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直击储能大会|国网湖南综能冯子灏:储能建设与运营的探索与实践

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2022-10-10 浏览:

中国储能网讯:9月7—9日,由工业和信息化部节能与综合利用司、国家能源局能源节约和科技装备司、浙江省能源局联合指导,中国化学与物理电源行业协会联合232余家机构共同支持的第十二届中国国际储能大会在杭州洲际酒店召开。本次大会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国科学院电工研究所储能技术组和中国储能网联合承办。

大会以"共创储能新价值,共建市场新格局"为主题,聚焦新型储能安全持续发展,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续政策机制、资本市场、新型储能系统集成技术、供应链体系、商业模式、标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的913家产业链企业,3317位嘉宾参加了本届大会,其中154家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。

大会组委会邀请国网湖南综合能源服务有限公司储能事业部项目经理冯子灏做《储能建设与运营的探索与实践》主题报告。以下为发言主要内容:

冯子灏:尊敬的各位嘉宾、各位专家同仁们,大家上午好!今天要与大家分享的主题是国网湖南综能储能建设运营的探索与实践。

接下来,我将从时代催生储能事业的快速发展,以及以下四个方面进行分享,下面进入第一个章节。

随着碳达峰、碳中和发展目标的确定,以及新型电力系统建设的需要,储能事业得到了极大的促进与快速发展,储能事业得到了极大的促进与快速发展。新型电力系统对储能的需求主要表现在电力峰谷调节、电力系统调压、电力系统调频,以及分布式能源接纳和敏感用电负荷要求等五个方面。

同时,储能市场运用的迫切需要,也促进了国家出台相关储能政策。2021年7月国家两部委发布了具体的新型储能发展指导意见,随即在2022年又发布了具体的实施方案。同期,国网公司也提出到2030年,电化学储能装机规模将能达到一个一亿千瓦的规模。所以无论从电力市场需求层面,还是国家政策引导层面,都将利于储能事业的快速发展。

但是尽管市场火热,绕不开一个核心的问题,那就是电化学储能的安全问题。接下来让我们进入到第二个章节,储能事业的风险与问题。现阶段很多储能项目蜂拥而上,但是运营中的风险却往往被忽视,以下是四个典型案例,在此与大家分享这些案例带给我们的警示与启发。

第一个案例,北京丰台区储能电站“4·16”火灾事故。这是一起教训非常沉痛的事故,事故是南楼电池短路起火,产生的易燃易爆组分,通过电缆沟进入北楼储能室并扩散,与空气混合形成爆炸性气体,气体再与电气火花发生爆炸。官方公布的事故原因主要有三点:一是未经专业设计单位设计而实施,设计存在明显的安全不达标问题。二是为制定事故应急处置预案,三是安全主体责任未落实。

第二个案例,韩国储能电站起火安全事故。2021年,洪城光伏电站储能系统起火,着火点是由储能单元内部搭载的电芯发热引起的起火爆炸。产生的事故原因主要有四点:一是电池系统存在设计缺陷,二是缺乏平台管理监测,三是应对电气故障的保护系统失效,四是运行维护管理体系不健全。在此,我们认为如果该电站建立了完善的储能监管系统,便能及时发现电芯的缺陷。

第三个案例,美国亚利桑那州储能电站事故。这起事故发生的原因并非电池本身导致,而是电站相关容器内的气体压力和温度达到爆炸临界点,而引起储能电站发生爆炸,这起事故为我们展示了另一类安全隐患。消防系统未根据储能电站的特点进行定制化的设计,那么在没有通风装置的情况下,易燃易爆气体形成了大量的聚集,最终导致了储能电站发生爆炸。

第四个案例,青海玉树3MW光伏项目。这个光储项目配套了一定的储能系统容量,在实际的运行中,由于储能系统故障频发,无法离开专业人员的值守,在后续的运营中,设备的维护成本出现了极高的占比,项目的实际运营也出现了亏损。相关的原因可以归类为两点:一是项目的前期整体规划不合理,运营因素考虑不周全,二是没有形成专业的“线上+线下”的运行维护机制,实际运营和现场运维成本过高。

