产天数突破24周年,位列华电集团火电企业第一名。

问:项目的建设规模达到101MW/202MWh,电站是如何保障安全消防的?

储能电站在设计选址时,就考虑到安全和防火防爆要求,采用2套消防设置,一套作为主消防,用于对于CO等可燃性气体进行判断。二是微粒子探测,灵敏度高,对电池舱内的细微动静都能预防。同时,项目严格遵循国家储能电站安全管理要求,执行安全标准。

问:项目已实现商业化运营,在成本管理,降本增效方面是如何做的?

项目实现了商业化运营,在电力市场进行现货交易。不过在当前政策下,自运营以来,项目处于亏损状态。降本增效是项目当前的重要任务,项目尝试从空调消耗电量,电池充放电模式,峰谷调度等方面入手,探索运维管控的最佳方案,达到盈利目的。

问:华电储能项目的意义?

华电储能电站系中国华电首个大容量集中共享式电化学调峰类储能项目,也是山东省首批储能示范项目之一。该储能电站投产后,华电滕州公司超前谋划、周密部署,成立现货交易小组,对储能电站运行经济性进行全面测算,积极与山东省电力调控中心和交易中心沟通交流,在创新火电与储能项目相融合的运行管理模式的同时,第一时间在山东电力交易中心现货平台完成独立储能设施信息注册并顺利通过审核,使滕源华电储能电站成为首批进入电力现货交易注册公示名单的独立储能设施。

问:项目在调峰业务运营如何?

项目调峰作用举足轻重,作为山东首批5个调峰储能示范项目中首个并网项目,滕源储能建设规模101兆瓦/202兆瓦时,一次充电20万千瓦时,年消纳新能源电量1亿千瓦时,压减煤炭消费约3.1万吨,自去年2021年12月20日实现首套储能单元并网试运以来,成为远近闻名的“超级充电宝”。

在今年春节期间新能源调峰作用再次凸显。作为山东唯一所属区市全部列为整县光伏试点的地市,枣庄分布式光伏发展迅猛,目前累计并网分布式光伏户数49697户、并网容量124.09千瓦。

问:项目的发展方向对储能领域的影响有哪些?

项目在运营中不断优化整改,由于并无成功案例可借鉴,华电集团也在探索经验,同时向同行储电站交流经验,让其少走弯路,提升管理体系效率,共同探索储能电站的未来发展。

项目参与山东电网调峰辅助服务基础上推进储能电站“共享”,将容量租赁给风电、光伏等新能源企业,降低企业自建配套储能投资及运维成本,实现“新能源电站+储能电站”互补共赢。同时,充分发挥储能电站以示范促应用、以应用促发展、以发展促提升作用,辐射带动枣庄周边及全省储能、锂电等产业高质量发展。

问:项目对山东电力市场以及全国的影响和作用有哪些?

储能作为智能电网、可再生能源高占比能源系统、‘互联网+’智慧能源的关键支撑技术和重要组成部分,可为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务,是提升电力系统灵活性、经济性、安全性,力促清洁能源消纳,加快能源结构绿色转型的重要抓手。项目可为电网运行提供调峰、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务,极大提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性。

参加本期调研的专家有中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇、湘能楚天电力科技有限公司总工程师王占治、博格思众(中国)副总经理宋晓、三花新能源热管科技(杭州)有限公司副总经理高强、厦门科华数能科技有限公司市场总监郑智晟、北京天润新能投资有限公司氢储事业部总监刘源鑫、青鸟消防股份有限公司储能技术总监申志文、三河同飞制冷股份有限公司销售经理马艳杰、新风光电子科技股份有限公司产品总监石广保、广州恒运储能科技有限公司经营管理部经理谢嘉炜、杭州中恒云能源互联网技术有限公司微电网技术总监吴栓柱、厦门海辰新能源科技有限公司高级经理林亮平、森萨塔科技(常州)有限公司研发总监蔡华勤、国安达股份有限公司锂电池火灾防控事业部营销总经理陈佩楠、华鑫证券电力设备分析师张涵、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书处博乐、安红丽、刘锐玲、王瀚。

特别感谢厦门科华数能科技有限公司、上海派能能源科技股份有限公司、厦门海辰新能源科技有限公司、湘能楚天电力科技有限公司、博格思众(中国)、三花新能源热管理科技(杭州)有限公司、北京天润新能投资有限公司、青鸟消防股份有限公司、三河同飞制冷股份有限公司、广州恒运储能科技有限公司、杭州中恒云能源互联网技术有限公司、森萨塔科技(常州)有限公司、国安达股份有限公司、华鑫证券、中国质量认证中心对本次调研工作的大力支持。

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关键字:储能电站

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