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2024年储能实证运行报告:全钒液流非计划停运天数降至59天,未提系统效率

作者:中国储能网新闻中心 来源:能源综研 发布时间:2025-05-21 浏览:

中国储能网讯:5月16日,国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)2024年度数据成果发布会在京召开,发布了2024年度国家光伏、储能实证实验数据成果。

以下为国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)2024年度储能数据成果详情。

基地建设及设计情况、科技创新情况

2024年,国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)统一规划、分期实施、五年建成。其中一期安全稳定运行、二期完成送出线路切换,三期全容量并网发电,四期工程正筹备建设,五期已完成方案设计。

基地整体设计方面,五年动态规划布置实证试验方案约640种,包括一期161种,二期111种,三期117种。其中,在储能方案方面,各期设计也各有侧重。

一期:储能以锂电池为主,涵盖飞轮、超级电容、混合电容部分新型储能产品。

二期:储能增加多端口路由器、直流侧储能设备。

三期:储能增加半固态电池、铁铬液流、铅碳电池技术。

不同技术储能系统表现各不相同

不同技术的储能系统在充放电效率、系统损耗、容量衰减、可靠性等方面表现各不相同。

充放电效率

充放电效率方面,经过三年运行,不同技术储能本体效率变化有所不同,但储能电池充放电本体效率基本可达到厂家承诺值。其中磷酸铁锂电池充放电本体效率基本维持在94%以上,三年运行下来储能本体效率未出现明显衰减;而三元锂储能电池本体效率经过三年运行下降了2个百分点。

磷酸铁锂储能电池系统充放电效率(不含厂用电)维持在83%以上,经过三年运行,储能系统效率(不含厂用电)未出现明显衰减;而三元锂储能电池系统充放电效率(含厂用电)出现了4个百分点左右的衰减。

经过三年运行,磷酸铁锂储能电池系统充放电效率(含厂用电)位于66%-74%之间,三元锂充放电效率最差,为66%,且降幅明显,下降约6个百分点。


值得提及的是,一期磷酸铁锂储能采用120Ah电芯,二期磷酸铁锂储能采用180Ah电芯,三期磷酸铁锂储能大部分采用280Ah电芯(部分采用315Ah和350Ah),电芯容量持续增大。

技术迭代后储能本体效率提升明显,磷酸铁锂本体效率随电芯容量增大有所提升,0.5C磷酸铁锂储能本体的首年同期循环效率由一期120Ah电芯94.99%提高到二期180Ah电芯96.07%。

不同环境温度下系统损耗

储能系统在环境温度0-5℃范围内时系统效率(含厂用电)最高达到80%,在高于25℃时的环境温度运行时效率最低为70%,环境温度对系统效率的影响达到10%。

在环境温度低于-20℃的极寒条件下空调制热平均每天耗电66.73kWh,较环境温度25℃以上时的平均每天制冷用电量少耗电83.77kWh。

宽温域的电池在东北地区的适用性较好。相比低温地区,应关注环境温度较高的地区储能辅助设备损耗在回归经济模型计算时与实验室内效率的巨大差异。

容量衰减

2024全年磷酸铁锂储能充放电271次,其中满充满放运行184天,占比50.41%;浅充浅放44次,占比12.05%;阴天因素导致储能未动作94天,占比25.75%。

经过三年运行,储能电池容量呈现不同程度衰减。其中磷酸铁锂储能1C(500kW/500kWh)容量衰减3.46%,磷酸铁锂储能0.5C(1000 kW/1680 kWh)容量衰减3.44%。


储能系统可靠性

随着多年运行,储能系统非计划停运时长增加,但磷酸铁锂和三元锂储能的可靠性相对稳定,非计划停运系数仅为4.93%和5.48%。

全钒液流电池的非计划停运天数在2024年显著降低,非计划停运系数也从2023年的44.93%降至16.16%,可靠性增强。

新型储能可靠性较差,其中电磁型超级电容储能本体和通讯故障频次较高,非计划停运系数达到71.51%;飞轮储能定子温度传感器、附属设备压缩机、通讯模块均出现故障,非计划停运系数为50.14%


各类技术的主要故障统计如下。

全钒液流电池的故障主要体现在机械/密封、电气系统、停机等问题上。2023年度数据成果发布会上提到的电池堆渗液、电堆间电流不平衡等仍未解决。

超级电容电池的故障主要体现在绝缘、通讯、设备可靠性等问题上。混合电容电池的故障主要体现在电池管理、硬件连接、软件/控制等问题上,其中,电芯压差大、绝缘问题等也是2023年的报告中体现的老问题。

飞轮储能电池的故障主要体现在冷却系统、传感器/机械、电气保护动作、控制系统等问题上。定子温度传感器损坏、过流保护、飞轮轴承温度过高保护等问题在2023年的报告中也被重点提及。


另外,发布会还发布了光储系统实验成果,涵盖能量搬移场景运行效果、动态阈值控制、利用小时数等多项数据。

光储系统实验成果

单一储能技术光储系统调节效果好

混合储能技术光储系统需进一步完善

利用小时数

5MW系统区,合计交流侧容量为5MW,容配比为2.26,配置磷酸铁锂总储能标称容量为8400kWh,理论利用小时数为3017h,实际有效利用小时数为2919h。

10MW系统区,合计交流侧容量为10MW,容配比为1.77,配置磷酸铁锂总储能标称容量为5180kWh,理论利用小时数为2430h,实际有效利用小时数为2361h。

由于一期储能控制策略采用固定阈值,无法全额吸纳,因此实际利用小时数低于设计小时数。


能量搬移场景运行效果

单一储能系统光储系统的光储联合出力曲线较平滑,调节效果较好;混合储能由于不同类型储能厂家策略配合难度大,响应调节时间不统一等问题,运行效果相对较差,需要进一步优化完善。


动态阈值控制

阴天条件下采用固定阈值储能系统基本无动作,储能利用率为0%;二期升级控制策略为动态阈值,阴天出力曲线平滑,储能利用率高,储能利用率为22.5%。

模拟电网调度,储能系统控制采用动态阈值策略,输出功率最大偏差率为10.2%,平均偏差率为2.7%,策略整体执行效果较优,可以实现光储系统与调度的完美契合输出


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关键字:国家光伏、储能实证实验平台

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