根据以上所提及的四大类典型案例,同时也结合目前国网湖南综能公司近四年以来的储能建设运行经验,有如下五方面的风险,在此供大家参考关注:

第一,设计风险。如果缺乏专业的储能设计能力与经验,设计不了解建设与运维要素,将埋藏各种安全隐患。

第二,建设风险。如果缺乏成熟的建管体系,参建队伍无经验、管控困难,导致质量无保证。同时建设与运维体系独立,运维队伍不参与建设过程,工程后期运维风险大。

第三,运维风险。运维团队缺乏数字化管理手段,缺乏系统化管理体系,不能及时发现并排除储能设备隐患,设计发生各种故障之后才解决问题,系统安全存在重大确实。

第四,运营风险。对项目的投入成本、运行维护等相关要素缺乏合理的有效评估,项目将容易出现亏损。

第五,安全风险。在运储能项目缺乏有效的安全保障体系,项目连续安全稳定运行将承受巨大的压力。比如储能项目运营期内缺陷隐患需要整改完成后才能保障安全运行,那么项目整改再投入,成本将极为巨大。

尽管目前储能行业已经迎来非常良好的发展机遇,但我们认为一定要怀着一颗敬畏的心去发展储能。

第三部分,储能项目可持续运营的实践与探索。

针对前面所归纳总结的五大类安全风险,我们做了大量的探索性工作。首先,我们成为了湖南省内最大的储能监管运营主体,四年以内,我们在湖南长沙等五个地市建成了7座电网侧储能电站,总规模达到12万千瓦。在储能站的安全运行与实践中,我们也累积了大量的经验。四年以来,我们从设计、建设、平台、运维、安全、试验、后评估等十个方面打造了一套全生命周期U+建设运营安全体系。在此过程中,我们湖南公司的储能应用核心能力也得到了锤炼与提升,比如立足于储能现场安全运维的实际与需求,我们以储能疾控中心运营平台为核心,发挥公司储能设计优势,颇有成效的探索了湖南公司的储能三循环体系。

第一循环体系,储能安全生产-运行维护循环。实现了异常、告警、故障到处置的优化,由此我们沉淀出了平台、运维、安全三大储能核心U+能力。具体而言,在平台U+方面,我们湖南公司建成了全国首家省级储能疾控中心,全覆盖管控储能安全,全方位挖掘储能效益。首先,我们实现了平台管运行,保障了储能站全要素、全时段可监、可测、可控、可调。第二,平台管运维,在平台上创新应用大数据海量分析技术,建立压差分析、温差分析、SOC差值分析、一致性分析等储能特征模型,实时监控储能状态安全。通过CT扫描式在线诊断功能,监测电池内部早期微裂变趋势,提前预判,超前预警。第三,平台管聚合。打通储能接入电网调控平台安全链路,聚合集中式、分布式储能设施,目前储能疾控中心已接入公司7座电网侧储能电站,以及省内5台分布式储能设备。一方面我们初步推广应用了平台的安全管控模式,另一方面正将储能的资源聚沙成塔,参与电力市场交易,拓展储能收益渠道。

未来,依托储能疾控平台线上交易互动平台,通过综合分析储能设备、天气、负荷等数据,可最优化参与省内及省间调峰交易,支撑电力现货及中长期市场商业运营高效发展,全面挖掘储能效益。

接下来是运维U+能力的介绍。我们形成成熟的运维模式,具备了专业的团队输出能力,拥有完善的技术体系,规范了管理体系,有有效的实现了整个运维的降本增效。

运维实践方面,2021年11月30日,储能疾控中心监测发现樃梨储能站4个PCS舱发生通讯间断性中断,存在功率指令无法下发,储能电站持续不受控充电的重大安全故障。及时触发了储能应急抢险工单,站端运维人员历经12个小时有效地消除了缺陷,这是平台、人员和管理系统无数次磨合的结果。

在安全U+方面,我们打造了六维度U+安全体系,主要包括布局安全、选型安全等六类安全。同时,也设计了四级安全深度,主要包括电池安全、自身灾害安全等4类安全。依托U+安全体系,我们成功处理了多起运行隐患。2021年11月26日,磨石储能电站发生消防告警信号,经检查核实后,通过对消防主机实施程序升级,我们有效的消除了本次消防频繁告警隐患。

在此,通过安全运维第一循环体系,我们实现了异常告警故障到处置的优化。四年以来,我们解决了1150项系统及设备运行缺陷,提前预判了986项设备安全隐患,消除了50余项家族性缺陷,有效保障了储能电站1200余天的安全稳定运行。

第二循环体系,储能后评估到再建设体系,实现了缺陷隐患由发现到设计的优化,由此我们也沉淀出了设计、建设、后评估三大储能核心U+能力。

具体而言,第一,设计U+能力。我们推行“运维+设计+建设”三维融合发展,打造了一支专门的储能设计团队,在实际的设计过程中,设计团队能够根据储能现场建设的需要以及运维中发现的缺陷和隐患整改需求,可高效完善储能的安全设计,以满足储能的经营安全。设计U+理念包括全寿命周期安全、全寿命周期高效和全寿命周期经济三个方面。目前,储能设计团队已实施多个储能项目,累计了大量的设计经验,形成了湖南电化学储能电站典型设计方案,消防安全提升措施等若干典型设计成果。

以设计迭代为例,通过平台对比延农站与樃梨站的电芯温度,发现樃梨站舱内温度场分布不均匀,存在局部过热隐患。经设计分析,樃梨站风道设计不合理,由此我们在2期4个储备站进行了设计优化,确定了舱内风道设计准则,电池舱温度场更加均匀。

第二,建设U+能力。我们践行“建设+运维”相融合的模式,让运维人员全程参与工程设备安装、系统调试、验收等建设过程关键环节,夯实运维基础。同时,我们也沉淀编制了储能电站建设U+全过程开发指南,该指南包括9类过程管控资料清单,12个专业技术小组,328项具体工作任务。

2021年5月,郴州韭菜坪PCS设备安装完成后准备通电调试,现场管理人员发现,按照建设调试管理手册要求,遗漏了通电前试验应对PCS内部元器件进行复查的程序,管理人员立即组织人员进行全面检查,检查中发现一处电缆螺丝松动,施工人员立即进行紧固处理,成功避免了一起PCS起火安全风险。

第三,后评估U+能力。我们通过对储能站设备厂商、设备型号、性能参数、规格、运行状态等信息资料的收集整理及分析,建立了一套后评估模型,打造了一套全面完整的储能站运行评价体系,保障储能电站高效稳定运行。

通过设计迭代第二循环体系,我们发现缺陷隐患由发现到设计的优化,影响了电化学储能系统集成规范等相关标准10余项,有效指导的储能安全设计与安全建设。

第三循环体系,是“试验+技术+产品+运营”体系,实现了设备优选集成,由此我们沉淀出了运营、试验、技术、产品4大储能核心U+能力。

在运营U+方面,我们践行共享储能理念,开展“新能源配套储能租赁服务+两部制电价+电力辅助服务+其他”等多元化商业运营模式研究与探索,颇有成效地开展了电力辅助服务市场,深度参与了省内、省间调峰辅助服务。依托储能疾控平台,我们融合运行和设备信息,协助交易员精心制定报价策略,参与省内辅助服务市场,更多的消纳清洁能源,赢得更多的收益。比如,通过统计分析形成深度调峰走势图,将储能资源的充电时间提前至13点左右,充放电深度由原来的80%调整到90%,有效的扩大了储能站的高峰低谷充放电能力,提升了公司的辅助服务市场,增加了电价,增加了辅助服务的调峰收益。

在试验U+方面,我们建立了单体、模组、系统三级检测试验保障体系,对4类储能核心设备开展了67项具体实验,满足了多项技术标准的规范要求,从而为储能电站的安全运行提供了有力保障。我们与中国电科院成立了储能技术共享实验室,目前已初步具备储能全链条、全体系的研究及检测认证能力,以及CMA、CNAS等电力储能专业资质。

在技术U+方面,我们联合湖南电网防灾减灾国家重点实验室,从电池本质安全技术、分区灭火技术等5个方面进行了技术创新。同时,我们也将传统的3S技术发展至规模化储能5S技术,使设备运行调度更精准,响应速度更快,安全运行更稳定。

技术实践应用方面,通过设备安全逻辑管控和技术优化,我们有效的改良并应用了高压级联储能技术,建设了一个安全可控、高效率、长寿命的磨石储能电站,储能系统充放效率达到了90%,超常规技术的4-5个百分点。

产品U+方面,我们自主研发多种分布式储能产品,可满足多场景的保电需求,在重大政治保电活动中具有良好的应用效果,也可为交通不便的县、乡、台区应急供电。同时,我们的分布式储能产品在电网系统已有大量的应用案例,相关产品的应用效果也登上了国家电网报等主流媒体新闻。

(图示)这是我们一款产品在长沙配网中的应用效果。从图中的电能质量治理曲线可以看出,台区重过载和低电压等问题得到了有效解决,客户的电能质量也取得了很大的改善。通过储能集成优选第三循环体系,我们实现了设备优选集成,储能项目综合效率提升85%-90%,有效地提升了储能项目的经济性。

目前,国网湖南综合能源公司正依托储能朋友圈这个大平台,不断聚合各类团队资源,也打通了储能上下游产业,已初步形成从科研到设计,到建设,再到运维的储能生态圈。通过公司储能三循环体系,我们正不断升级湖南公司的储能十大核心U+能力,为储能行业全链条发展提供湖南方案。

最后一部分,对行业的建议与期望。我们期望从以下四方面促进行业健康、有序的发展。

第一,对政策的建议:完善储能参与电力市场交易的相关政策,采取多类型政策联合联动,共同加快储能产业的发展。

第二,对储能行业的建议:希望能够制定储能项目接入、并网、运行维护和安全管理方面的相关标准,以及出台标准化的消防、土地、环保、交通对储能的审批指南。同时,探索储能疾控中心在新型电力系统中的应用,建议将储能站接入储能疾控中心,统一纳入电网的并网接入标准,帮助储能项目开展集中运行和维护。此外,进一步研究储能项目的商业化运营模式,合理疏导储能项目成本。

第三,对储能组件制造商的建议:研发针对储能专业场景的产品,满足高可靠性、安全性、长寿命和少维护的行业属性要求。

第四,对储能系统集成商的建议:首先,我们认为应杜绝劣币驱逐良币的风险,各系统集成恰当合理。应避免过度低成本以牺牲安全为代价的建设储能,这将危及整个储能产业链上下游行业。尤其是新能源侧,尤其是新能源侧储能一旦发生起火爆炸,将直接毁灭相关的风电光伏电站,代价将会极为巨大。最后是更不能忽视储能长期运行中的检修、定期试验、状态评估及后评估、大修技改等运行维护工作。

尊敬的各位嘉宾、同仁们,以上是国网湖南综合能源服务有限公司在储能建设运营方面的具体探索与实践。在这条布满荆棘的道路上,我们对储能行业探索越多,就对储能项目更加心存敬畏。未来储能项目的建设与运行维护以及运营,一定不能割裂成多个互不相关的环节,需要一站式保障,储能项目最优化运营,唯有此,行业内储能项目才会更安全,更加经济。

感谢各位的聆听,我的汇报到此结束,谢谢!

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